桥梁使用寿命预测研究

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1、交通技术2010年8月第4期TechnologYofHighwayandTransP0rtAug.2010No.4桥梁使用寿命预测研究岑代鲜(重庆市秀山公路桥梁工程公司,重庆409900)摘要:目前,桥梁设计中对建设期安全、结构强度、初期投入和业主成本较重视,却忽视桥梁结构的使用寿命和全寿命成本及社会成本,存在较大的缺陷和局限性,不符合以人为本的桥梁建设可持续发展要求。造成的直接后果是使用性能差、服务寿命短、全寿命经济性指标差、桥梁维护成本高和社会负面影响大。介绍桥梁使用寿命和寿命周期确定的基本概念和使用寿命预测的研究情况及目前常用的2种使用寿命分布模型,为基

2、于寿命周期成本的桥梁全寿命设计、维护、投资方案决策和桥梁寿命预测提供必要的基础。关键词:桥梁结构;使用寿命;全寿命成本;分布模型;综述文章编号:1009—6477(2010)04—0080—05中图分类号:U44文献标识码:BResearchDevelopmentofServiceLifeofBridgesCENDaixian我国正处于桥梁等基础设施建设的高峰时期,长使用寿命。桥梁管理者面临的挑战是在桥梁的生在近20、30年内已建成了大量的桥梁。从调查分命周期内确定各种措施保证桥梁的安全和适用性,析桥梁设计、使用和病害产生的情况发现,在设计以实现50~100年

3、的使用寿命。中普遍比较重视桥梁建设期内的安全和结构强度,英国的SomerVille[从使用寿命终结的角度出却容易忽视结构的使用寿命。少数桥梁使用性能发,将使用寿命分成以下3类。差、耐久性低、服务寿命短、全寿命经济性指标1)技术性使用寿命:是结构使用到某种技术差(与人们最初的设计和规划预期有很大差异),严指标(如结构整体性、承载力等)进入不合格状态时重影响了其正常服务功能的发挥,给养护、维修等的期限,这种状态可因混凝土剥落、钢筋锈蚀引后期运营管理工作带来难以承受的巨大经济和社会起。负担,也使桥梁的建设管理面临着极大的系统风2)功能性使用寿命:与使用功能有关,是结

4、险。为实现可持续发展,延长桥梁的使用寿命,促构使用到不再满足功能实用要求的期限。如桥梁的进桥梁维护和管理水平的提高,合理配置资源与资行车能力已不能适应新的需要、结构的使用效果发金,降低桥梁全寿命周期的总成本,需对桥梁结构生改变等。的使用寿命进行研究。3)经济陛使用寿命:是结构物使用到继续维修保留已不如拆换更为经济时的期限。1使用寿命与寿命周期确定目前人们所说的使用寿命基本上是指结构的技桥梁生命周期成本分析中最基本的问题是确定术性使用寿命。在各国现行的结构设计和施工规范其使用寿命有多长。实际中,桥梁使用寿命的终结中,专门针对使用寿命的内容很少,设计和施工所是因为

5、桥梁不安全、不适用或即使进行维修也不能强调的多是如何保证荷载作用下的强度。许多国家提供预期的使用。不安全和不适用是专家根据现行的规范都没有明确的设计使用寿命规定,包括美国规范和标准以及得到的有用信息所确定的使用状ACI(AmericanConcreteInstitute)规范在内。但是美况。原则上,使用寿命是指桥梁从竣工到出现不安国ACI制定了不少有关耐久性和使用寿命方面的全、不适应状况的预期时间周期。桥梁及其构件的指南、建议等标准,可供设计人员参考应用。美国使用寿命是不确定的。的AASHTO(AmericanAssociationofStateHighway

6、因为管理部门在使用过程中会进行维修、加固andTransportationOficials)规范虽然从1991年起规或更换某构件以使桥梁恢复到一个较高的水平而延定了公路桥梁的设计寿命为75年,但主要是从钢收稿日期:2010—04—13作者简介:岑代鲜(1973一),男,四川省达州县人,本科,工程师2010年第4期岑代鲜:桥梁使用寿命预测研究81筋的疲劳角度来考虑桥梁的通车次数。相对来说,钢筋锈蚀量与钢筋锈蚀速度关系来预测构件寿命。欧洲各国设计规范对设计寿命的要求比较明确,对Br0wneI6l以Fick扩散定律为基础,建立混凝土中多数建筑结构的要求为50年,桥梁

7、等基础设施为Cl浓度与扩散时间、扩散深度之间关系的数学模100年。尽管如此,设计规范所要求的计算校核仍型预测构件寿命。Funahashi[71针对预应力构件的寿然局限于强度设计,而没有使用寿命的计算和校命问题,提出以钢筋开始锈蚀作为寿命终结的标核。设计规范中对寿命的要求(除疲劳外)只是隐形志,通过有限差分法计算构件使用寿命。Weyers[。地体现在对材料的要求和限制,以及对混凝土保护通过对9O名资深工程师的调查,提出以构件损伤层厚度和其他一些构造要求上。这些要求有些与不面积达12%为耐久性极限状态,建立了桥梁构件同的环境条件挂钩,有些则不作明确解释,而且一寿命

8、预测模型。刘西拉恻以纵向开裂(截面损失

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