李化建 董昊良 楊志強(qiáng) 溫家馨 易忠來(lái)

1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 高速鐵路軌道技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081

混凝土具有資源分布廣、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性好、可加工性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已成為高速鐵路建設(shè)的主要工程材料。中國(guó)高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程已達(dá)4 萬(wàn)km，高速鐵路混凝土平均用量超過(guò)2萬(wàn)m3/km。受高頻疲勞荷載、露天服役環(huán)境以及無(wú)砟軌道層狀結(jié)構(gòu)與信號(hào)傳輸影響，高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的確定更為復(fù)雜。設(shè)計(jì)使用年限是指滿足一定可靠度和保證率的預(yù)期使用時(shí)間［1］。各行業(yè)規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)使用年限均做出了相應(yīng)要求，設(shè)計(jì)使用年限一般在30～100 年。設(shè)計(jì)使用年限的確定主要與結(jié)構(gòu)耐久性有關(guān)，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性主要受一般荷載作用（如自重、列車(chē)荷載、風(fēng)、雪）、偶然作用（如地震、爆炸）和環(huán)境作用（如溫濕度，凍融，以及鹽、酸等侵蝕）等的影響，必須有足夠的保證率或安全儲(chǔ)備才能滿足《中華人民共和國(guó)建筑法》提出的“必須確?！敝黧w結(jié)構(gòu)在合理使用壽命內(nèi)的質(zhì)量要求［2］。隨著中國(guó)高速鐵路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，逐漸形成了高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性技術(shù)體系，保證了高速鐵路工程的正常運(yùn)營(yíng)［3］。面對(duì)部分氣候惡劣、地形復(fù)雜的極端環(huán)境，高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)可能無(wú)法滿足規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限要求。

本文通過(guò)分析設(shè)計(jì)使用年限的確定原則，梳理國(guó)內(nèi)外規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)使用年限的要求，探討鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求，提出高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限存在的問(wèn)題，并通過(guò)鐵路混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際服役年限案例加以佐證，以期為鐵路行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的合理確定提供參考。

1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定

1.1 設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定原則

在凍融、氯鹽侵蝕等環(huán)境因素作用下，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性隨時(shí)間發(fā)展不斷劣化（圖1）［4］。服役時(shí)間越長(zhǎng)，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的下降速率越快，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性下降到一定范圍時(shí)便無(wú)法滿足基本服役要求，對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生威脅所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)被認(rèn)為是耐久性極限狀態(tài)，對(duì)應(yīng)服役時(shí)間即為設(shè)計(jì)使用年限。設(shè)計(jì)使用年限的確定與混凝土結(jié)構(gòu)的受力特征、服役環(huán)境、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和可更換程度有關(guān)。

圖1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限劃分原則

1）受力特征。混凝土結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)決定其能達(dá)到的最大服役年限，鐵路混凝土結(jié)構(gòu)不僅受自重的影響，還受列車(chē)自重靜載及列車(chē)運(yùn)行疲勞荷載的影響。TB/ T 3466—2016《鐵路列車(chē)荷載圖式》［5］指出高速鐵路無(wú)砟軌道所受動(dòng)態(tài)荷載響應(yīng)頻率超過(guò)30 Hz，在確定鐵路混凝土的設(shè)計(jì)使用年限時(shí)應(yīng)考慮在長(zhǎng)期列車(chē)荷載作用下能否達(dá)到預(yù)期使用壽命。

2）服役環(huán)境。確定混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限時(shí)往往需要考慮碳化環(huán)境、氯鹽環(huán)境、凍融環(huán)境和酸雨侵蝕作用對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響。TB 10005—2010《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》［6］依據(jù)設(shè)計(jì)使用年限和鐵路混凝土所處環(huán)境確定了混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)達(dá)到的抗壓強(qiáng)度等級(jí)和基本耐久性要求。

3）技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。在滿足服役要求的前提下，需要考慮建設(shè)和維護(hù)運(yùn)營(yíng)成本，確保結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)安全服役的要求在技術(shù)上可行，在經(jīng)濟(jì)上合理［7］。

