基于全壽命周期的橋梁設(shè)計研究

朱江

北京建達道橋咨詢有限公司 北京 100000

傳統(tǒng)的建設(shè)管理體制和橋梁設(shè)計理念的先天缺陷是我國目前橋梁出現(xiàn)質(zhì)量和耐久性問題的關(guān)鍵原因。要從根本上改變目前這種狀況，傳統(tǒng)的基于現(xiàn)狀的設(shè)計橋梁設(shè)計方法已經(jīng)不再適合現(xiàn)狀的發(fā)展趨勢。本文闡述了國內(nèi)外全壽命周期成本分析的理論體系和周期成本模型的研究現(xiàn)狀，為基于全壽命周期成本的橋梁全壽命設(shè)計提供必要的理論基礎(chǔ)。

1 全壽命周期的含義及特點

全壽命周期主要是指在建筑工程的設(shè)計環(huán)節(jié)對相關(guān)產(chǎn)品的全過程，包括設(shè)計、決策、生產(chǎn)、使用及維修等流程，進行重點掌握，對于工程建筑而言則是包含建筑工程的設(shè)計、規(guī)劃、施工、使用及竣工驗收等環(huán)節(jié)。通常，全壽命周期要比建筑工程的使用期限長得多。因此，建筑工程的全壽命周期與該建筑的設(shè)計方案、施工技術(shù)及施工成本等各方面都是密不可分的。除此之外，全壽命周期還包括全壽命費用，具體是指整個建筑過程所投入的資金，費用的高低對建筑設(shè)計、施工等有著直接的影響。因此，全壽命周期和全壽命費用兩者之間存在著必然聯(lián)系。在具體建設(shè)過程中，要重點考慮建筑工程的實用性能，最大限度減少全壽命周期的建設(shè)成本。尤其需要注意的一點是，將全壽命周期與環(huán)保節(jié)約有效結(jié)合，在建設(shè)的整個過程中盡量提高其使用壽命，從而最大限度地實現(xiàn)建筑工程的經(jīng)濟利益和環(huán)境利益。

2 全壽命周期的橋梁設(shè)計研究

2.1 使用年限的設(shè)計

使用年限的長短是判別橋梁設(shè)計的一個重要指標，在一定程度上反映出了結(jié)構(gòu)的可靠性。另外，使用壽命在一定程度上也決定了橋梁建設(shè)的投資成本，在設(shè)計過程中根據(jù)材料的選取來確定橋梁荷載及承受力。全壽命周期橋梁的設(shè)計，其首要問題就是其使用年限的設(shè)計，這不僅是影響了橋梁的資金投入，同時也直接關(guān)系到了橋梁的施工工藝及材料和施工措施的采用。橋梁的使用年限受內(nèi)因和外因兩個方面的影響。其中，內(nèi)因指的是橋梁自身的結(jié)構(gòu)和材料方面的影響，外因是指橋梁處于外部環(huán)境之中，受到惡劣環(huán)境的消磨，也會對其的使用年限造成影響。在內(nèi)因方面，由于不同橋梁的結(jié)構(gòu)類型不同，其承受的荷載及使用年限規(guī)劃也不盡相同，需要通過臺邊各種模塊的目標來進行使用年限的優(yōu)化，需要分別從橋梁內(nèi)部構(gòu)件的維修、胡楊及更換成本和性能方面進行考慮，以此確定橋梁結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化使用年限設(shè)計。

2.2 檢測、養(yǎng)護與維修

作為橋梁穩(wěn)定、安全運營的重要管理技術(shù)手段，橋梁檢測、養(yǎng)護與維修等各項工作需要科學落實，在基于全壽命橋梁設(shè)計中應作全面考慮。要正確認識到，對于不同的橋梁，各個階段所采用的檢測、養(yǎng)護以及維修技術(shù)也有著不同要求，在具體實施中需要不斷優(yōu)化，進行針對性設(shè)計，以確保在橋梁狀況下滑初期即可得到及時、有效的維修與養(yǎng)護，從而有效防止各種橋梁病害的進一步發(fā)展，科學控制維修、改造成本，為橋梁的安全、穩(wěn)定運營提供有力保障，盡可能減少維護成本的投入[1]。

