國內(nèi)現(xiàn)行規(guī)范對橋梁設(shè)計(jì)提出的要求是適用,、經(jīng)濟(jì),、安全、美觀,，這些要求基本上包含了人們關(guān)心的所有重要問題,。

具體的設(shè)計(jì)過程按承載能力和正常使用兩種極限狀態(tài)來進(jìn)行。

前者是控制結(jié)構(gòu)在喪失服務(wù)能力臨界狀態(tài)時(shí)的承載能力,、設(shè)計(jì)的基本原則是要求荷載效應(yīng)不利組合的設(shè)計(jì)值,，必須小于或等于結(jié)構(gòu)抗力的設(shè)計(jì)值。利用荷載安全系數(shù),、材料安全系數(shù)及工作條件系數(shù)來考慮不確定因素作用下的結(jié)構(gòu)總體的安全儲備,，是一個(gè)半概率的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法?？梢哉J(rèn)為是對安全性要求的保證,。后者控制結(jié)構(gòu)在正常使用狀態(tài)時(shí)應(yīng)力、裂縫和變形小于一定的限值,，對應(yīng)于適用性的要求,。

暫且不論這些控制方程和計(jì)算理論是否完全合理，它們至少從定性和定量的形式上保證了安全性和適用性兩項(xiàng)要求,，而對于經(jīng)濟(jì),、美觀的要求則沒有具體的指標(biāo)進(jìn)行衡量,。

當(dāng)然，在方案設(shè)計(jì)和評審階段會考慮到經(jīng)濟(jì)和美觀的要求 (中小橋梁主要關(guān)注經(jīng)濟(jì)性,，而大型和特大型橋梁對美觀問題越來越重視),；但需要指出的是該階段對經(jīng)濟(jì)性的評估往往是只注重考慮建設(shè)成本，而對于后期的養(yǎng)護(hù),、維修等的長期綜合成本缺乏考慮,，因此這種評估經(jīng)常是比較片面的。

一個(gè)典型的例子是斜拉橋的換索問題,。由于目前技術(shù)水平的限制,，斜拉橋拉索的平均使用壽命在20年到30年之間，也就是在其服役期期間至少要進(jìn)行一次換索,，如果考慮到后期換索的巨大投入,，那么在跨度1000米以下的橋型競爭中，懸索橋與斜拉橋在經(jīng)濟(jì)性方面的差距將大大減小,。

現(xiàn)在,，國內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，有這樣的傾向：

設(shè)計(jì)中考慮強(qiáng)度多而考慮耐久性少,；重視強(qiáng)度極限狀態(tài)而不重視使用極限狀態(tài),，而結(jié)構(gòu)在整個(gè)生命周期中最重要的卻恰恰是使用時(shí)的性能表現(xiàn)；重視結(jié)構(gòu)的建造而不重視結(jié)構(gòu)的維護(hù),。

實(shí)際上，目前的橋梁設(shè)計(jì)中,，對于耐久性更多的只是作為一種概念受到關(guān)注,，既沒有明確提出使用年限的要求，也沒有進(jìn)行專門的耐久性設(shè)計(jì)（從材料,、結(jié)構(gòu)措施及設(shè)計(jì)程序上上保證耐久性,，并明確聲明在何種維護(hù)和使用條件下，橋梁具有哪種程度的耐久性）,。

這些傾向在一定程度上導(dǎo)致了當(dāng)前工程事故頻發(fā),、結(jié)構(gòu)使用性能差、使用壽命短的不良后果,；也與國際結(jié)構(gòu)工程界日益重視耐久性,、安全性、適用性的趨勢相違背,；也不符合結(jié)構(gòu)動態(tài)和綜合經(jīng)濟(jì)性（考慮結(jié)構(gòu)建設(shè),、使用、維護(hù)等整個(gè)周期的費(fèi)用）的要求,。

橋梁安全性,、耐久性差的主要原因

1）施工和管理水平低

國內(nèi)外多座橋梁的突然破壞與倒塌,，已使工程界對橋梁安全性問題倍加關(guān)注。一般的看法認(rèn)為當(dāng)前的工程事故主要是野蠻施工和管理腐敗所導(dǎo)致,。對于短期內(nèi)發(fā)生的諸如突然破壞與倒塌,，多是由于施工質(zhì)量沒有達(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，典型的問題包括材料強(qiáng)度不足和施工工藝不合格等,；也有個(gè)別橋梁存在諸如偷工減料,、以次充好等嚴(yán)重的管理問題，更是對橋梁安全造成致命的損害,。

