浅析全寿命思想的桥梁设计方法
摘要：近年来，随着我国经济的不断发展，人们对于桥梁的需求也逐渐增大，想要满足经济发展的需要，就必须要从改善桥梁设计上入手。本文主要对桥梁设计方法中的全寿命设计方式进行分析，论述了该设计方式的理论及其特点，旨在提升我国桥梁设计质量。
关键词：全寿命设计桥梁设计 目前我国在役的桥梁中，普遍存在桥梁实际使用年限没有达到桥梁设计年限就出现十分严重的病害，或者是与城市规划发生冲突的问题。有一部分桥梁还没有达到使用寿命时，便出现了各种问题，还有部分桥梁的实际使用寿命虽然已经达到设计时所计算的年限，但是桥梁自身的主体结构尚好，承载能力还可以满足我国现行标准的要求。在一般情况下，前者出现问题的程度如果在可以修缮的范围之内，会对出现问题的部分进行修缮，如果修缮所需资金过高或者是结构破损过于严重，也会选择拆除。而后者一般都会被拆除。后者虽然已经达到设计年限，但是在拆除的时候，桥梁结构完好，承载能力达标，从这一点中我们就可以判断，该桥梁在建造的时候投入成本过高。针对这一情况，本文从全寿命思想的角度下，对桥梁设计方法进行简要分析。
一、全寿命设计方式的定义
全寿命设计方式属于社会基础建设理论下，让社会整体效益做到最优的一种设计理念。最终的目标就是让桥梁在全寿命的期限以内，在满足结构安全可靠的前提下，使桥梁设计更经济美观，以最低的设计成本产生最大的经济效益其中全成本主要包含桥梁建设时的费用以及桥梁建造之后的养护、运行以及拆除等技术[1]。所以桥梁全寿命设计方式从根本上来说是一种综合桥梁全寿命的所有阶段，从耐久性、对施工地区的环境以及安全性等方面进行综合考虑，达到利益最大化。
目前我国相关工作人员在全寿命设计方面的研究还比较浅显，费用模型不够成熟，所以本文主要通过研究该方面发展比较好的美国现在使用的费用模型进行分析。费用模型从根本上分析，以经济效益当做目标，通过成本比例来建立相应模型。总结实际工作经验发现，假定费用方面的比例是一定的，而且桥梁维护的费用也是一定的。基本模型是：
该式中，Pw属于现值，Fc属于初始的费用，t则属于分析的时间域。n为该桥梁的使用期限，Pwt属于现值因素，而Mct代表了桥梁维护费用，因为施工过程中每一项费用都会发生在不同的时刻，通常情况下可以使用贴现率来计算未来的成本，将成本折算成现值，方便进行比较。经过计算发现，未来成本和现值二者之间的转换关系是：
二、全寿命设计方式的理念
在使用桥梁全寿命设计方法时，首先要对桥梁施工以及桥梁正常使用情况下的可靠性进行分析，而且要考虑到设计中定下的可靠度是否可以做到物尽其用。当前我国大部分桥梁设计工作都会采用极限状态进行设计，在可靠性原则方面，设计原则主要是安全性与耐久性。
安全性的主要设计方法就是对使用过程中桥梁承载能力的极限状态、施工阶段的极限状态以及桥梁受到地震等影响下的极限状态进行分析设计，主要控制桥梁的承载力以及稳定性[2]，最终达到不失稳应力的值小于限值。在耐久性设计方面，需要对使用阶段中正常使用情况下的极限状态进行计算，主要控制桥梁抗裂性以及裂缝的宽度与施工材料性能。最终可以按照环境的不同种类，对施工所用混凝土的水灰比以及水泥用量和其余施工材料进行深入控制。
在桥梁设计过程中，也必须要考虑到桥梁经济性问题。具体的方法就是在桥梁方案选比过程当中对建设造价进行比较，要控制施工所使用的材料以及施工费用，通常情况下在进行方案选择的时候，都会选择造价比较低的方案。在美观性方面，在进行桥梁初步设计的时候，就要在桥型比选当中考虑到美观的因素，主要控制桥型以及桥梁比例，该原则在评估时没有一个固定的评估方式，只能凭借个人的主观因素对其进行评价[3]。