4）可更換程度。對(duì)于無(wú)法更換或者更換時(shí)成本較高的混凝土構(gòu)件，其設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)提高；對(duì)于可更換的混凝土結(jié)構(gòu)部位，可采用更加經(jīng)濟(jì)、設(shè)計(jì)使用年限低的結(jié)構(gòu)類型。

1.2 設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定

混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限要求見(jiàn)表1。整體而言，中國(guó)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的設(shè)定要求與歐洲規(guī)范相似?；趪?guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 2394：1998General Principles on Reliability for Structures和歐洲規(guī)范EN 1990：2002Eurocode?Basis of Structural Design，結(jié)合中國(guó)建筑工程特點(diǎn)，GB 50153—2008《工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［8］為中國(guó)房屋建筑、鐵路、公路、港口、水利水電等領(lǐng)域混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限的制定提供了參考，并細(xì)化了符合行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)服役特點(diǎn)的設(shè)計(jì)使用年限要求。GB/ T 50476—2019《混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》［9］規(guī)定混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)年限不應(yīng)低于GB 50153—2008 的規(guī)定。GB 50068—2001《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［10］將混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分為100、50、25、5 年四個(gè)等級(jí)。GB 50216—2019《鐵路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［11］將鐵路工程混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限確定為100、60、30 年三個(gè)等級(jí)，鐵路橋梁、隧道、無(wú)砟軌道等主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)依此確定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)使用年限。與其他行業(yè)相比，JTG 2120—2020《公路工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［12］對(duì)于混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限進(jìn)行了更為統(tǒng)一、詳細(xì)的規(guī)定，從公路橋涵、公路隧道和公路路面三方面確定了100、50、30、20、15、10年六個(gè)等級(jí)要求。GB 50158—2010《港口工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［13］要求永久性港口建筑物的設(shè)計(jì)使用年限為50 年，比其他標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)使用年限低。GB 50199—2013《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》［14］對(duì)水利水電工程混凝土結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期服役性能更加重視，要求永久性建筑物的設(shè)計(jì)使用年限為50～100 年，一級(jí)至三級(jí)建筑物混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限均為100 年。SL 654—2014《水利水電工程合理使用年限及耐久性設(shè)計(jì)規(guī)范》［15］中首次規(guī)定了Ⅰ類水庫(kù)以及建筑物級(jí)別為一級(jí)的水庫(kù)壅水建筑物和水庫(kù)泄洪建筑物的合理使用年限為150 年，這為建筑地位同等重要的高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的制定提供了借鑒。

表1 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限要求

國(guó)際上對(duì)一般房屋建筑混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)壽命多在50～75 年，重要建筑物和一般橋隧等基礎(chǔ)設(shè)施工程的設(shè)計(jì)使用年限多為100年［16］。歐洲將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分為五個(gè)等級(jí)，其中對(duì)于建筑結(jié)構(gòu)混凝土的設(shè)計(jì)使用年限要求與中國(guó)GB 50068—2001相似。英國(guó)將混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限分為30、60、90、120年四個(gè)等級(jí)，采用英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的大型工程，其設(shè)計(jì)年限多為120 年，如中國(guó)香港青馬大橋與港珠澳大橋等工程［8］。本質(zhì)上，實(shí)際工程建設(shè)中120 年的設(shè)計(jì)使用年限對(duì)應(yīng)的混凝土性能要求與歐洲、日本設(shè)計(jì)使用年限100年處于同一級(jí)別。美國(guó)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限未進(jìn)行具體分類，通常情況下橋梁的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)高于75～100 年。日本建筑學(xué)會(huì)提出了建筑物的設(shè)計(jì)年限分為長(zhǎng)期（不需要大修年限100 年）、標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)計(jì)使用年限100 年）和一般（設(shè)計(jì)使用年限65 年）三個(gè)等級(jí)。

2 鐵路行業(yè)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限要求

2.1 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限

鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限見(jiàn)表2?？芍琓B 10005—2010中確定了100、60、30年三類設(shè)計(jì)使用年限，并將橋梁、涵洞、隧道等主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限規(guī)定為100 年。2016 年以后發(fā)布的TB 10003—2016和TB 10002—2017規(guī)范最終確定鐵路橋涵、隧道主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年。

