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桥梁结构的安全度和耐久性问题 摘要 近年来桥梁结构的安全度和耐久性问题日益被人们所重视。本文论述了桥梁结构安全度和耐久性的内涵，综述了国内外桥梁结构安全度和耐久性问题应关注的有关问题及研究趋势，提出了相关对策措施。以期引起人们对此问题的高度重视，促进我国桥梁建设事业的发展。 1 引言 国内现行规范对桥梁设计提出的要求是适用、经济、安全、美观，这些要求基本上包含了人们关心的所有重要问题。 　　 具体的设计过程按承载能力和正常使用两种极限状态来进行。前者是控制结构在丧失服务能力临界状态时的承载能力、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。利用荷载安全系数、材料安全系数及工作条件系数来考虑不确定因素作用下的结构总体的安全储备，是一个半概率的极限状态设计法。可以认为是对安全性要求的保证。后者控制结构在正常使用状态时应力、裂缝和变形小于一定的限值，对应于适用性的要求。 暂且不论这些控制方程和计算理论是否完全合理，它们至少从定性和定量的形式上保证了安全性和适用性两项要求，而对于经济、美观的要求则没有具体的指标进行衡量。当然，在方案设计和评审阶段会考虑到经济和美观的要求 (中小桥梁主要关注经济性，而大型和特大型桥梁对美观问题越来越重视)；但需要指出的是该阶段对经济性的评估往往是只注重考虑建设成本，而对于后期的养护、维修等的长期综合成本缺乏考虑，因此这种评估经常是比较片面的。一个典型的例子是斜拉桥的换索问题。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年到30年之间，也就是在其服役期期间至少要进行一次换索，如果考虑到后期换索的巨大投入，那么在跨度1000米以下的桥型竞争中，悬索桥与斜拉桥在经济性方面的差距将大大减小。 　　 现在，国内的结构设计过程中，有这样的倾向：设计中考虑强度多而考虑耐久性少；重视强度极限状态而不重视使用极限状态，而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现；重视结构的建造而不重视结构的维护。实际上，目前的桥梁设计中，对于耐久性更多的只是作为一种概念受到关注，既没有明确提出使用年限的要求，也没有进行专门的耐久性设计（从材料、结构措施及设计程序上上保证耐久性，并明确声明在何种维护和使用条件下，桥梁具有哪种程度的耐久性）。这些倾向在一定程度上导致了当前工程事故频发、结构使用性能差、使用寿命短的不良后果；也与国际结构工程界日益重视耐久性、安全性、适用性的趋势相违背；也不符合结构动态和综合经济性（考虑结构建设、使用、维护等整个周期的费用）的要求。 　 人类进入二十一世纪后，世界各地纷纷建造大规模的桥梁（特别是大跨径桥梁和立交桥梁），随着我国现代化进程的加快，桥梁建设进入新的发展阶段。桥梁做为建桥所在地城市景观的重要组成部分，依其工程寿命将存在相当长的时间。因此桥梁结构的安全度和耐久性问题已引起人们的高度重视。近年来国内外发生不少桥梁倒塌事故，很多是属于非正常设计和非正常施工造成的，其中包含着工程建设出现的腐败现象（如重庆綦江虹桥倒塌事故），亟需加强法治，严格执行基建程序，确保工程质量。国外专家曾说过：“规范的超载系数，绝不可能达到足以防备设计可能的大错误，但是许许多多的中小错误都可以用规范的超载系数来防备。”“规范是分析、设计和偏于安全的思路的结合。”桥梁结构的安全度与耐久性是一对孪生兄弟，需慎重研究，统筹考虑。近些年我们面临的情况是：桥梁结构安全问题虽已受到重视，但各种事故却时有发生；耐久性常被忽略，却潜伏着不安全的隐患，影响着桥梁结构的使用年限。 2 桥梁安全度和耐久性的内涵 何谓桥梁结构的安度？桥梁结构的安全度亦是合理地确定桥梁的结构可靠度。结构可靠性的定义为：结构在规定的时间内（即设计基准期），在规定的条件下，完成预定功能的能力.它包括安全性、适用性、耐久性三个方面。用概率来研究和描述就是所谓的结构可靠度。其安全性就是指结构在正常施工和正常使用条件下，承受可能出现的各种作用的能力以及在偶然事件发生和发生后仍保持必要的整体稳定性的能力;适用性是指结构在正常使用条件下满足预定使用要求的能力;耐久性是指结构在正常使用条件下，随时间变化而仍能满足预定功能要求的能力。我们所关注的桥梁结构的安全度亦既桥梁结构的可靠度评价，主要是其承载能力的评定和确定。在这方面公路桥梁结构做了深入的研究。其结构可靠度指标β作为概率极限状态设计下结构安全度的主要度量指标，是衡量桥梁结构可靠性相对统一的数量化指标。我国现行的公路桥梁结构按承载能力极限状态下，采用目标可靠度评价指标，反映了我国公路桥梁结构设计的可靠度水平。目前我国桥梁在结构安全度亦既可靠度评价方面主要参照《公路桥涵设计规范》。 何谓桥梁的耐久性问题？应该说此问题是近20年来逐渐被人们所重视。我国桥梁结构要略晚于建筑结构领域对此问题的