混凝土桥梁全寿命成本优化设计

摘要

桥梁服役过程中功能退化，桥梁管理人员一直寻求维护措施以延长桥梁寿命或提高桥梁耐久性，可能导致维护成本过高以及由于维护活动影响交通状态而降低桥梁服务水平、增加用户成本和社会成本。如何在设计阶段考虑桥梁维护活动和全寿命性能,达到整个寿命周期内全寿命成本最优成为了桥梁领域的新课题。本文从通过承载能力极限状态方程,结合初始建造成本、检测成本、直接维护成本计算公式，根据预定义的最优维护策略，取截面参数为设计变量,建立了混凝土桥梁全寿命成本优化模型。根据全寿命成本最小的原则和应力、几何和性能约束条件,选择一组最优的截面设计参数。一座预应力混凝土连续空心板桥梁的设计实践证明了本文方法的有效性和可靠性。研究结果表明，全寿命成本最优设计方法和传统设计方法、初始成本最优设计方法相比，是一种更经济、安全和合理的设计方法。该设计方法不但能考虑桥梁劣化和维护过程中的不确定性，而且能够合理规划桥梁服役期内维护方案，平衡建造成本和维护成本,起到优化资源，保护环境的作用，是桥梁工程可持续发展的重要体现。