表2 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限

除橋涵、隧道兩類主體結(jié)構(gòu)外，無(wú)砟軌道是高速鐵路的主要結(jié)構(gòu)形式。高速鐵路無(wú)砟軌道以高平順、高平穩(wěn)、少維修等優(yōu)勢(shì)常作為設(shè)計(jì)時(shí)速300 km 及以上高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)，包括板式無(wú)砟軌道、雙塊式無(wú)砟軌道兩類。目前各國(guó)對(duì)高速鐵路無(wú)砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求仍存在差異，中國(guó)對(duì)無(wú)砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的要求與德國(guó)規(guī)范相似，TB 10621—2014《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》［19］明確規(guī)定無(wú)砟軌道主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)不低于60 年。TB 10005—2010 規(guī)定高速鐵路無(wú)砟軌道軌道板、支承層的設(shè)計(jì)使用年限至少為60 年。德國(guó)規(guī)定無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)使用年限為60年，且要最大限度地減少養(yǎng)護(hù)維修工作量。日本東北新干線軌道板的設(shè)計(jì)使用年限為50年，比中國(guó)和德國(guó)規(guī)范要求稍低。國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC 713RDesign of Monoblock Concrete Sleepers以40 年作為軌枕的最低設(shè)計(jì)使用年限。除對(duì)無(wú)砟軌道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的規(guī)定外，中國(guó)還規(guī)定高速鐵路無(wú)砟軌道道床使用年限為60 年，軌枕使用年限為40 年，道岔的設(shè)計(jì)使用年限為20 年。不同結(jié)構(gòu)部位設(shè)計(jì)使用年限不同可以保證高速鐵路建設(shè)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性，但無(wú)砟軌道主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限要求仍低于橋梁和隧道主體結(jié)構(gòu)。

2.2 鐵路混凝土結(jié)構(gòu)實(shí)際服役年限調(diào)研

國(guó)內(nèi)外已存在實(shí)際使用壽命超過(guò)100年的鐵路混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)《鐵路客運(yùn)專線橋隧涵折舊年限分析報(bào)告》［1］，中國(guó)鐵路使用時(shí)間超過(guò)百年且仍在使用的鋼筋混凝土梁橋有22 座（跨度在10 m 及以下）、混凝土拱橋有19 座。中國(guó)鐵路使用時(shí)間超過(guò)百年且仍在使用的隧道有195 余座，濱洲線興安嶺隧道（混凝土襯砌）已使用117 年，京張線八達(dá)嶺隧道（預(yù)制混凝土塊砌體襯砌）已使用112 年，長(zhǎng)圖線土們嶺1 號(hào)隧道（混凝土襯砌）已使用108 年。在高速鐵路方面，日本在1964 年修建了世界上第一條高速鐵路——東海道新干線，至今已使用58 年，所使用的混凝土結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)大規(guī)模破壞，可以滿足正常服役運(yùn)營(yíng)要求［20］。英國(guó)在1977年修建了時(shí)速200 km往返于倫敦、布里斯托爾和南威爾之間的高速鐵路，至今已服役45 年。法國(guó)于1981 年建成了歐洲的第一條高速鐵路——TGV 東南線［21］。德國(guó)、西班牙、意大利等國(guó)的高速鐵路也服役了40 年左右，混凝土結(jié)構(gòu)整體服役情況良好，混凝土材料的耐久性并未出現(xiàn)急劇劣化。

從國(guó)內(nèi)外鐵路混凝土結(jié)構(gòu)使用情況來(lái)看，鐵路建設(shè)早期雖受設(shè)計(jì)理念、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、施工技術(shù)水平制約以及運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平因素的影響，但仍有部分橋梁、隧道的服役時(shí)間超過(guò)百年，國(guó)內(nèi)外高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的服役狀態(tài)整體良好，這說(shuō)明高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限高于100年是可能的。