而大量的橋梁在遠(yuǎn)沒有達(dá)到預(yù)期使用壽命時(shí),，出現(xiàn)了影響正常使用的病害與劣化；特別是一些橋梁在只使用了幾年,、甚至剛建成不久就出現(xiàn)嚴(yán)重的耐久性不足的問題,，這也與施工質(zhì)量低下有重要關(guān)系，典型的問題有鋼筋保護(hù)層不足及目前廣泛存在于施工現(xiàn)場的嚴(yán)重的構(gòu)件開裂問題（主要原因包括：水泥選用,、混凝土配合比,、振搗、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)及預(yù)應(yīng)力施加不合理等）,。這些施工上的缺陷雖然短期不會對橋梁的正常使用產(chǎn)生明顯的影響,，但卻會對結(jié)構(gòu)的長期耐久性產(chǎn)生非常不利的危害。

2）設(shè)計(jì)理論和結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系不夠完善

在承認(rèn)施工存在問題的同時(shí),，也不可否認(rèn),，在橋梁設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是關(guān)于橋梁施工和使用期安全性的問題還有許多可以改進(jìn)的地方,。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)是選擇經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案,，其次是結(jié)構(gòu)分析與構(gòu)件和連接的設(shè)計(jì)，并取用規(guī)范規(guī)定的安全系數(shù)或可靠性指標(biāo)以保證結(jié)構(gòu)的安全性,。

許多設(shè)計(jì)人員往往只滿足于規(guī)范對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算上的安全度需要,，而忽視從結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)構(gòu)造,、結(jié)構(gòu)材料,、結(jié)構(gòu)維護(hù)、結(jié)構(gòu)耐久性以及從設(shè)計(jì),、施工到使用全過程中經(jīng)常出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤等方面去加強(qiáng)和保證結(jié)構(gòu)的安全性,。有的結(jié)構(gòu)整體性和延性不足，冗余性??；有的計(jì)算圖式和受力路線不明確，造成局部受力過大,；有的混凝土強(qiáng)度等級過低,、保護(hù)層厚度過小,、鋼筋直徑過細(xì)、構(gòu)件截面過??；這些都削弱了結(jié)構(gòu)耐久性，會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的安全性,。不少橋梁,、雖然滿足了設(shè)計(jì)規(guī)范的強(qiáng)度要求，僅用了5～10年就因?yàn)槟途眯猿隽藛栴}影響結(jié)構(gòu)安全,。結(jié)構(gòu)耐久性不足已成為最現(xiàn)實(shí)的一個(gè)安全問題,，設(shè)計(jì)時(shí)要從構(gòu)造、材料等角度采取措施加強(qiáng)結(jié)構(gòu)耐久性,。

不同的環(huán)境和使用條件,、不同的設(shè)計(jì)對象都會對結(jié)構(gòu)體系提出不同的布局和構(gòu)造等方面的要求。規(guī)范再詳細(xì)也不能包羅本應(yīng)由設(shè)計(jì)人員解決的各種問題,、規(guī)范更新得再快也適應(yīng)不了新認(rèn)識,、新技術(shù)、新材料快速發(fā)展對結(jié)構(gòu)提出的各種新的要求,。因此,，合理可靠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)除了滿足規(guī)范的要求外，還要求設(shè)計(jì)人員具有對結(jié)構(gòu)本性的正確認(rèn)識,、豐富的經(jīng)驗(yàn)和準(zhǔn)確的判斷,。

需要改進(jìn)和努力的方向

1）應(yīng)該更加重視結(jié)構(gòu)的耐久性問題

橋梁在建造和使用過程中，一定會受到環(huán)境,、有害化學(xué)物質(zhì)的侵蝕,，并要承受車輛、風(fēng),、地震、疲勞,、超載,、人為因素等外來作用，同時(shí)橋梁所采用材料的自身性能也會不斷退化,，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)各部分不同程度的損傷和劣化,。在大跨橋梁領(lǐng)域，國內(nèi)從上世紀(jì)80年代以來,，修建了大量的斜拉橋,；雖然迄今為止出現(xiàn)倒塌或嚴(yán)重?fù)p害的例子很少，但已經(jīng)有多座橋梁因?yàn)槔鞯哪途眯詥栴}而不得不提前換索,，既影響了使用又增大了經(jīng)濟(jì)損失,。

