論橋梁使用壽命小于設(shè)計使用年限的原因

滕偉玲 李曉芳

（西京學(xué)院，陜西 西安710123）

1 橋梁使用壽命概述

橋梁的使用壽命是是根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和橋梁建造質(zhì)量確定的，橋梁使用壽命是指橋梁從竣工到出現(xiàn)不安全狀況的時間。我國橋梁的設(shè)計使用年限一般為100年，實(shí)際工程中大多數(shù)橋梁并不是達(dá)到設(shè)計使用年限才終止使用，橋梁實(shí)際壽命小于設(shè)計使用年限。

英國的SomerVille將使用壽命分成以下3類：

1）技術(shù)性使用壽命：以橋梁的某些技術(shù)指標(biāo)(如承載力)不合格時為終止使用期限；

2）功能性使用壽命：以橋梁結(jié)構(gòu)不再滿足功能實(shí)用要求（如通行能力不滿足現(xiàn)在交通量）時為終止期限；

3）經(jīng)濟(jì)性使用壽命：以橋梁結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)維修不經(jīng)濟(jì)（與拆換更新相比）時為終止期限；

目前人們所說的橋梁使用壽命基本上是指技術(shù)性使用壽命。

2 橋梁使用壽命小于設(shè)計使用年限原因分析

港珠澳大橋技術(shù)專家組會議提出了“建設(shè)百年大橋”的建設(shè)目標(biāo)，既所有的設(shè)計、施工、設(shè)備和原材料都按照“建設(shè)百年大橋”的目標(biāo)來要求，達(dá)不到要求的不能進(jìn)場，可見橋梁使用壽命是衡量橋梁工程質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一?！鞍倌甏髽颉蹦繕?biāo)對新時期公路橋梁建設(shè)具有重要的指導(dǎo)和借鑒意義。

但是要實(shí)現(xiàn)“百年大橋”的建設(shè)目標(biāo)，必須要保證橋梁的實(shí)際使用壽命，實(shí)際工程中大多數(shù)橋梁的使用年限小于設(shè)計使用年限，造成這一現(xiàn)象的原因是多方面的，主要有以下幾個方面：

2.1 設(shè)計規(guī)范的局限性

設(shè)計規(guī)范是在以往的經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、科技水平等基礎(chǔ)上建立起來的，一般工程類設(shè)計規(guī)范每十年左右（甚至更短的時間）修訂一次，對于設(shè)計使用年限為100年的橋梁，隨著橋梁使用時間的增加，橋梁越來越不能滿足時代的要求，特別是長壽命的老橋梁顯得標(biāo)準(zhǔn)較低。即設(shè)計規(guī)范是靜態(tài)的，不可能充分考慮到橋梁使用過程中的動態(tài)變化，從而導(dǎo)致橋梁實(shí)際壽命和設(shè)計使用年限的差異性，引起差異的原因主要表現(xiàn)為以下兩個方面：

（1）設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低。

在役老橋設(shè)計時按照早期的設(shè)計荷載，相對于現(xiàn)階段的交通量要求，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)普遍偏低。例如2006年陜西316國道冷水河大橋垮塌，引起社會各界廣泛關(guān)注。冷水河大橋是1983年開始施工，1985年建成通車，之所以選擇修建這種橋，主要是這種拱橋的投資少。大橋設(shè)計是按照當(dāng)時的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的，按現(xiàn)在的新標(biāo)準(zhǔn)看，大橋卻有“豆腐渣”的嫌疑，但當(dāng)時符合標(biāo)準(zhǔn)，修建大橋并沒有偷工減料?？梢姡S著交通量以及荷載等級的增加，許多老橋梁設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)偏低，已基本無法滿足現(xiàn)在的交通需求。

（2）通行能力不足。

早期設(shè)計的橋梁橋上、橋下通行凈空尺寸太低，越來越不能滿足現(xiàn)代化通車、通航的要求，以致巨輪沖撞橋梁的事故時有發(fā)生。

2.2 輕視正常使用極限狀態(tài)設(shè)計

橋梁結(jié)構(gòu)應(yīng)該按照承載能力極限狀態(tài)和按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計，前者指結(jié)構(gòu)達(dá)到最大承載力或達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形時的極限狀態(tài)；后者指結(jié)構(gòu)達(dá)到正常使用的某項(xiàng)規(guī)定限值。

