晉克強

【摘要】本文對中國橋梁的發(fā)展過程做了簡要介紹，并簡介了國內(nèi)外的橋梁設(shè)計和使用壽命。通過分析表明中國橋梁的實際使用壽命遠遠沒有達到設(shè)計使用年限要求；在分析橋梁經(jīng)濟、社會變遷速度、車輛通行量、建筑材料、人為及其他因素與橋梁設(shè)計使用年限關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究了現(xiàn)有橋梁設(shè)計使用年限的不利影響以及縮短橋梁設(shè)計使用年限可能帶來的益處和產(chǎn)生的效應(yīng)，由此說明中國橋梁應(yīng)縮短設(shè)計使用年限。通過分析，筆者發(fā)現(xiàn)橋梁設(shè)計中的使用壽命遠高于實際中的使用年限，本文通過對橋梁經(jīng)濟、建筑材料、社會發(fā)展速度等因素的分析，研究了當今的橋梁設(shè)計使用年限過長帶來的不利影響，以及縮短之后會產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。據(jù)此得出我國的橋梁設(shè)計中應(yīng)該將使用年限進行縮短。

【關(guān)鍵詞】橋梁；使用年限；社會發(fā)展

0 引言

古代中國在橋梁的建設(shè)方面一直處于世界的領(lǐng)先水平。建國后，我國的橋建設(shè)從數(shù)量上、橋梁形式上和工程水平上都在迅速的發(fā)展，建設(shè)了一大批質(zhì)量過硬、造型美觀、實用性強的橋梁。而橋梁的使用年限的研究卻一直是一個空白。

1.橋梁實際使用年限

世界各主要的國家和地區(qū)對橋梁的設(shè)計使用年限基本上都在一百年左右，英國的規(guī)定達到了一百二十年，而日本、歐盟等都規(guī)定不得少于一百年。我國的橋梁設(shè)計中一般對使用年限的規(guī)定不少于一百年。

但是在實際使用過程中，只有很少的橋梁能夠真正使用到當時設(shè)計的年限。本世紀初曾經(jīng)做過統(tǒng)計，中國實際使用超過二十五年的橋梁還不到所有橋梁數(shù)量的一半。其他各國的情況略有不同，但基本上橋梁的實際使用年限都遠遠達不到當時設(shè)計時的使用年限[1]。

2.橋梁設(shè)計使用年限對其他因素的影響

改革開放以來中國的發(fā)展速度可謂日新月異，在橋梁建筑領(lǐng)域的更新也在不斷加快。隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，橋梁的實際使用壽命也就隨之而下降。社會的發(fā)展速度、橋梁經(jīng)濟發(fā)展以及人為其他因素都對橋梁設(shè)計使用年限產(chǎn)生影響。

2.1對橋梁經(jīng)濟產(chǎn)生的影響作用

在橋梁設(shè)計的階段，要求橋梁凈現(xiàn)值在使用年限內(nèi)不出現(xiàn)負值，設(shè)計方案才可生效。因此，對于一座橋梁而言，當后期的維護支出超過了前期的收入之時，則可以說設(shè)計使用年限就已經(jīng)達到了，此時也正是橋梁的經(jīng)濟利益達到最大值。經(jīng)過調(diào)查統(tǒng)計，橋梁的維修費用大約相當于建設(shè)費用的十分之一或更多。從橋梁經(jīng)濟的角度分析，認定橋梁到達設(shè)計使用年限的時間就應(yīng)該是橋梁首次大修的時間，這樣才可以取得最大的經(jīng)濟利益。換言之，只要達到了首次大修的時間，要達到橋梁經(jīng)濟的最大化，最好的辦法就是縮短設(shè)計使用年限。

2.2社會發(fā)展對橋梁使用壽命的反作用

改革開放之后中國的經(jīng)濟發(fā)展日新月異，每個城市的汽車保有量都呈現(xiàn)爆炸式的增長。據(jù)統(tǒng)計，我國的汽車產(chǎn)量在三十年間已增長了幾十倍，每年的平均增速都超過了百分之十五，本世紀以來增長的速度還在不斷加快。而在建筑領(lǐng)域，改革開放以來隨著科技的不斷發(fā)展，建筑材料也在不斷增多，從無到有的時間不斷縮短，新材料的開發(fā)、材料總類的增多都在不斷加快，建筑材料的質(zhì)量也越來越好。還有一點尤為重要，那就是橋梁設(shè)計的過程中，理論與方法都在發(fā)展，在國際交流和實踐的基礎(chǔ)上，很多橋梁設(shè)計的新理論正在不斷的涌現(xiàn)，伴隨而來的新方法也在不斷的進入建設(shè)實踐中去[2]。

橋梁的設(shè)計者在設(shè)計和規(guī)劃一座橋梁時，只能是按照當時的經(jīng)濟發(fā)展水平、橋梁理論水平和建筑能力來設(shè)計。然而，現(xiàn)代社會發(fā)展速度如此之快，未來的發(fā)展對于橋梁來說，產(chǎn)生的影響力以及后果都難以預(yù)料。假使在規(guī)劃設(shè)計橋梁時，將其設(shè)計使用壽命定的過長，比橋梁的實際使用年限長很多，則設(shè)計使用年限的很大部分就被浪費掉了，沒有對實際的使用產(chǎn)生積極的影響，反而加重了設(shè)計時的經(jīng)濟負擔。

