桥梁工程安全性与耐久性-展望设计理念进展

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1、◎桥梁工程安全性与耐久性展望设计理念进展范立础(同济大学桥梁工程系)摘要：本文通过对国内外桥梁运营与维护所付出的惨重代价和发生的桥梁事故的研究基础上，分析了影响桥梁安全和耐久及造成桥梁事故的因素。基于此，作者提出了提高桥梁安全和耐久的两个必要措施：一是要有不断健全的规章、规程、制度和建立科学的管理体系，其能确保桥梁工程的质量，质量是结构安全与耐久的最基本的要求；二是应该力图开展保障结构安全与耐久的新设计理念的研究：认识到结构各部件的寿命不是完全相同的，因而结构寿命期内功能的保证，必须从设计、施工、材料、检测、维修、加固

2、整个过程来考虑，审视结构的概念设计与构造设计，并保障结构在生命期内的结构可检性(Examinability)、可换性(Replaceability)、可修性(Repairability)、可控性(Contro11ability)、可强性(R．etrofittability)和可持续qi：(Sustainability)。最后作者分析了实施桥梁新设计理念过程中的科学决策关键技术一一进行桥梁风险评估，保险是减少风险的有效措施。实质上引入了寿命投资效益的新概念。关键词：桥梁事故；设计理念；风险评估；结构寿命期1前言2背景我国

3、经济发展跨入2l世纪，兴起了建设跨海大桥的欧美一些发达国家桥梁的发展表明，如果在桥梁的设热潮，目前开工和立项的大型桥梁工程有杭州湾大桥工程、计和建造时期没有很好的考虑桥梁的安全与耐久性，将会东海大桥[程、沪崇苏长江通道工程以及苏通大桥工程。这在桥梁的运营和维护中付出惨重的经济代价。1986年欧些工程的桥梁总长最大的在38km左右，最短的也在7～洲、北美、澳大利亚、日本等l6个国家组成一个专家组，对8km。如东海大桥工程为连接上海陆地与海上深水港。桥梁这些国家内及跨国的约80万座水泥混凝土桥梁现状进行如有损伤导致不能通车

4、，因无替代交通线将直接影响到集了细致和全面的调查，结果指出钢筋锈蚀和冻融破坏是两装箱运输，会导致不可预计的经济损失。当前业主与设计部种最主要的破坏形式，尤其在使用除冰盐时更加严重。假如门都很关心大桥设计，明确提出了如何保证大桥安全与耐要对这些破坏的桥梁进行修复或更新，其每的费用要高久性问题。诚然，在国际上对这一问题的讨论已近三十余年达500-900美元，远比当年造价高，且发展趋势很不乐观。了，特别在世纪之交，国际桥协组织了二次较大规模的国际例如，美国1992年在这方面的维修费用已高达2580亿美会议。一是1999年的“

5、为未来的结构(Structureforthe元，为当年造价的4倍；英国仅英格兰中环线的ll座高架Future)-—一质量搜索(TheSearchforQuality)”和2001年桥，使用l2年就严重破坏，维修费用已高达l2亿英镑，为的“安全、风险和可靠性(Safe,RiskandReliability卜工当年造价的6倍。程进展(TrendsinEngineering)”。对结构设计寿命期的含在我国，也已经出现了许多因耐久性不良而过早报废义，对结构安全与风险关系都进行了广泛的讨论。但在国的桥梁，例如北京西直门立交桥使用

6、仅l9年，就因严重剥内，在设计或研究中，工程界对结构寿命期与“设计基准期”蚀和钢筋锈蚀破坏等原因不得已于1999年报废重建。的概念混淆不清，对结构耐久性的要求存在着糊涂概念。例造成上述情况的原因是多方面的：建设程序管理如提出要研究能耐久100年寿命的高强混凝土?!并以此体制和过程、设计、施工过程不健全，建成后，后期管作为研究的考核指标?!尽管这一问题在国内外文献中都有理机制不建全。不同程度的论述，但国内工程界似尚茫然。考虑到目前国内目前，专家估计我国“大干”基础设施工程建设的面临跨海桥梁的建设热潮，就作者的认识水平对此

7、再作一高潮还可延续20年，由于忽视耐久性，在桥梁运营时，番宣传，或有谬误，欢迎大家讨论。用于维修将可能耗费数倍于当初这些工程施工建设时的投资。而且为加速路桥等公共工程建设，国家现在鼓励投资上冯磁N。．12004◎公司出资并给以一定期限如30年的经营收入作为补又如北京西直门环形立交桥，为缓解日益严重的偿。如果没有实施提高桥梁耐久性措施的规范和对其进行交通阻塞，在上世纪末拆除重建。在拆除过程中，发现定期检测与评估的法规，对于设计工作寿命为100年的桥结构大量的冻融病害，橡胶支座老化结硬，致使支座梁，很可能30年到期后国家接

8、收的已是一个破旧待拆的承台破裂，估计桥上的橡胶支座的使用寿命未满十工程。年。假定该桥的原设计寿命期为五十年，那么其间的作为一个桥梁工作者，国内外的惨重教训应该值得我支座就需要更换四至五次。们借鉴，国内众多基础工程的待建也给了我们机会，我们应国际上统计桥梁工程事故的80％以上是由人为该思考这样一个问题：“我国桥梁的发展应该走向何方并