浅谈我国桥梁设计使用年限的确定和发展趋势的探讨

晋克强

【摘要】本文对中国桥梁的发展过程做了简要介绍，并简介了国内外的桥梁设计和使用寿命。通过分析表明中国桥梁的实际使用寿命远远没有达到设计使用年限要求；在分析桥梁经济、社会变迁速度、车辆通行量、建筑材料、人为及其他因素与桥梁设计使用年限关系的基础上，研究了现有桥梁设计使用年限的不利影响以及缩短桥梁设计使用年限可能带来的益处和产生的效应，由此说明中国桥梁应缩短设计使用年限。通过分析，笔者发现桥梁设计中的使用寿命远高于实际中的使用年限，本文通过对桥梁经济、建筑材料、社会发展速度等因素的分析，研究了当今的桥梁设计使用年限过长带来的不利影响，以及缩短之后会产生的经济效益。据此得出我国的桥梁设计中应该将使用年限进行缩短。

【关键词】桥梁；使用年限；社会发展

0 引言

古代中国在桥梁的建设方面一直处于世界的领先水平。建国后，我国的桥建设从数量上、桥梁形式上和工程水平上都在迅速的发展，建设了一大批质量过硬、造型美观、实用性强的桥梁。而桥梁的使用年限的研究却一直是一个空白。

1.桥梁实際使用年限

世界各主要的国家和地区对桥梁的设计使用年限基本上都在一百年左右，英国的规定达到了一百二十年，而日本、欧盟等都规定不得少于一百年。我国的桥梁设计中一般对使用年限的规定不少于一百年。

但是在实际使用过程中，只有很少的桥梁能够真正使用到当时设计的年限。本世纪初曾经做过统计，中国实际使用超过二十五年的桥梁还不到所有桥梁数量的一半。其他各国的情况略有不同，但基本上桥梁的实际使用年限都远远达不到当时设计时的使用年限[1]。

2.桥梁设计使用年限对其他因素的影响

改革开放以来中国的发展速度可谓日新月异，在桥梁建筑领域的更新也在不断加快。随着经济的高速发展，桥梁的实际使用寿命也就随之而下降。社会的发展速度、桥梁经济发展以及人为其他因素都对桥梁设计使用年限产生影响。

2.1对桥梁经济产生的影响作用

在桥梁设计的阶段，要求桥梁净现值在使用年限内不出现负值，设计方案才可生效。因此，对于一座桥梁而言，当后期的维护支出超过了前期的收入之时，则可以说设计使用年限就已经达到了，此时也正是桥梁的经济利益达到最大值。经过调查统计，桥梁的维修费用大约相当于建设费用的十分之一或更多。从桥梁经济的角度分析，认定桥梁到达设计使用年限的时间就应该是桥梁首次大修的时间，这样才可以取得最大的经济利益。换言之，只要达到了首次大修的时间，要达到桥梁经济的最大化，最好的办法就是缩短设计使用年限。

2.2社会发展对桥梁使用寿命的反作用

改革开放之后中国的经济发展日新月异，每个城市的汽车保有量都呈现爆炸式的增长。据统计，我国的汽车产量在三十年间已增长了几十倍，每年的平均增速都超过了百分之十五，本世纪以来增长的速度还在不断加快。而在建筑领域，改革开放以来随着科技的不断发展，建筑材料也在不断增多，从无到有的时间不断缩短，新材料的开发、材料总类的增多都在不断加快，建筑材料的质量也越来越好。还有一点尤为重要，那就是桥梁设计的过程中，理论与方法都在发展，在国际交流和实践的基础上，很多桥梁设计的新理论正在不断的涌现，伴随而来的新方法也在不断的进入建设实践中去[2]。

桥梁的设计者在设计和规划一座桥梁时，只能是按照当时的经济发展水平、桥梁理论水平和建筑能力来设计。然而，现代社会发展速度如此之快，未来的发展对于桥梁来说，产生的影响力以及后果都难以预料。假使在规划设计桥梁时，将其设计使用寿命定的过长，比桥梁的实际使用年限长很多，则设计使用年限的很大部分就被浪费掉了，没有对实际的使用产生积极的影响，反而加重了设计时的经济负担。