需要指出的是,，很多這類問題與沒有進(jìn)行合理的耐久性設(shè)計(jì)有關(guān)，這也促使人們重新認(rèn)識橋梁的耐久性問題,。大量的病害實(shí)例也證明,，除了施工和材料方面的原因，影響結(jié)構(gòu)耐久性的決定性因素是來自構(gòu)造上（也即設(shè)計(jì)上）的缺陷,。

國內(nèi)從上世紀(jì)90年代開始重視了對結(jié)構(gòu)耐久性的研究,，也取得了不少成果。這些研究大多是從材料和統(tǒng)計(jì)分析的角度進(jìn)行的,，對如何從結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的角度及如何以設(shè)計(jì)和施工人員易于接受和操作的方式來改善橋梁耐久性卻很選自.投標(biāo)書代寫網(wǎng) yipai178.com 少有人研究,。而且，長期以來,，人們一直偏重于結(jié)構(gòu)計(jì)算方法的研究,，卻忽視了對總體構(gòu)造和細(xì)節(jié)處理方面的關(guān)注。結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)與常規(guī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有著本質(zhì)的區(qū)別,，目前需要努力將耐久性的研究從定性分析向定量分析發(fā)展,。

國外的橋梁設(shè)計(jì)有鑒于耐久性不足導(dǎo)致的嚴(yán)重?fù)p失，近年來十分重視提高結(jié)構(gòu)物的耐久性并將其作為重要的設(shè)計(jì)原則,，統(tǒng)一考慮合理的結(jié)構(gòu)布局和構(gòu)造細(xì)節(jié),，強(qiáng)調(diào)使結(jié)構(gòu)易于檢查、維修,，以保證橋梁的安全使用,、盡可能地減少維修費(fèi)用，取得了較好的綜合經(jīng)濟(jì)效益,。實(shí)際上,，國內(nèi)外的研究和實(shí)踐都表明，結(jié)構(gòu)耐久性對于橋梁的安全運(yùn)營和經(jīng)濟(jì)性起著決定性作用,。

2）重視對疲勞損傷的研究

橋梁結(jié)構(gòu)所承受的車輛荷載和風(fēng)荷載都是動荷載,，會在結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，不但會引起結(jié)構(gòu)的振動,，還會引起結(jié)構(gòu)的累積疲勞損傷,。

由于橋梁所采用的材料并非是均勻和連續(xù)的，實(shí)際上存在許多微小的缺陷,，在循環(huán)荷載作用下,，這些微缺陷會逐漸發(fā)展、合并形成損傷,，并逐步在材料中形成宏觀裂紋,。如果宏觀裂紋不得到有效控制，極有可能會引起材料、結(jié)構(gòu)的脆性斷裂,。早期疲勞損傷往往不易被檢測到,，但其帶來的后果往往是災(zāi)難性的。

疲勞損傷過去一直被認(rèn)為是鋼橋設(shè)計(jì)中的核心問題,，由鋼結(jié)構(gòu)疲勞引起的鋼材開裂案例較多,，亦有不少因疲勞斷裂引起橋梁垮塌的例子。近20年來,，疲勞損傷的研究已進(jìn)入混凝土結(jié)構(gòu),，但對于使用期受腐蝕的鋼筋混凝土構(gòu)件的動態(tài)性能和疲勞性能的研究還需加強(qiáng)。

對疲勞損傷的研究不僅僅指對整個(gè)結(jié)構(gòu)而言,，事實(shí)上橋梁結(jié)構(gòu)常常由于某些關(guān)鍵部位的局部疲勞失效而導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)的失效,，例如斜拉橋拉索錨固端的疲勞損害。

3）充分重視橋梁的超載問題

汽車超載主要有三種情況：其一是早期修建的老橋超齡負(fù)載運(yùn)營,；其二是橋梁通行的車流量超過原設(shè)計(jì),；另一種是車輛違規(guī)超載。前兩種產(chǎn)生的原因主要是設(shè)計(jì)荷載的變化和交通量的增加,；后者是車輛使用者違法超載營運(yùn),，后兩種超載現(xiàn)象在我國公路運(yùn)輸中較為普遍。