3 存在的問(wèn)題

3.1 未基于混凝土環(huán)境作用劣化模型確定設(shè)計(jì)使用年限

目前，高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)僅有碳化和氯鹽侵蝕環(huán)境下與混凝土鋼筋銹蝕的劣化模型得到公認(rèn)，并作為標(biāo)準(zhǔn)制定的依據(jù)。GB/ T 51355—2019《既有混凝土結(jié)構(gòu)耐久性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》［22］依據(jù)國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)及實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，規(guī)定碳化環(huán)境下和氯鹽侵蝕環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)的劣化模型分別為

式中：ti為鋼筋開(kāi)始銹蝕耐久年限，a；Kk為碳化系數(shù)對(duì)鋼筋銹蝕耐久年限影響系數(shù)；Kc為保護(hù)層厚度影響系數(shù)；Km為局部環(huán)境對(duì)鋼筋開(kāi)始銹蝕耐久年限的影響系數(shù)。

式中：c為保護(hù)層厚度，mm；K為氯鹽侵蝕系數(shù)，m/a1/2；t1為混凝土表面氯離子濃度達(dá)到穩(wěn)定值的時(shí)間，a。

關(guān)于凍融環(huán)境、化學(xué)侵蝕環(huán)境、鹽類結(jié)晶等環(huán)境下混凝土結(jié)構(gòu)劣化模型的制定還存在較大爭(zhēng)議，GB/ T 50476—2019 對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)時(shí)僅規(guī)定可采用氯離子侵入混凝土的經(jīng)驗(yàn)擴(kuò)散模型進(jìn)行氯鹽環(huán)境劃分，其他環(huán)境并未提出對(duì)應(yīng)的混凝土劣化模型。GB/ T 51355—2019 中根據(jù)硫酸根離子在混凝土內(nèi)與水泥中鋁相物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)導(dǎo)致的膨脹開(kāi)裂原理，用硫酸鹽腐蝕速率對(duì)硫酸鹽侵蝕環(huán)境下混凝土使用年限進(jìn)行了計(jì)算，但未考慮硫酸鹽物理結(jié)晶破壞的影響。

現(xiàn)有研究對(duì)鹽類侵蝕和結(jié)晶破壞環(huán)境以及凍融環(huán)境下混凝土的劣化模型已取得諸多成果。Li 等［23］發(fā)現(xiàn)在鹽類侵蝕和結(jié)晶破壞環(huán)境下，混凝土的抗化學(xué)侵蝕和鹽類結(jié)晶破壞性能與其滲透性有關(guān)。Garavaglia 等［24］依據(jù)鹽類侵蝕結(jié)晶破壞的概率特征提出了在化學(xué)侵蝕和鹽類結(jié)晶環(huán)境下混凝土耐久性隨時(shí)間演變的概率模型。Lu 等［25］提出了混凝土在鹽漬土環(huán)境下的劣化模型，并以此預(yù)測(cè)了不同強(qiáng)度混凝土在鹽漬土環(huán)境下的使用壽命和不同時(shí)期的劣化程度。在凍融環(huán)境下，混凝土的劣化與混凝土內(nèi)部孔隙水在凍融過(guò)程中產(chǎn)生的靜水壓和滲透壓有關(guān)。Penttala等［26］建立了無(wú)砟軌道平面結(jié)構(gòu)混凝土在鹽凍和水凍環(huán)境下的損傷劣化模型。Hang 等［27］以質(zhì)量損失率和相對(duì)動(dòng)彈性模量為評(píng)價(jià)指標(biāo)，提出了不同含氣量混凝土在凍融環(huán)境下的劣化模型。Yu 等［28］結(jié)合凍融環(huán)境下最大應(yīng)力比模型，提出了在凍融環(huán)境下混凝土不同時(shí)期的劣化模型。

雖然已有文獻(xiàn)研究了混凝土在不同環(huán)境中的劣化模型，但還未提出統(tǒng)一的高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)環(huán)境作用劣化模型。標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)凍融環(huán)境、化學(xué)腐蝕、鹽類結(jié)晶破壞以及磨蝕環(huán)境下高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)和耐久性設(shè)計(jì)大多還是基于試驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)得到的，基于環(huán)境作用的高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)劣化模型還未上升到標(biāo)準(zhǔn)，使得不同環(huán)境下高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的確定缺乏理論支持。

