基于全寿命周期的桥梁设计理念探讨

基于全寿命周期的桥梁设计理念探讨

林卫建

兰州乾元交通规划设计咨询有限公司 730000

摘要：社会经济迅猛发展，对桥梁的设计质量与安全水平提出了更高要求，要想实现工程建设的可持续发展，还需在桥梁设计理念与施工手段等方面加强创新。本文主要对桥梁全寿命周期设计理念进行阐述，分析桥梁全生命周期设计的内容与过程等方面，希望对相关工程建设起到积极参考作用。

关键词：全寿命周期理论；桥梁设计；研究

随着我国高速公路网络体系的逐步完善，对桥梁的作用发挥更加看重，并对桥梁的功用性及外观度等方面提出了更高要求。设计人员需紧跟时代发展，加强实践经验总结，本着引进来与走出去的原则，多借鉴国内外先进的设计理念和方法，熟练自如的应用全寿命周期设计理论，实现建设资源的整合优化与高效利用，不断放大项目设计在效益等方面的价值。

一、全寿命周期理论概述

全寿命周期理论是指从长期效益出发，运用先进的技术手段与管理方法，统筹规划与建设及运行和退役等各环节，在确保规划合理与工程优质及生产安全和运行可靠的基础上，以项目全寿命周期的整体最优，当作是管理目标。也是为资产与时间和费用及质量等方面的集成管理。全寿命周期理论具备全面控制与宏观预测等特征，通过统筹考虑规划与基建和运行等各阶段的成本，从企业的总体效益出发，寻求最佳的方法^[1]。全寿命周期理论也是指从建设项目构思到建设工程报废的全过程，建设项目在全寿命周期中，经历前期策划与设计和计划及运行、报废处置等阶段。对于建设项目，分为物理寿命与功能寿命及经济寿命和法律寿命。而全寿命周期管理贯穿建设项目全程，各阶段的特征与目标不同，同时各阶段的管理环环相扣，同时存在多主体性与阶段性和持续性及整体性等特征。

二、桥梁全生命周期设计理念的体现

1.桥梁寿命设计

桥梁的使用寿命受内因与外因影响，从内因入手分析，包括桥梁结构与桥梁施工方法等设计阶段的因素影响，包括施工水平与桥梁原料选择等建设阶段的因素影响。从外因入手分析，包括湿度与车辆荷载及水土作用和生物腐蚀等环境因素影响，包括施工人员水平和管理合理性及桥梁使用规划等人为因素影响^[2]。

2.桥梁性能设计

从桥梁的规划与经济及环境等目标入手，综合分析桥梁的安全与成本和美观及耐久性等因素的影响。如从桥梁的耐久性设计入手分析，一是在混凝土耐久性设计中，桥梁建造与使用中，直接受有害化学物质与环境等因素的侵蚀，同时承受疲劳与超载和地震等外部作用的影响，材料性能的逐步退化，也会对结构各部分带来损伤与劣化。二是在钢结构的防腐设计中，通常采取钢箱内部安装抽湿系统的措施防腐，有投资少与后期维护少等优势特征。暴露于大气的箱梁外表面防腐，可采取金属喷涂或重防腐体系等长寿命防腐体系。三是主缆防护与除湿，采取不干性密封膏和缠丝及重防腐涂装材料与聚硫橡胶包裹层的技术，可满足主缆防护技术要求。可采取向主缆内压注干燥空气的主缆除湿系统。如从桥梁的抗震设计入手分析，可采取黏滞阻尼器对加劲梁在地震与脉动风等冲击荷载作用下提供纵向约束。

3.桥梁检测与养护设计

桥梁施工的环境复杂，直接受到水、土、气等环境因素的影响，会促使桥梁结构与构件受到不同程度的劣化。后期投入使用环节，需加强对桥梁的全面检修与维护，增加桥梁监测与养护的投入，并在设计阶段考虑并给出计划。本着引进来与走出去的原则，利用先进的桥梁检测与养护技术，实现资源的整合优化与高效利用，促使检测与养护制度及流程更加优化。

4.外观与生态设计

随着生活水平的提升，相对于桥梁的交通功能，更注重桥梁外形与环境的有机整合。因此，在桥梁的全寿命期设计中，需要全面设计桥梁的造型与美观。在造型设计中，从桥梁的自身角度考虑，需注重桥梁的造型形状与线条和结构受力形式的结合，造型中的比例与尺寸相协调，同时造型材质的色泽与纹理及样式，直接影响桥梁的质感与安全性及使用期限。从桥梁的外部环境考虑，涉及桥梁建设所处的自然环境与社会人文环境，唯有做到二者相辅相成，才能确保桥梁造型设计的美观与实用^[3]。桥梁设计涉及到美学与建筑学等方面的内容，在造型设计中，需注重景观设计理念的融入，要求结构与线条和比例尺度及材质的相协调。色彩方面的应用，需注重色彩的情感象征，注重民族文化传统与地方风俗的整合，充分呈现出当地的特色。在视点设计中，修正与美化桥梁的结构和动势及造型、色彩等因素，以达到桥梁与环境相和谐的视觉效果。如南京长江大桥的桥头堡顶端设计，以三面红旗飞跃向前的造型，营造出了当地五十年代公社与大跃进的历史氛围，历史文化底蕴丰富。

5.成本设计

从全寿命周期理论入手，优化桥梁设计的各环节与内容，确保桥梁全寿命周期的质量与各性能可靠的基础上，合理控制桥梁建设及投入使用后的成本，实现经济与社会及生态等效益的稳步提升。全寿命周期成本分析，需充分考虑桥梁设计与建设的成本，以及投入使用期间的维护管理等各项成本内容，采取将未开成本折现计算成净现值的方式，通过合理的设计，合理评估与分析其全寿命周期成本。全寿命周期桥梁的建设，在设计初期，需充分考虑桥梁的使用与维护和部件更换等方面的情况，依据环境成本来量化成本，提高设计方案的可行性与可操作性。考虑桥梁从设计到回收的整个寿命周期中的成本，在项目建设中充分融入可持续发展理念。

总结：

在桥梁设计阶段引入全寿命周期理论，要求设计人员明确掌握全寿命周期理论的内涵与设计内容，综合考虑项目在建设与投入使用期间的成本及耐久性和景观和谐度等影响因素，提高设计方案的系统性与前瞻性及可行性，能够有效规避后期施工与维护等阶段出现的各种问题，不仅提高了桥梁的使用寿命，同时实现了资源的整合优化与高效利用，更利于实现最小投入与最大产出的项目建设目标。

参考文献

[1]冯莉、王力、樊燕燕、李子奇.基于全寿命周期成本的高速铁路连续梁桥减隔震方案研究[J].工程科学与技术,2020,52(5):165-173.

[2]赵高锦,白旭光,代攀,等.桥梁结构全寿命成本及分析方法[J].公路交通科技(应用技术版),2019,15(4):109-111.

[3]周慧文、韩玉虎、陈旭鹏、黄涛.BIM技术在桥梁工程全生命周期的应用分析[J].北华航天工业学院学报,2020,30(5):19-21.