桥梁工程全寿命设计理论和方法研究

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1、桥梁工程全寿命设计理论与方法研究报告简本1概述1.1桥梁全寿命设计研究背景及意义传统的桥梁设计中未明确桥梁整体及主要构件的设计寿命，桥梁设计寿命的确定也缺乏技术支撑和具体的设计方法；桥梁对周围生态环境的影响、桥梁景观与周围环境和谐统一等因素考虑较少等。因此，传统的桥梁设计理念越来越不符合桥梁工程科学发展的要求，导致了现有桥梁存在使用性能差、使用寿命短、全寿命经济性指标差等问题，已经严重影响了桥梁正常服务功能的发挥，并且给养护、维修等后期运营管理带来巨大的经济和社会负担。为了可持续发展，需要把传统设计方法拓展到桥梁的整个使用寿命期，考虑桥

2、梁建设的全过程，从规划、设计、施工和使用期管理，一直到拆除和材料的回收再利用，进行桥梁全寿命设计。2004年本研究项目的批准和启动，标志着我国向桥梁全寿命设计的全面研究和应用迈出了扎实的一步。本项目首先从我国现有桥梁状况调查分析入手，全面展开了以下十个专题的研究，在大量工作的基础上分别获得了预期的成果，提出了《桥梁全寿命设计指南》，成为我国实现桥梁全寿命设计的良好开端，为以后开展进一步的桥梁全寿命设计研究奠定了坚实的基础。（1）国内外桥梁全寿命设计方法研究现状调研（2）桥梁典型病害调查及桥梁正常使用寿命确定（3）桥梁全寿命周期成本计算模

3、型研究（4）桥梁各设计阶段全寿命设计方法研究（5）全寿命桥梁风险评估与保险策略研究（6）桥梁混凝土构件全寿命设计研究（7）桥梁钢结构构件及缆索系统全寿命设计研究（8）桥梁附属设施全寿命设计研究（9）桥梁全寿命设计示例（10）桥梁全寿命设计指南1.2我国现有桥梁调查分析项目组对全国沿海和内地16个省、市、自治区、1968年到2008年我国不同时期建成的、不同桥型、有代表性的38座桥梁（包括悬索桥、斜拉桥、悬吊斜拉组合桥、拱桥、混凝土连续刚构桥、混凝土连续梁桥等我国不同时期修建的各种桥型）进行了调查，调研的内容包括设计资料、施工信息、环境信

4、息、使用条件、管养资料、桥梁的主要病害及治理措施等。1.3桥梁全寿命设计的基本概念研究确定了桥梁全寿命设计（Bridgelifecycledesign,BLCD）有关基本概念以及桥梁实际使用寿命、桥梁正常使用寿命、桥梁目标使用寿命、桥梁设计使用寿命、桥梁构件使用寿命、桥梁构件设计使用寿命、桥梁全寿命等基本术语的定义。1.4桥梁全寿命设计理念1．桥梁全寿命设计（Bridgelifecycledesign）的概念在桥梁设计中，针对规划、设计、施工、运营、管养、拆除或回收再利用的全过程，实现桥梁全寿命周期内总体性能（功能、成本、人文、环境等）

5、最优的设计。2．桥梁全寿命设计的设计阶段桥梁全寿命设计的主要阶段施工图设计阶段初步设计阶段可行性研究阶段图1.1桥梁全寿命设计的主要阶段3．桥梁全寿命设计的主要内容与传统桥梁设计相比，桥梁全寿命设计在开展传统设计中的设计工作的同时，将桥梁设计范围从建设期拓展到整个寿命周期，增加了传统桥梁设计中未考虑的设计内容，具体包括：耐久性设计、管养设计、拆除、回收再利用设计、风险评估及保险策略和全寿命周期成本分析。桥梁典型病害调查及设计使用寿命确定2桥梁典型病害调查及设计使用寿命确定（1）调查和综述了混凝土材料、钢结构和桥梁常用构件的典型病害，分析

6、了病害现象和基本机理，整理了影响构件构件寿命的主要因素。（2）根据结构体系和一般（CommonlyRecognized，CoRe)构件的分类方法，研究了我国桥梁常用构件的分类及其使用寿命特征。①桥梁构件的使用寿命特征表2.1桥梁构件的使用寿命特征及其设计、施工和维护要求构件类型使用年限设计及施工要求维护方式永久构件大于或等于整体设计使用年限应保证足够的耐久性，施工中必须加强控制检查、维护、维修，一般不需要大修及更换非永久构件低于结构整体寿命应保证其具有检查及更换的便利检查、小修、中修、更换两重性构件介于上述二者之间检查、小修、中修、更换

7、②桥梁构件分类表2.2桥梁构件设计寿命分类构件分类特征描述Ⅰ类构件整个桥梁的设计使用期内在正常检查、维护或养护小修、特殊情况下进行中修，不需要经过大修或更新即可维持正常使用的构件；使用期间的管养费用不高Ⅱ类构件通过周期性的维修和养护（例如对于钢桥，钢梁周期性的涂漆等防锈措施）能够达到设计使用寿命的构件，设计使用期间的管养费用较高。Ⅲ类构件用寿命较短，无法使用到桥梁设计寿命终结，需要定期维护或较长周期的更换的重要受力或传力构件Ⅳ类构件使用寿命较短，无法使用到桥梁设计寿命终结，需要周期性更换的次要受力或传力构件③桥梁构件划分及耐久性分类在本

8、研究中，分别采用了按结构体系划分和按构件特点划分两种构件划分方法进行桥梁构件耐久性分类。（3）利用文献综述方法，调查了全世界各国典型桥梁构件的使用寿命。（4）提出了典型构件设计使用寿命的确定方法、计算公式、