3.2 未考慮疲勞荷載與環(huán)境的耦合作用

高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限的確定需要考慮列車(chē)疲勞荷載與服役環(huán)境對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的影響，但規(guī)范中未考慮高速鐵路疲勞-環(huán)境耦合作用下混凝土結(jié)構(gòu)的劣化規(guī)律。Li 等［29］發(fā)現(xiàn)高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)在疲勞-環(huán)境耦合作用下，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的劣化速率大大增加。劉丹［30］發(fā)現(xiàn)在應(yīng)力水平為0.7的疲勞荷載的疲勞-碳化耦合作用下，無(wú)砟軌道混凝土中CO2氣體擴(kuò)散系數(shù)增加240%，并證明了疲勞-凍融耦合會(huì)極大加速混凝土的劣化。Lei 等［31］認(rèn)為當(dāng)應(yīng)力水平小于0.2時(shí)無(wú)砟軌道混凝土的碳化深度有所降低，原因是較低的應(yīng)力水平產(chǎn)生的損傷程度較低，能夠使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密。Jiang 等［32］認(rèn)為混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)隨疲勞損傷程度呈指數(shù)增長(zhǎng)，且與疲勞荷載的類型無(wú)關(guān)。Boyd 等［33］發(fā)現(xiàn)凍融環(huán)境下混凝土的疲勞壽命隨凍害程度的增加而降低。

3.3 高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限不一致

高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)包括橋梁、隧道和軌道，無(wú)砟軌道作為高速鐵路列車(chē)的承載結(jié)構(gòu)與橋梁和隧道組成整體結(jié)構(gòu)，與鐵路橋梁和隧道具有同等重要的地位。由于無(wú)砟軌道直接受列車(chē)疲勞荷載和露天服役環(huán)境耦合作用的影響，為滿足軌道電路信號(hào)傳輸要求，高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部采用了不同的絕緣措施，使得現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定無(wú)砟軌道的設(shè)計(jì)使用年限為60年，這會(huì)影響高速鐵路整體結(jié)構(gòu)的服役壽命［34-35］。TB 10005—2010 提出應(yīng)加強(qiáng)對(duì)無(wú)砟軌道軌道板、支承層的研究試驗(yàn)和再創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)與橋隧結(jié)構(gòu)等壽命期的目標(biāo)?，F(xiàn)有鐵路工程實(shí)際服役年限和相關(guān)研究證明，已存在實(shí)際使用壽命超過(guò)100 年的鐵路混凝土結(jié)構(gòu)［36］，將高速鐵路主體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限統(tǒng)一按100年進(jìn)行設(shè)計(jì)是未來(lái)研究方向。

4 結(jié)論及建議

1）設(shè)計(jì)使用年限是進(jìn)行混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的前提，根據(jù)承受荷載特征、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性以及可更換性等，將鐵路混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限分為三個(gè)級(jí)別，這對(duì)確保中國(guó)高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)年限安全服役具有重要意義，為高速鐵路耐久混凝土制備、構(gòu)造措施優(yōu)化、施工期裂縫控制等提供標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

2）基于不同環(huán)境作用下混凝土的劣化模型確定高速鐵路的設(shè)計(jì)使用年限，能夠提升不同結(jié)構(gòu)類型在制定設(shè)計(jì)使用年限時(shí)的可靠性，為高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性量化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

3）高速列車(chē)疲勞荷載和環(huán)境的耦合作用加速了混凝土結(jié)構(gòu)的劣化，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)在高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮疲勞-環(huán)境耦合作用的影響。

4）高速鐵路工程整體使用壽命取決于服役壽命最短的混凝土結(jié)構(gòu)，亟待研究與橋隧結(jié)構(gòu)同壽命的無(wú)砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)提升技術(shù)；已有服役超過(guò)百年的鐵路工程實(shí)踐表明，更長(zhǎng)壽命高速鐵路混凝土結(jié)構(gòu)是可行的，也是未來(lái)的發(fā)展方向。