2.2.1桥梁使用年限与车辆通行量的关系

城市桥梁的主要作用之一就是通行车辆。在一座桥梁的服务期内，车辆的通行对桥梁产生疲劳荷载，大致要在一亿次或者更多。如果桥梁构建中的内力影响线不够长的话，一个轴重也相当于一次车辆的加载。因此，依据设计中效应相等的原则，我们可以把复杂的应力循环经过转换后，用等代数的单个循环来计算。先设定某座桥梁后期的通车量不变，桥梁的设计使用年限为一百年，那么在这个时间段中会产生将近两亿次的疲劳荷载。而同样的时间内，由于车辆每日的通行量都在不断增加，疲劳荷载的数量也就随之增加。

此外，城市中车辆数量的增加还会导致道路交通拥堵情况，这种车辆的拥堵也同样会在桥梁上出现。车辆在桥梁上产生拥堵，会严重的影响一座桥梁的使用年限。社会的高速发展是时代的体现，这种发展是不可逆转的趋势，城市的车辆数量也不可能会减少。社会经济的发展对桥梁的实际使用年限会带来不可避免的影响，如果忽视桥梁的实际使用年限逐渐缩短这一事实，继续保持甚至还要增长桥梁的设计使用年限，那么只会造成这两者之间的差距越来越大，造成的经济浪费也会越来越多[3]。

2.2.2对建筑材料的影响作用

我国的水泥生产总量不断走高，已经进入了世界领先行列。钢铁和螺纹线等建筑材料的产量也在不断走高，产能过剩的现状不容忽视。桥梁对建筑材料的使用主要是在建设期间，建成后对建筑材料特别是水泥和钢铁的需求量就很少了。按照现有的规定，桥梁设计使用年限为一百年，则一百年内这座桥梁对建筑材料，特别是钢铁和水泥的需求量都非常小。按照理论来说，缩短桥梁设计使用年限可以促进建筑材料的不断更新。按照中国当前的桥梁建设总量和速度，缩短桥梁的设计使用年限将会带来巨大的建材消费，可以改善当前建筑材料产能过剩的问题。此外，我国每年开工建设的桥梁超过一万座，假设建造一座桥梁需要五十人花费一年时间，桥梁的设计使用年限每缩短一年，在这一年期间就可以增加超过五十万个就业岗位，对解决就业问题有着很好的效应。

对桥梁设计理论的影响作用

中国桥梁建设的总量很大，但是在理论方面却没有跟上。中国正在逐步开发和研究桥梁设计领域的新理念。现有桥梁设计中对桥梁的荷载方面研究的较多，而较少关注桥梁的适用性和耐久性，但事实上耐久性才是桥梁寿命的保障。因此，重视桥梁耐久性的理念受到重视，对于桥梁的性能、生态影响以及美学价值方面的理念也在增多。如果能够缩短桥梁的设计使用年限，那么这些新理论就可以更快的得到应用。

2.3人为因素的影响

实际使用过程中，对桥梁使用年限影响最大的其实是人为因素。自然灾害、不合理的加固、超载、撞桥等因素都会直接影响桥梁真正的使用寿命，并不以设计时的理论使用寿命为准。

3.结语

影响桥梁使用年限的因素有很多，在设计中应该参照这些实际情况，适当的缩短桥梁的设计使用年限，以适应经济发展的新需求，因此，缩短设计使用年限是基于实际情况的一种综合考虑。

参考文献

[1]潘鹏，李全旺，周怡斌，李运生，王元清.某公路大桥车辆荷载调查与局部疲劳分析[J]. 土木工程学报，2011（05）

[2]吉伯海，傅中秋.近年国内桥梁倒塌事故原因分析[J].土木工程学报，2010（S1）

[3]张宇辉.既有桥梁改造方案经济分析模型的构建[J].北方交通，2010（03）