桥梁结构设计基准期与设计使用年限辨析

梁秦红

摘要：设计基准期和设计使用年限是两个与时间有关的概念，是桥梁结构设计的两个重要参数。本文通过对相关规范的对比，分析了设计基准期和设计使用年限的区别与联系，指出了部分规范在这两个概念上存在的模糊认识，供相关人员使用和规范修订参考。

关键字：铁路公路桥梁标准规范

Abstract: design reference period and design working life are two concepts related to time, which are important parameters in bridge design. In this paper, differences and relationships of the two concepts are analyzed, some misunderstanding of the two concepts in some design codes of China is pointed out by codes comparing. It can be referenced by users who concerned and updating of those codes.

Keywords: railway, highway, bridge, standards, codes

桥梁结构的主要功能是承受预期的作用以跨越障碍，活载作用和使用寿命是桥梁结构设计所关心的两个重要指标。桥梁上活载作用的取值和设计基准期密切相关，桥梁的使用寿命与设计使用年限密切相关。在日常的桥梁工程教学中，发现目前现行的部分国家规范中对设计基准期和设计使用年限这两个概念存在模糊认识，有的甚至混为一谈，给使用者带来一定的困惑，也影响到规范的权威性。本文首先对与这两个概念相关的国家规范标准相互关系进行排序，再对国家的相关规范进行对比分析，后对这两个概念进行澄清。

1. 规范体系

通过对现行铁路和公路现行标准和规范分析，目前，与设计基准期与设计使用年限相关的标准和规范与设计基准期与设计使用年限相关的标准和规范主要有9个：《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008[1]，《铁路工程结构可靠度设计统一标准》GB50216-1994[2]，《铁路桥涵设计基本规范》TB10002.1-2005[3]，《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-2005[4]，《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB 10002.3-2005[5]，《公路工程结构可靠度设计统一标准》GB/T 50283-1999[6]，《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004[7]，《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004[8]，《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》JTG/T B07-01-2006[9]。

《工程结构可靠性设计统一标准》（GB 50153-2008）指出，本标准“积极借鉴了国际标准化组织IS0发布的国际标准《结构可靠性总原则》IS0 2394：1998和欧洲标准化委员会CEN批准通过的欧洲规范《结构设计基础》EN1990：2002，同时认真贯彻了从中国实际出发的方针，总结了我国大规模工程实践的经验，贯彻了可持续发展的指导原则”，“涵盖了工程结构设计基础的基本内容，是一项工程结构设计的基础标准”。“对建筑工程、铁路工程、公路工程、港口工程、水利水电工程等土木工程各领域工程结构设计的共性问题……作出了统一规定”。可见，铁路工程结构设计和公路工程结构设计都是隶属于“工程结构设计”的一个分支，《工程结构可靠性设计统一标准》应是铁路和公路工程结构设计的“基础标准”。

《铁路工程结构可靠度设计统一标准》（GB50216-1994）指出，本标准“规定了以结构可靠性理论为基础的极限状态设计基本原则和方法，应作为制定铁路桥涵、隧道、轨道路基和支档建筑物等铁路工程结构设计规范共同遵守的准则。同时也适用于结构的施工阶段和使用阶段包括制作运输装卸和安装等”。可见，《铁路工程结构可靠度设计统一标准》是铁路工程结构的总标准，是其它铁路桥涵设计规范制定的基础。

《公路工程结构可靠度设计统一标准》（GBT 50283-1999）指出，本标准“本标准按照国家标准《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153—92的基本原则编制。本标准规定的设计原则和方法是编制公路工程各类结构规范应遵守的共同准则”。同样，《公路工程结构可靠度设计统一标准》是其它公路桥涵设计规范制定的基础。

2. 概念辨析

为便于对各规范中设计基准期、设计使用年限的定义及相应参数的比较，各规范的相关内容汇总列表如下（表1）。

表1. 相关标准和规范设计基准期、设计使用年限及相应参数统计表

从上表可以看出，其设计基准期、设计使用年限概念的定义及参数有以下区别与联系：

1）受发布时间先后限制，铁路和公路规范发布时间均早于新版《工程统一标准》（GB 50153-2008），

未能及时按最新标准修订，其概念定义及参数不如GB 50153-2008完善。

2）“设计基准期”是为确定可变作用等的取值而选用的时间参数，是用于作用取值的；“设计使用年限”是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限，是对结构本身的年限规定。两者都是时间参数，但没有必然联系。

3）对“设计基准期”的定义基本是一致的，GB 50153-2008中的定义相对宽泛，铁路、公路规范中的定义针对性强，更具体。

4）对“设计基准期”的取值，GB 50153-2008中对铁路桥梁的规定（100年）和铁路规范的规定（100

年或50年）存在不一致；而公路规范对设计基准期参数的规定也存在类似问题（《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》设计基准期取值100年、50年，其余规范均为100年）。

5）对“设计使用年限”的使用严谨性不够，GB 50153-2008中明确给出了定义，而铁路规范、公路规范均无相关定义。

6）对“设计使用年限”的取值，GB 50153-2008中规定的比较明确和具体，铁路规范只给出了设计使用年限的参数，没有定义；公路规范中既没有定义也没有参数。

比较看来，对于“设计基准期”，各个规范的基本意义是相同的；尽管铁路、公路规范对于“设计使用年限”没有明确定义，但从GB 50153-2008和铁路规范的条文解释分析，理解为“设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限”也是合适的。

仅从上面各规范定义及参数的分析，不论各规范对“设计基准期”和“设计使用年限”有无明确定义，表面看来似乎理解这两个概念并无模糊之处。但如果对规范做进一步的了解，就会发现存在如下困惑：

1）《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》（TB 10002.3-2005）似乎认为“设计基准期”与“设计使用年限”是等同的。第1.0.7条文说明指出，“1996年……第一次提出本规范的设计基准期规定为100年”，“本规范规定：’铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构按100年正常使用要求进行设计’，正是正确体现这层意思”。

2）《公路工程混凝土结构防腐蚀技术规范》（JTG/TB07-01-2006），其对“设计基准期”和“设计使用年限”更是令人费解。该规范在第3.0.2中分别给出两个“设计基准期”的值（100年、50年）与《工程结构可靠性设计统一标准》和《公路桥涵设计通用规范》规定的100年存在明显的矛盾（防腐蚀技术规范在“术语”2.0.4条中说明该术语参见《公路桥涵设计通用规范》）。查阅其相应条文说明：“设计使用年限是具有规定保证率的预定使用年限。为和《公路桥涵设计通用规范》保持一致，本规范中用’设计基准期’代替’设计使用年限’”。

经分析，发现出现上述问题的主要原因如下：

1）对于《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》，主要对两个概念的参数均为100年所迷惑，混淆了两个概念的区别。其实，从前面的分析可以看出，设计基准期是用于确定可变作用的取值而采用的时间参数，是用统计方法来确定可变作用值大小的，它与结构本身关系不大，极端的情况，不修建桥梁结构，也可统计出可变作用（如，汽车荷载）的取值。而“设计使用年限”则完全不同，没有桥梁结构，“设