经验交流：国内桥梁设计存在的主要问题（一）

我国现行规范对桥梁设计的要求是适用性、经济性、安全性和美观性，这些要求基本上包括了人们关心的所有重要问题。
具体设计过程是按照承载能力和正常使用两种极限状态进行的。前者是将结构的承载能力控制在丧失服务能力的临界状态。设计的基本原则是要求荷载效应不利组合的设计值，必须小于或等于结构抗力的设计值。用荷载安全系数、材料安全系数和工况系数来考虑结构在不确定因素作用下的整体安全储备，是一种半概率极限状态设计方法。它可以被认为是安全需求的保证。后控制结构在正常使用状态下的应力、裂缝和变形小于一定的限值，符合适用性要求。
不管这些控制方程和计算理论是否完全合理，它们至少以定性和定量的形式保证了安全性和适用性两个要求，而没有具体的指标来衡量经济性和美观性的要求。当然，在方案设计和审查阶段会考虑经济性和美观性要求(中小型桥梁主要以经济性为主，大型和特大型桥梁越来越注重美观问题)；但需要指出的是，现阶段的经济评价往往只关注建设成本，而缺乏对后期维护和维修的长期综合成本的考虑，因此这种评价往往是片面的。典型的例子就是斜拉桥的换索。由于目前技术水平的限制，斜拉桥拉索的平均使用寿命在20-30年之间，即在其服役期内至少需要更换一次拉索。如果考虑到后期换索的巨大投入，在跨度小于1000m的桥型竞争中，悬索桥和斜拉桥的经济差距将大大缩小。
目前，我国在结构设计过程中，存在着多考虑强度，少考虑耐久性的倾向；注意强度极限状态而不是服役极限状态，但结构全寿命周期最重要的是服役中的性能。重视结构的施工而不重视结构的维护。其实在现在的桥梁设计中，更多关注的是作为一个概念的耐久性，既没有使用寿命的要求，也没有专门的耐久性设计(从材料、结构措施、设计程序等方面保证耐久性，明确说明桥梁在什么维护和使用条件下的耐久性程度)。这些倾向在一定程度上导致工程事故频发，结构性能差，使用寿命短。也违背了国际结构工程界越来越重视耐久性、安全性和适用性的趋势。也不符合结构动力学和综合经济性的要求(考虑结构建造、使用和维护全周期的费用)。
桥梁安全性和耐久性差的主要原因
1)施工和管理水平低
国内外许多桥梁的突发性破坏和坍塌，使工程界对桥梁安全性更加重视。一般认为，目前的工程事故主要是由野蛮施工和管理腐败造成的。对于突发性破坏、坍塌等短期事故，大多是因为施工质量不符合规范和设计要求。典型问题包括材料强度不足，施工工艺不合格。一些桥梁还存在一些严重的管理问题，比如偷工减料、以次充好等，对桥梁的安全是致命的。
但是，当大量桥梁远未达到预期使用年限，就出现了影响正常使用的病害和劣化；尤其是一些桥梁，仅仅使用几年，甚至建成不久，就存在耐久性不足的严重问题，这与施工质量不高也有重要关系。典型问题包括目前施工现场普遍存在的钢筋保护层不足、构件开裂严重(主要原因包括:水泥选择、混凝土配合比、振动、养护不当、预应力不合理等。).这些施工缺陷虽然短期内不会对桥梁的正常使用造成明显影响，但对结构的长期耐久性会造成很大危害。
2)设计理论和结构体系不够完善
在承认施工中存在问题的同时，不可否认的是，桥梁设计领域，尤其是在桥梁施工和使用寿命的安全性上，还有很多需要改进的地方。结构设计的首要任务是选择经济合理的结构方案，其次是构件和连接的结构分析和设计，采用规范规定的安全系数或可靠指标来保证结构的安全性。
很多设计人员往往只满足于规范对结构强度计算安全度的要求，而忽视了从结构体系、结构构造、结构材料、结构维护、结构耐久性以及从设计、施工到使用全过程中经常出现的人为失误等方面加强和保证结构的安全性。有些结构整体性和延性不足，冗余度很小；有些计算方案和受力路线不明确，导致局部应力过大；有的混凝土强度等级太低，保护层厚度太小，钢筋直径太细，构件截面太薄；这些都削弱了结构的耐久性，会严重影响结构的安全性。很多桥梁虽然满足了设计规范的强度要求，但只用了5 ~ 10年，结构安全性就因为耐久性问题而受到影响。结构耐久性不足已成为最现实的安全问题。在设计中，应从结构和材料两方面采取措施加强结构耐久性。
不同的环境、使用条件和不同的设计对象，会对结构体系的布置和构造提出不同的要求。规范再详细，也不能涵盖设计师要解决的各种问题。规范更新再快，也不能适应新知识、新技术、新材料快速发展提出的各种新要求。因此，合理可靠的结构设计不仅要满足规范的要求，还需要设计人员对结构的性质有正确的认识、丰富的经验和准确的判断。