概率基线计算属于将结构可靠度当成基本的一种设计方式，其中可靠度主要是指结构处在规定时间之内或者是规定条件下的时候，能完成多少预定功率，通过该方式可以估算出理想情况下结构的可靠度，所以我们可以判定，这种方式的主要目的就是为了让工程可以达到预期可靠度，但是在设计的过程中却没有考虑到投入成本以及可以取得的经济效益。简单的来说，这一桥梁如果可以承受60%的负面影响，那么就可以按照60的60%进行计算，如果计算出的成本远离预期目标，在设计的时候如果做不到95%可靠，便需要进行成本效益分析。全寿命设计方式自身属于一种成本效益设计方法，因为桥梁设计工作不仅要考虑到可靠度的问题， 同时也必须要分析如何减少投入成本，减少从设计到拆除这一过程的所有成本。通过实践证明我们可以发现，使用全寿命思想进行设计，可以做大限度的提升成效益成本。
三、设计过程
桥梁设计工程师在进行桥梁相关设计时，首先必须要综合业主需求以及项目建设的根本目的这两方面因素，对概念设计进行构思，对桥梁的设计标准以及使用年限等进行估算，对投资的效益进行原则性设计。在这一阶段中，设计工作人员不仅要了解设计特点，同时也要明确全寿命设计的规律性，从而提出相关的理论框架，属于设计工作的一种决策过程[4]。在结构性能设计方面，依靠工程师自身的觉悟，结合环境设计的思路，在保证耐久性以及桥梁性能的要求之下，满足对应目标。全寿命视角下的桥梁结构性能设计属于一个转化的过程，将业主自身的需求转化成所在桥梁的基本技术性说明，通过相关的研究来确定尺寸以及受
力问题，明确细部设计与构造设计，从而制成多种备选方案[5]，通过这种方式保证设计的意图以及目标可以实现。也可以通过各种方式保证设计意图以及桥梁的使用寿命可以真正意义上的实现。作为桥梁工程师来说，不仅要考虑桥梁在建设期间的事情，同时也要考虑到桥梁在使用过程中以及养护期中的问题，通过对桥梁进行设计，转变传统的重视建造轻视养护的局面，真正的做到全寿命周期负责，所以为了保证桥梁的实际使用时间，工程师必须要考虑到结构所用设施的性能好坏以及相关资源能否高效利用、发生桥梁灾难的时候能否在第一时间进行处理，减少养护成本，保证桥梁运行安全，对养护措施以及详细的养护细节进行设计，针对该桥梁制定出一整套的具有针对性的养护要求，做到未雨绸缪。改变传统的亡羊补牢式的维修方式[6]，设计的过程主要包含了桥梁规划、施工建设成本、维护、构建修复、构建更换以及桥梁的更新等，因为桥梁的全寿命设计，在经济上要使用工程输入程序进行分析，对方案加以比较。
结束语：
近年来，我国经济不断发展，给桥梁建设带来较大的冲击，想要满足当前人们的需求，就必须要不断的完善桥梁设计以及相应的施工技术。全寿命思想属于近年来针对桥梁存在的问题而提出的一种新理念，并在实际使用过程中取得了不错的效果。本文主要从全寿命设计的定义、全寿命设计的优点以及相应设计过程这三方面入手，对全是你寿命思想视角下的桥梁设计方式进行了简要分析。
参考文献：
[1]徐国平,刘明虎,耿爽.桥梁工程全寿命设计方法[J].桥梁建筑设计，2011,（04）：224-226.
[2]美国国家技术公司(HUGH HAWK ArlingtongHeights,桥梁寿命周期成本分析NCHRP报告483号[R].
[3]赵鸥鹏,虞建成.桥梁全寿命设计方法的现状及前景[J].山东交通学院学报,2012,04(11):17-19.
[4]邵旭东．基于寿命周期成本（LCC）桥梁设计方法研究[J]．中国公路学报，2012，17（3）：40-45.
[5]王松根等.公路安全保障工程实施细则[M].北京:人民交通出版社,2012:77-79.
[6]中国工程院土木水利与建筑学部，工程结构安全性与耐久性研究咨询项目组．混凝土结构耐久性设计与施工指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2013:111-113.