2.2.1橋梁使用年限與車輛通行量的關(guān)系

城市橋梁的主要作用之一就是通行車輛。在一座橋梁的服務(wù)期內(nèi)，車輛的通行對橋梁產(chǎn)生疲勞荷載，大致要在一億次或者更多。如果橋梁構(gòu)建中的內(nèi)力影響線不夠長的話，一個軸重也相當于一次車輛的加載。因此，依據(jù)設(shè)計中效應(yīng)相等的原則，我們可以把復雜的應(yīng)力循環(huán)經(jīng)過轉(zhuǎn)換后，用等代數(shù)的單個循環(huán)來計算。先設(shè)定某座橋梁后期的通車量不變，橋梁的設(shè)計使用年限為一百年，那么在這個時間段中會產(chǎn)生將近兩億次的疲勞荷載。而同樣的時間內(nèi)，由于車輛每日的通行量都在不斷增加，疲勞荷載的數(shù)量也就隨之增加。

此外，城市中車輛數(shù)量的增加還會導致道路交通擁堵情況，這種車輛的擁堵也同樣會在橋梁上出現(xiàn)。車輛在橋梁上產(chǎn)生擁堵，會嚴重的影響一座橋梁的使用年限。社會的高速發(fā)展是時代的體現(xiàn)，這種發(fā)展是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，城市的車輛數(shù)量也不可能會減少。社會經(jīng)濟的發(fā)展對橋梁的實際使用年限會帶來不可避免的影響，如果忽視橋梁的實際使用年限逐漸縮短這一事實，繼續(xù)保持甚至還要增長橋梁的設(shè)計使用年限，那么只會造成這兩者之間的差距越來越大，造成的經(jīng)濟浪費也會越來越多[3]。

2.2.2對建筑材料的影響作用

我國的水泥生產(chǎn)總量不斷走高，已經(jīng)進入了世界領(lǐng)先行列。鋼鐵和螺紋線等建筑材料的產(chǎn)量也在不斷走高，產(chǎn)能過剩的現(xiàn)狀不容忽視。橋梁對建筑材料的使用主要是在建設(shè)期間，建成后對建筑材料特別是水泥和鋼鐵的需求量就很少了。按照現(xiàn)有的規(guī)定，橋梁設(shè)計使用年限為一百年，則一百年內(nèi)這座橋梁對建筑材料，特別是鋼鐵和水泥的需求量都非常小。按照理論來說，縮短橋梁設(shè)計使用年限可以促進建筑材料的不斷更新。按照中國當前的橋梁建設(shè)總量和速度，縮短橋梁的設(shè)計使用年限將會帶來巨大的建材消費，可以改善當前建筑材料產(chǎn)能過剩的問題。此外，我國每年開工建設(shè)的橋梁超過一萬座，假設(shè)建造一座橋梁需要五十人花費一年時間，橋梁的設(shè)計使用年限每縮短一年，在這一年期間就可以增加超過五十萬個就業(yè)崗位，對解決就業(yè)問題有著很好的效應(yīng)。

對橋梁設(shè)計理論的影響作用

中國橋梁建設(shè)的總量很大，但是在理論方面卻沒有跟上。中國正在逐步開發(fā)和研究橋梁設(shè)計領(lǐng)域的新理念?，F(xiàn)有橋梁設(shè)計中對橋梁的荷載方面研究的較多，而較少關(guān)注橋梁的適用性和耐久性，但事實上耐久性才是橋梁壽命的保障。因此，重視橋梁耐久性的理念受到重視，對于橋梁的性能、生態(tài)影響以及美學價值方面的理念也在增多。如果能夠縮短橋梁的設(shè)計使用年限，那么這些新理論就可以更快的得到應(yīng)用。

2.3人為因素的影響

實際使用過程中，對橋梁使用年限影響最大的其實是人為因素。自然災(zāi)害、不合理的加固、超載、撞橋等因素都會直接影響橋梁真正的使用壽命，并不以設(shè)計時的理論使用壽命為準。

3.結(jié)語

影響橋梁使用年限的因素有很多，在設(shè)計中應(yīng)該參照這些實際情況，適當?shù)目s短橋梁的設(shè)計使用年限，以適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的新需求，因此，縮短設(shè)計使用年限是基于實際情況的一種綜合考慮。

參考文獻

[1]潘鵬，李全旺，周怡斌，李運生，王元清.某公路大橋車輛荷載調(diào)查與局部疲勞分析[J]. 土木工程學報，2011（05）

[2]吉伯海，傅中秋.近年國內(nèi)橋梁倒塌事故原因分析[J].土木工程學報，2010（S1）

[3]張宇輝.既有橋梁改造方案經(jīng)濟分析模型的構(gòu)建[J].北方交通，2010（03）