有關橋梁工程的決策應以整個工程壽命期為時間域，涵蓋規(guī)劃、設計、施工、運營、養(yǎng)護、維修、加固、報廢和拆除全過程，采取適宜的理論、方法和技術措施，使橋梁既要滿足設計強度的要求，又要滿足設計使用年內限正常使用功能和養(yǎng)護維修的需求。換而言之，就是既要滿足安全性和適用性的要求，又要滿足耐久性和經濟性的需求。公路交通在國民經濟和社會發(fā)展中占據(jù)著重要位置，所以，保障橋梁服役年限和降低維護成本已成為國內外關注的重要課題。

    據(jù)美國統(tǒng)計和估算，公路混凝土橋梁和鋼結構橋梁檢測費用分別為初始投資的0.15%和0.2%，鋼結構橋梁表面防腐涂裝費用為初建費用的7%。按照混凝土大修時間頻率40年、鋼結構橋梁大修時間頻率35年和交通流量增長率為0.75%為測算依據(jù)，混凝土和鋼結構橋梁維修費用分別為初建費用20%和22%。當混凝土橋梁和鋼結構橋梁服役期滿或失效，且拆除費用為初建費用的10%，鋼結構橋梁殘值為初建費用的2%，混凝土橋梁沒有殘值（葉文亞，李國平，范立礎，2006）。如果再考慮用戶費用（橋梁維護所導致的交通中斷或受阻而產生的各種費用）和與利率和通貨膨脹相關的折現(xiàn)率，橋梁實際運營維護費用成本更加高昂。

    橋梁結構設計如果未能采取有效的延緩材料老化或結構劣化的技術措施，高昂的維護成本將制約或阻礙公路橋梁養(yǎng)護管理的發(fā)展，并將會影響國民經濟的可持續(xù)發(fā)展。我國公路橋梁總量已經達到75萬座，巨大的存量資產保值增值對橋梁安全運營、耐久運營、經濟運營提出了前所未有的挑戰(zhàn)。

    2.1.4.1新橋建設費用與防腐費用

    在混凝土結構fibModelCode中，完整的結構設計包括強度設計、耐久性設計和維護設計。耐久性設計一般包括材料耐久性設計、構造耐久性設計和防腐輔助設計（表面涂裝、鋼筋阻銹、電化學陰極防護），以確保極端或嚴重腐蝕環(huán)境條件下的結構設計使用壽命。

    對于一般大氣環(huán)境或低腐蝕環(huán)境條件，正常的結構強度設計和耐久性設計可滿足工程實際需要。在正常設計、施工和養(yǎng)護的條件下，我國內陸氣候溫和地區(qū)混凝土橋梁運行良好，主要承重構件沒有出現(xiàn)嚴重鋼筋銹蝕問題。

    對于高腐蝕環(huán)境（如海洋）條件，除了正常結構強度設計和耐久性設計，還需采用必要的防腐輔助措施。建于1981年的挪威Gimsoystraumen橋在運行11年后，距離混凝土表面40mm處的氯離子含量高達1%，預應力混凝土箱梁鋼筋出現(xiàn)了大面積嚴重銹蝕。同樣沿海地區(qū)建于1988年的Storseisund預應力混凝土箱梁橋運行15年后，距離混凝土表面40mm處的氯離子含量達到0.1%，出現(xiàn)了大面積嚴重銹蝕（Gjrov，2009）。我國汕頭所處海洋腐蝕環(huán)境，海水中鹽分含量年均10742mg/L，最高13629mg/L。對所在地區(qū)混凝土碼頭調查發(fā)現(xiàn)：建成5～8年后混凝土保護層就發(fā)生開裂和鋼筋銹蝕。針對這一問題，建于1996年的汕頭海灣大橋主塔承臺和塔柱采用了耐久性設計的基礎措施，澆注1年半后的混凝土氯離子含量檢測結果表明：承臺浪濺區(qū)混凝土距表面2.5cm范圍內的氯離子含量已超過0.2%的容許值；山東濰坊白浪河大橋建于鹽漬土地區(qū)，雖按交通部公路橋梁通用標準圖建造，但是受鹽凍侵蝕8年后發(fā)生嚴重銹蝕，已部分拆除重建。工程實際表明，在嚴重腐蝕環(huán)境條件下，除了加強結構耐久性設計外，還必須采取主動或被動防腐附加措施來進一步抑制鋼筋銹蝕。