橋梁的超載一方面可能引發(fā)疲勞問題,。超載會使橋梁疲勞應(yīng)力幅度加大,、損傷加劇，甚至?xí)霈F(xiàn)一些超載引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞事故,。另一方面,，由于超載造成的橋梁內(nèi)部損傷不能恢復(fù)，將使得橋梁在正常荷載下的工作狀態(tài)發(fā)生變化,，從而可能危害橋梁的安全性和耐久性,。例如，混凝土橋梁一直被認(rèn)為具有足夠的耐久性,，但在汽車超載作用下,，可能發(fā)生開裂；裂縫即使在荷載卸除后能夠閉合,，但由于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部已經(jīng)受到損傷,，構(gòu)件的開裂彎距降低、剛度下降,；于是在正常使用荷載作用下，本來不該開裂的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫或本來較小的裂縫成為超出規(guī)范允許的裂縫或產(chǎn)生較大的變形,。這些都會對結(jié)構(gòu)長期的使用性能和耐久性產(chǎn)生不利的影響,，因此除了交管部門要加強(qiáng)管理外，也需要對超載帶來的后果進(jìn)行研究、分析,。

4）積極借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)和成果

國內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)存在的主要問題是結(jié)構(gòu)正常使用性能差（指與設(shè)計(jì)期望相比,，可歸結(jié)為適用性能差，包括橋梁的過大振動,、線形不平順,、接頭跳車、結(jié)構(gòu)開裂和過大的變形等）,、耐久性和安全性差（包括使用壽命短,、維護(hù)費(fèi)用高、安全事故較頻繁等）,。這些問題的產(chǎn)生固然與目前國內(nèi)施工質(zhì)量和管理水平較低有關(guān),，但平心而論，既然這種現(xiàn)狀不能在短期內(nèi)得到解決,，那么作為工程設(shè)計(jì)人員就應(yīng)該在正視這一問題的前提,，充分考慮到現(xiàn)階段的施工和管理水平和材料工藝水平，采用適當(dāng)?shù)陌踩?、適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)方法來保證橋梁使用性能的達(dá)到,，這才是更為主動和有效的方法。特別是橋梁存在的耐久性和安全性問題很多與結(jié)構(gòu)體系或使用材料選擇不合理及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)處理不當(dāng)有關(guān),。

在歐洲國家（如德國,、丹麥等），非常重視對結(jié)構(gòu)物進(jìn)行性能設(shè)計(jì)（即PBD,， PerformanceBased Design）,，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)的變形、裂縫,、振動,、強(qiáng)健性、美觀,、耐久性能,、疲勞性等。PBD研究主要是為了使結(jié)構(gòu)在運(yùn)營過程中除了保證最低的安全性要求外,，尚應(yīng)有良好的使用性能（包括壽命和耐久性,、抗腐蝕、耐疲勞性,、美觀等）,。就其本質(zhì)而言，歐洲國家的PBD理論,，主要研究結(jié)構(gòu)在使用過程中表現(xiàn)出來的服務(wù)性能,，分析使性能受到弱化的原因和其發(fā)生的機(jī)理、規(guī)律，尋求新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念和方法,。

從歐洲人的觀點(diǎn)來看,，PBD似乎是對以耐久性為核心的結(jié)構(gòu)使用性能指標(biāo)的綜合考慮。這一點(diǎn)對國內(nèi)工程界應(yīng)該是有啟示的,。目前國內(nèi)的設(shè)計(jì)可視為靜態(tài)的設(shè)計(jì),，它只定義了設(shè)計(jì)建成時(shí)刻結(jié)構(gòu)具有的工作能力和性能，而對營運(yùn)期間性能隨時(shí)間的劣化及其實(shí)際的性能表現(xiàn)缺乏足夠的認(rèn)識和考慮,；換言之,，從經(jīng)濟(jì)性的角度講是只考慮了建造成本，而忽視了營運(yùn)期的維護(hù)成本和與使用壽命相對應(yīng)的成本效益,。

橋梁安全性和耐久性不足已成為迫切需要解決的問題,，要積極借鑒國外成功的經(jīng)驗(yàn)和做法，除了加強(qiáng)施工質(zhì)量管理外,，要從橋梁設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)造的角度做好耐久性的設(shè)計(jì),。同時(shí)需要研究疲勞和超載對于橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的影響。

>國內(nèi)橋梁設(shè)計(jì)常見問題