关于可持续桥梁设计理念的思考

李波

摘要：可持续桥梁设计理念主要是从可检性、可修性、可换性、可强性、可控性和可持续性等方面而言，所以传统的桥梁设计已经难以满足实际发展的需要。因而本文主要从全寿命设计、可持续性的桥梁方案设计、材料可持续性三个方面对可持续桥梁设计理念进行了思考。

关键词：可持续；桥梁设计；理念；思考

1.可持续桥梁全寿命设计的思考

在上世纪六七十年代，中国修建了大量的双曲拱桥和钢筋混凝土梁桥，这类桥梁的特点是施工方便、造价较低且节省钢材，能充分地满足当时的社会需要。但是这类桥梁没有考虑对环境的影响以及将来社会的发展，导致后续的维修养护费用以及最终的拆除费用巨大，且对环境造成一定的破坏。此后，随着国外桥梁经验的积极引进和我国桥梁工程的不断发展，并充分地对桥梁的可持续发展给予充分考虑，一种全新的桥梁理念——全寿命设计出现。在传统的桥梁的设计中，只是关注建设阶段，即如何有效地在开发和建设期间优化效率减低成本，对于其他方面基本不考虑。而在全寿命设计中，所包括的内容远远大于传统桥梁的设计，全寿命桥梁设计包括规划、设计，以及施工和运营，还包括维修养护和移除等全部阶段。即对桥梁全面考虑，实现全寿命的最优化。对于全寿命设计分析，主要是桥梁养护设计、环境设计、性能设计、美学设计，以及桥梁各部件使用寿命值、整体设计和规划都是全寿命桥梁的设计所考虑的内容。

2.可持续性的桥梁方案设计思考

在早期，对于桥梁的设计，桥梁的经济和实效是其基本原则，只是在条件允许的状况下参考美观标准。如今，在桥梁的设计中，所遵循的是安全、耐久、适用、环保、经济和美观的原则。在可持续桥梁中的可持续，包括社会、经济和环境这三个层面的可持续性内容。在现代的桥梁设计中不仅仅考虑的是经济性，并且需要考虑对社会和环境的影响。在设计方案中，主要考虑的是社会、经济和环境三个方面内容。具体如下：第一，以碳排放和能量消耗为具体的重要指标，对桥梁全寿命里各个环节对环境的影响实施分析，进而对环境指标施以合理评价。第二，注重对桥梁的经济指标施以评价。第三是采用社会发展、经济效益以及生态环境对桥梁工程的可持续性进行相关科学研究。其量化的内容包括环境排放、能源消耗、资源消耗三个评价指标进行合理地量化[1]。

3.桥梁施工材料的可持续性思考

3.1高性能材料

在桥梁的施工中，实现可持续性的一种有效途径，就是积极地采用高强性能混凝土。因为采用了高强性能混凝土，在强度上给予了有效地提高，进而有效地促使混凝土内部缺陷减低。所以，采用超高强性能混凝土可以有效地提高混凝土密实度，其耐久性能得以提高。研究表明，超高强性能混凝土，不论在抗冻试验、抗硫酸盐侵蚀试验，以及抗碳化试验和抗氯离子渗透试验，还包括在抗渗水试验、抗碳化试验，在这些实验中超高强性能混凝土具有特别优异的表现。尽管高性能混凝土存在碳化状况，但是它的碳化深度一般都小于0.5毫米。高强性能混凝土，不会出现氯化物、硫化物，以及碳化物的侵入。即高强性能混凝土具有强大的抗侵蚀能力。所以，由于材料的特殊性，进而有效地地提高混凝土结构的设计年限值。

3.2材料的循环利用

在可持续的重要指标中，其中主要的一条就是对材料的循环利用。对于废弃混凝土的循环利用对社会和环境有着积极的作用。对于废弃混凝土的再生利用主要有几种途径。

第一条：采用压碎混凝土作为道路铺垫材料。第二条：将混凝土破碎后制作混凝土空心砌块。代替混凝土砌块、水泥砖以及黏土砖作墙体材料，真正做到建筑资源循环利用。第三条，把废弃混凝土经过特殊处理后，按照比例，作为“循环再生骨料”。第四条，从废弃混凝土中分离出水泥，实现生产再生水泥。

3.3延长使用寿命

对于混凝土构件来说，能够影响桥梁耐久性因素里主要有酸性土壤侵蚀、微生物的腐蚀和微生物的腐蚀，还包括氯离子侵蚀、碳化等因素。此外还有热胀反应和碱集料反应。在澳大利亚昆士兰州的盖特威二桥，就是一座可持续混凝土桥梁的代表，该桥设计使用年限为三百年，为了有效地阻止以上因素对钢筋的腐蚀，设计时对以下方面进行了详细设计：第一，对环境种类与特性给予了定位。第二，对材料在各种环境下的退化机理进行明确。第三，将混凝土的退化速率准确计算。第四，对不同材料的使用寿命进行预测。第五，积极地做好对桥梁的后期的评价和加固工作。通过对以上的模拟，该桥的承台处混凝土的保护层已经达到150毫米。而上部结构混凝土和桥墩的保护层厚度设置达到了55毫米。随着钢材使用时间的增长，则会出现锈蚀的状况。在发现锈迹时，及时对其解决处理——除锈和防腐措施，进而达到可持续发展的目的。其除锈的方法有火焰除锈机械处理法，以及手工除锈，其除锈的措施主要有阴极保护法、喷漆层法、复合涂层，以及热喷铝、热浸锌、耐候钢[2]。

4.未来桥梁可持续发展的思考

随着桥梁工程技术的不断发展提高，对于桥梁的建设已经向功能多样性、可持续性发展。有目共睹的是DSSH桥梁，这是一座螺旋形的天桥、形状可变的天桥，动态的天桥。21世纪后，就桥梁设计而言，所面对的挑战不仅有全寿命周期性能科学的评定，同时还有拆除影响的问题，这必然是这个世纪里世界性的挑战问题。就目前而言，可持续发展的概念的提出，已经融入到各个行业，其中桥梁建筑业不例外。随着科学技术的不断发展，可持续桥的设计必将会受到更加重视。因而作为新时期背景下的桥梁设计人员，必须致力于自身传统设计理念的改进和完善，从传统的设计理念转移到可持续的发展理念上来，同时还应深刻领会可持续发展的内涵，从多元化的角度诠释设计理念，赋予桥梁新的内涵和生命，才能确保所设计的桥梁更好地满足时代发展的需要。并不断的加强专业技术知识的学习，尤其是应加强先进技术的吸收和转化，并将其应用于实际工程设计之中，且整个设计工作以可持续理念为指导，以生态环保为前提，以节约成本为目标，以保证工程质量为动力，才能更好地确保所设计的工程质量得以不断的提升和优化，且为此而不懈的努力[3]。

5.结语

综上所述，可持续桥梁是未来桥梁事业发展的主要方向。所以为了更好地实现未雨绸缪，我们必须注重对可持续理念的深刻领悟，才能更好地在设计中将可持续的理念彰显出来，进而确保所设计的桥梁具有较强的可持续性。

参考文献：

[1]李杰，赵洋，孙磊，王金刚.可持续桥梁设计理念探讨[J].公路，2014，04：111-114.

[2]耿爽.桥梁全寿命设计理论研究[D].长安大学，2007.

[3]葛耀君，项海帆.桥梁工程可持续发展的理念与使命[A].中国土木工程学会桥梁及结构工程分会、上海市城乡建设和交通委员会.第十九届全国桥梁学术会议论文集（上册），2010：17.