荷載達(dá)到橋梁的極限承載力時橋梁會發(fā)生破壞，但是沒有達(dá)到承載能力極限狀態(tài)時，由于某些病害橋梁也不能正常使用甚至發(fā)生破壞。實(shí)際沒計中設(shè)計者主要考慮是荷載作用下橋梁的破壞，對橋梁的耐久性、適用性（正常使用情況）不夠重視，沒有意識到正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算的重要性，使得橋梁的使用性、耐久性較差，從而導(dǎo)致橋梁的實(shí)際使用壽命小于設(shè)計使用壽命。

另一方面，承載力極限狀態(tài)的有承載力和無承載力之間的分界線是清晰的，而正常使用極限狀態(tài)的能正常使用與不能正常使用之間的分界線是模糊的，在很大程度上依靠工程經(jīng)驗(yàn)確定。所以科學(xué)合理的確定正常使用極限狀態(tài)也是有待繼續(xù)研究的問題。

2.3 橋梁施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

橋梁施工過程中影響橋梁使用壽命的因素大致可分為兩類：一是非人為因素的影響，包括地震、泥石流、火山、暴雨、風(fēng)雪等，非人為因素的影響很難避免但可以做到防止。二是人為因素的影響，這些因索包括：在施工中偷工減料、不按照設(shè)計規(guī)范對橋梁進(jìn)行建造、未按圖紙?jiān)O(shè)計施工等。如2012年6月，遼寧省撫順市月牙島西側(cè)跨河大橋施工時發(fā)生坍塌，事故直接原因是施工人員嚴(yán)重違反施工流程，過早拆除支架，導(dǎo)致該橋第三聯(lián)箱第10孔坍塌。

2.4 超負(fù)荷使用

橋梁設(shè)汁時的日通行量往往是按以往的水平設(shè)定的，對后期的發(fā)展考慮不足，所以當(dāng)橋梁長期在超重荷載下運(yùn)營時，其使用壽命也將隨之減小，致使橋梁的使用壽命不能達(dá)到設(shè)汁使用年限的要求

3 減小橋梁使用壽命與設(shè)計使用年限差距的措施

由于每座橋梁都處于一個復(fù)雜的動態(tài)環(huán)境中，橋梁結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性是各種因素綜合作用的效果，且影響因素具有不確定性和模糊性，橋梁使用壽命預(yù)測屬于不確性問題。正確的預(yù)測橋梁使用壽命，減小與設(shè)計使用年限的差距可以從以下幾方面入手。

從設(shè)計方面講，用動態(tài)的設(shè)計規(guī)范準(zhǔn)則規(guī)范橋梁設(shè)計；研究橋梁合理的設(shè)計使用年限，可通過對橋梁的技術(shù)狀況進(jìn)行檢測評估，合理準(zhǔn)確的預(yù)測橋梁的使用壽命，為橋梁養(yǎng)護(hù)管理及以后的設(shè)計工作提供可靠依據(jù)。橋梁設(shè)計時，應(yīng)該多考慮橋梁的正常使用狀態(tài)，承載力滿足的同時對橋梁的耐久性、適用性、安全性提出計算和構(gòu)造設(shè)計的要求。具體的措施有以下幾個方面：①重視橋梁的耐久性；②防止橋梁疲勞破壞；③注重橋梁抗震設(shè)計概念、修訂抗震設(shè)防水準(zhǔn)，做好橋梁的隔震、減震。

從施工方面講，面對橋梁建設(shè)施工中出現(xiàn)的問題，應(yīng)該從以下幾點(diǎn)考慮提高橋梁的使用壽命：①尊重科學(xué)規(guī)律，對在建設(shè)施工中需要考慮自然災(zāi)害影響的，需進(jìn)行地質(zhì)和氣象災(zāi)害對橋梁使用壽命影響的可行性研究；②遵守法律法規(guī)，增強(qiáng)對橋梁建設(shè)中的管理人員、施工人員的教育和監(jiān)督；③加大建設(shè)后橋梁質(zhì)量評審的力度。

4 結(jié)語

本文介紹了橋梁的使用壽命和設(shè)計使用年限的基本概念，分析橋梁實(shí)際使用壽命小于設(shè)計使用年限的原因，提出了延長橋梁實(shí)際使用壽命，減少與設(shè)計使用年限差距的一些建議和措施，為延長橋梁使用壽命、促進(jìn)橋梁維護(hù)和管理水平的提高提供一定的參考。

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