经验交流：国内桥梁设计存在的主要问题（二）

改进和努力的方向
1)更应关注结构的耐久性
在桥梁的建造和使用过程中，它必然会受到环境和有害化学物质的侵蚀，承受车辆、风、地震、疲劳、超载和人为因素等外界作用。同时，桥梁所用材料的性能也会不断劣化，导致结构各部分出现不同程度的损伤和劣化。在大跨度桥梁领域，自20世纪80年代以来，我国修建了大量的斜拉桥。虽然到目前为止倒塌或严重损坏的例子很少，但许多桥梁由于缆索的耐久性而不得不提前更换缆索，这不仅影响了使用而且增加了经济损失。
需要指出的是，这些问题很多都与缺乏合理的耐久性设计有关，这也促使人们重新认识桥梁的耐久性。大量的病害实例也证明，除了施工和材料的原因，影响结构耐久性的决定性因素来自于结构的缺陷(即设计)。
自20世纪90年代以来，我国开始重视结构耐久性的研究，并取得了许多成果。这些研究大多是从材料和统计分析的角度进行的，但很少有人从结构和设计的角度，以设计者和施工者容易接受和操作的方式来研究如何提高桥梁的耐久性。而且，长期以来，人们一直专注于结构计算方法的研究，而忽略了对整体结构和细节的关注。结构耐久性设计与常规结构设计有着本质的区别。目前，耐久性研究应从定性分析向定量分析发展。
鉴于国外桥梁设计中耐久性不足造成的严重损失，近年来十分重视提高结构的耐久性，将其作为重要的设计原则，统一考虑合理的结构布置和结构细节，强调结构便于检查和维护，以保证桥梁的安全使用，尽可能降低维护费用，取得了良好的综合经济效益。事实上，国内外的研究和实践表明，结构耐久性对桥梁的安全运营和经济性起着决定性的作用。
2)重视疲劳损伤的研究
桥梁结构承受的车辆荷载和风荷载是动荷载，会在结构中产生循环应力，不仅会引起结构的振动，还会引起结构的累积疲劳损伤。
由于桥梁使用的材料不均匀、不连续，实际上存在很多微小的缺陷。在循环载荷作用下，这些微小的缺陷会逐渐发展融合形成损伤，并逐渐在材料中形成宏观裂纹。如果宏观裂纹得不到有效控制，很可能会引起材料和结构的脆性断裂。早期疲劳损伤通常难以察觉，但其后果往往是灾难性的。
疲劳损伤一直被视为钢桥设计中的核心问题。钢结构疲劳导致钢材开裂的例子很多，疲劳断裂导致桥梁垮塌的例子也很多。近20年来，疲劳损伤的研究已进入混凝土结构，但对锈蚀钢筋混凝土构件的动力性能和疲劳性能的研究有待加强。
疲劳损伤的研究不仅仅针对整个结构。实际上，桥梁结构往往由于一些关键部位的局部疲劳破坏而失效，如某斜拉桥拉索锚固端的疲劳破坏。
3)充分重视桥梁超载问题
车辆超载主要有三种情况:一种是前期建成的旧桥超龄荷载运营；二是桥梁的交通流量超过了原设计；另一个是车辆超载。前两个原因主要是设计荷载的变化和交通量的增加；后者是车辆使用者非法超载，后两种超载现象在我国公路运输中较为普遍。
一方面，桥梁的超载可能会造成疲劳问题。超载会增加桥梁的疲劳应力和损伤，甚至会发生一些因超载引起的结构破坏事故。另一方面，超载造成的桥梁内部损伤无法恢复，会改变桥梁在正常荷载下的工作状态，从而可能危及桥梁的安全性和耐久性。比如混凝土桥梁，一直被认为有足够的耐久性，但在汽车超载下，可能会出现裂缝；即使荷载撤除后裂缝可以闭合，但由于混凝土结构已经损伤，构件的开裂弯曲距离和刚度降低。因此，在正常使用荷载的作用下，不应开裂的结构会产生裂缝或原本很小的裂缝会变成超过规范允许的裂缝或产生较大的变形。这些将对结构的长期使用性能和耐久性产生不利影响。因此，除了加强交管部门的管理外，还需要对超载的后果进行研究和分析。
4)积极借鉴国外经验和成果
国内桥梁设计存在的主要问题是结构正常使用性能差(与设计预期相比，可归结为使用性能差，包括桥梁振动过大、线形不规则、接缝凹凸不平、结构开裂和变形过大等。)、耐久性和安全性差(包括使用寿命短、维护成本高、安全事故频发等。).这些问题与我国施工质量和管理水平较低有关，但平心而论，既然这种情况在短时间内无法解决，工程设计人员就应该正视这一问题，充分考虑目前的施工和管理水平以及材料技术水平，采用适当的安全和设计方法来保证桥梁性能。这是一种更积极有效的方法。尤其是桥梁的耐久性和安全性问题，与结构体系或材料的不合理选择和结构细部处理不当有关。
在欧洲国家(如德国、丹麦等。)，非常重视结构的性能设计(PBD)，包括变形、裂缝、振动、坚固性、美观性、耐久性、疲劳等。PBD的研究主要是确保结构应具有良好的使用性能(包括寿命和耐久性、耐腐蚀性、抗疲劳性、美观性等。)以及操作过程中的最低安全要求。就其实质而言，欧洲国家的PBD理论主要研究结构在使用中的使用性能，分析性能弱化的原因、机理和规律，寻求新的结构设计理念和方法。
从欧洲的角度来看，PBD似乎是综合考虑以耐久性为核心的结构性能指标。这对国内工程界应该是有启发的。目前国内的设计可视为静态设计，仅定义了结构在设计完成时刻的工作能力和性能，而对运行过程中性能随时间的劣化及其实际性能缺乏足够的认识和考虑；换句话说，从经济角度来看，只考虑了建设成本，而忽略了运营期的维护成本和使用年限对应的成本效益。
桥梁安全性和耐久性不足已成为亟待解决的问题。我们应该积极借鉴国外的成功经验和做法。除了加强施工质量管理，还要从桥梁设计理念、结构体系、结构等角度做好耐久性设计。同时，有必要研究疲劳和超载对桥梁结构耐久性的影响