    在現(xiàn)行混凝土結構耐久性設計規(guī)范中，混凝土保護層是保護鋼筋不發(fā)生銹蝕的主要措施，保護層厚度限值以滿足設計使用期內鋼筋不發(fā)生銹蝕為依據(jù)。這種設計方法的前提是混凝土滲透性和保護層厚度均能滿足設計要求，但是，由于混凝土材料非均勻性和質量控制難度大等特點，工程實際混凝土橋梁結構表層混凝土難以達到一致的材料滲透性和均勻的保護層厚度要求。在極端或重腐蝕環(huán)境條件下，一般不到15年便發(fā)生大范圍或較大范圍的鋼筋銹蝕。在這種條件下，輔以混凝土表面涂裝是最有效、便捷和經濟的抑制銹蝕措施。依據(jù)腐蝕環(huán)境等級條件和涂料性能，確定表面涂裝體系的防腐年限，結合混凝土橋梁結構設計使用年限，運用成本分析方法，指導確定合理的大修年限頻率，實現(xiàn)全周期壽命成本最優(yōu)。

    1.混凝土橋梁

    在混凝土橋梁建設階段，進行表面防腐復合涂裝會提高工程初建費。根據(jù)我國沿海特大型橋梁工程建設費用的統(tǒng)計（見表2-15），長效防腐涂裝（重防腐涂裝）作為設計方案的條件下，以局部環(huán)境作用等級作為統(tǒng)計依據(jù)，暴露于大氣區(qū)的上部結構，涂裝費小于工程造價1%；處于浪濺區(qū)和水位變動區(qū)的墩臺，涂裝費約為工程造價1.5～2%；沉于水下的橋梁基礎，電化學防腐費用約為工程造價2～3%；以結構件整體作為統(tǒng)計單位，防腐涂裝費用約占2～4%。按壽命周期成本計算，要比不采用防腐涂裝的橋梁，運營60年的直接費用至少節(jié)約40%，如果考慮梁維修期間保證大橋安全通行的費用支出、大橋收費減少、用戶成本、地區(qū)交通運輸經濟等間接費用影響，社會經濟效益會更加顯著。

    以杭州灣跨海大橋為例，橋梁工程建設投資預算為118億元，其中用于混凝土涂裝的費用占總投資的1%。按照周期壽命成本分析，橋梁可實現(xiàn)20年免維護，40年少維護；如果只進行常規(guī)海工混凝土耐久性設計，不采用表面涂裝的防腐措施設計，雖然可降低1%的初建費用，但大約10年后便開始第一次修復工程，以后每隔3～5年就需要維修一次，養(yǎng)護修復費昂貴。

    我國《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》劃分了腐蝕等級類別（見表2-16），認為涂層體系防腐壽命決定于使用環(huán)境、涂層體系、基體狀況、表面處理效果、施工工藝等因素，將涂層體系防腐年限分為普通型（10年）和長效型（20年）兩類。

    2.鋼結構橋梁

    鋼材材質性能穩(wěn)定、環(huán)境腐蝕規(guī)律清楚、防腐材料和涂裝體系發(fā)展成熟。按照ISO12944對腐蝕環(huán)境等級和涂裝壽命規(guī)定，選擇適當涂裝體系可實現(xiàn)主要承重構件的目標維護年限。我國蘭州黃河大橋（1907年）、上海外白渡大橋（1907年）服役壽命均達到了100年以上；蘇格蘭Forth海灣大橋（1878年）、美國舊金山金門大橋（1937年）經過定期和專業(yè)的防腐涂裝養(yǎng)護，運行時間接近或超過100年，狀態(tài)良好仍在運營使用。這些鐵/鋼結構橋梁的服役年限接近或達到了百年，事實證明了鋼結構橋梁防腐涂裝體系的成熟性和有效性。

    表面防腐涂裝可以延長鋼橋的使用壽命和維修周期，顯著降低橋梁養(yǎng)護維修費用。不采用防腐涂裝體系設計，一般鋼結構橋梁運營8～10年之后就要進行首次維護，以后每隔3～5年就需要再次維護。以前述費用測算方法，這種設計將使使用期內結構維修費用昂貴，并且在役鋼結構橋梁表面除銹施工難度較大，浮銹會造成環(huán)境污染，除銹施工還嚴重影響交通，提高用戶出行成本；采用長效防腐涂裝體系（重防腐）設計，鋼結構橋梁可實現(xiàn)運營20年免維護、40年少維護的效果。因此，鋼結構橋梁防腐涂裝在保證大橋安全通行，減少維修所產生的經濟、社會效益十分可觀。