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全寿命理论在桥梁设计过程的应用研究,在国外已经广泛开展了,在我国还处于起步阶段,大多还停留在概念的探索上,缺少具有实际意义的、可操作性的研究成果。同发达国家相比较,我国相关研究工作已经落后,迫切需要加强。本文以全寿命设计理论为基础,以桥梁结构寿命期的安全性、适用性、耐久性、经济性为目标,重点研究了桥梁设计过程:
1.首次明确了基于全寿命设计理论的桥梁设计过程。通过对国内桥梁工程或主要构件典型病害及使用寿命的调查、总结和分析,在分析、研究前人成果的基础上,借鉴国外发达国家的经验教训,系统阐述了桥梁全寿命设计理论,明确了基于全寿命设计理论的桥梁设计过程。将桥梁设计工作内容进行了提升和深化,明确桥梁设计工作向上应延伸到可行性研究阶段,向下应考虑施工阶段和养护管理阶段。提出桥梁全寿命设计既是规划阶段的深化,也是初步设计的提升。
2.系统阐述了基于全寿命设计理论的桥梁设计过程的工作内容。对桥梁生命周期内的规划、设计、施工、运营养护等各个阶段,进行了专题研究和分析,详细阐述了在桥梁设计过程中,从总体概念设计、景观环境设计、结构性能设计、养护管理设计、工程风险评估到全寿命成本分析,进行统筹考虑的设计思路和分析方法。
3.重点建立了桥梁全寿命设计过程评价指标。研究比较了现行桥梁设计过程与全寿命设计过程的异同,通过对建设环境、社会环境和人文环境的系统分析研究,将业主、用户和社会的基本要求转化为技术体系和性能要求,并将其作为桥梁设计过程必须实施的必要程序、方法和工作内容。确定了影响桥梁结构全寿命设计的主要因素和延长其使用寿命的主要原则和措施,建立了桥梁寿命周期内的使用性能、耐久性能、经济性能及风险性能评价指标。
4.提出了基于全寿命设计理论的中国桥梁建设发展建议。分析了桥梁工程师教育培养现状、存在的问题,提出了工程师制度建设的作用和重要性;分析了公路工程勘察设计工作现状、存在的问题,提出了进一步加强公路工程勘察设计工作的技术政策建议;分析了公路工程标准规范现状、存在的问题,提出了进一步加强公路工程行业标准规范的技术政策建议。
5.进行了典型桥梁工程案例分析。通过对杭州湾跨海大桥的案例分析,说明了桥梁全寿命设计过程的思路和特点,进一步验证了本文的研究成果。
本文研究成果对提升桥梁设计理念,提高桥梁质量和耐久性,延长桥梁使用寿命,合理配置桥梁全寿命周期成本,确保中国桥梁建设的健康、持续、快速发展,具有积极的促进作用和重要的现实意义。