2.3 壽命成本分析設(shè)計

橋梁全壽命周期成本分析就是針對目前在役橋梁性能日益退化加重，壽命周期維護成本過高而提出的一種全新的理念?；谌珘勖O(shè)計理論的橋梁全壽命成本分析，就是橋梁設(shè)計在對可靠性、維修性等設(shè)計內(nèi)容做出規(guī)定的同時，將壽命周期費用也作為一項重要設(shè)計要素來加以考慮，通過綜合考慮有關(guān)設(shè)計、性能和費用等信息的反饋信息，以獲得性能和費用的平衡，提高壽命周期費用的經(jīng)濟性。

2.4 橋梁檢修的設(shè)計

在橋梁的使用過程中，對于橋梁的檢測和維護工作時必不可少的。其中對于橋梁的檢測不僅要對橋梁的結(jié)構(gòu)和環(huán)境狀況進行檢測，同時還要對橋梁上的交通狀況進行檢測。其中對于橋梁結(jié)構(gòu)的檢測，首先要確定需要進行檢測的部分，然后通過檢測結(jié)果分析和評估報告對橋梁維護提供技術(shù)支持。對于橋梁的維護工作可分為預防性維護和重大維護兩種情況。前者主要是對橋梁未出現(xiàn)重大損傷時進行維護工作，主要包括一些預防性的清理工作以及平常的混凝土構(gòu)件、橋面等的修理工作。雖然這些工作比較基礎(chǔ)，但是對于維護橋梁的使用壽命也具有非常重大的意義。重大維修則主要針對于橋梁處于不安全狀態(tài)時進行的補救工作，這些共工作不僅包括橋梁的加固和大修工程，同時橋梁的改造工作也屬于重大維護的工程當中。同時，設(shè)計過程還應充分考慮對橋梁構(gòu)件的可檢性、可修性和可換性設(shè)計，以方便后期維修工作的進行。

2.5 各設(shè)計環(huán)節(jié)間的關(guān)系

上述各環(huán)節(jié)都是基于全壽命周期橋梁設(shè)計需要著重考慮的內(nèi)容，且存在相互影響的關(guān)系。比如，使用壽命影響著橋梁設(shè)計的方方面面，尤其是對于養(yǎng)護、檢測與使用性能需求方面能否得到充分滿足有著直接影響；而性能設(shè)計工作的科學有效落實，也需要對安全、耐久以及使用性能等方面的具體指標進行綜合考慮，在此基礎(chǔ)上設(shè)計科學的方案。只有這樣，橋梁在整個運營周期內(nèi)才可以發(fā)揮出良好性能，不斷增強安全性、穩(wěn)定性。此外，橋梁全壽命周期內(nèi)相關(guān)性能的有效發(fā)揮也直接影響著建設(shè)、維護工作水平的高低。所以，基于全壽命周期的橋梁設(shè)計的各個工作環(huán)節(jié)之間存在著密切聯(lián)系，需要工作人員進行更科學、全面的分析和探索[2]。

3 結(jié)語

全壽命周期橋梁的設(shè)計提高了橋梁的使用壽命，也就大大減少了橋梁的建設(shè)投入資金，優(yōu)化了資金的使用效率。另外，為了確保全壽命周期橋梁的使用性及安全性，全壽命周期橋梁雖然在設(shè)計階段投入了大量的精力和財力，但是卻能夠在前期就能解決掉后期施工及使用、維修過程中可能出現(xiàn)的問題，降低了橋梁后期的資金投入，本著對環(huán)境及可持續(xù)發(fā)展問題的研究，在橋梁后期的拆除及全壽命周期費用上都做了足夠的研究與調(diào)查。雖然，現(xiàn)階段全壽命周期橋梁的設(shè)計還不夠完善，但是隨著時間的推移及技術(shù)的革新，一定能夠使全壽命周期橋梁得到更廣泛的應用，使其能夠更好的服務(wù)于社會。