4.2.1　机理与仿真

（1）针对结构性、功能性、耐久性损伤的机理研究有待进一步提升和完善。

在基本理论与方法体系方面，国外已在开展200年使用寿命超级桥梁工程的基础研究工作。我国全寿命设计理论方法、基于性能的设计理论方法和多灾害作用下防灾减灾理论方法的系统深入研究仍需加强，指标和规范体系有待完善和建立。

从结构性损伤机理来看：裂缝是混凝土桥梁损伤的主要表征，但其机理研究目前仍不充分，影响了结构损伤的准确判断与后期合理处治。传统的基于S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤准则的疲劳研究取得了较多进展，但应用于焊接钢桥时如何获得复杂构造细节的S-N曲线和相关部位的应力历程仍存在较多难点，且由于其本质上是基于经验的设计方法，所以难以解释疲劳发生的机理问题。近年来研究较热的基于断裂力学和损伤力学的思路和方法，致力于描述具有初始裂纹缺陷的结构在交变载荷作用下，裂纹处于亚临界状态下的扩展规律。然而，应用断裂力学获得裂纹的全寿命计算模型仍然是其一大难点，损伤力学则尚未形成成熟的和公认的理论体系，因此相关研究仍处于初级阶段。

从功能性损伤机理来看：在国内高温重载使用条件下，钢桥面铺装破坏机理的研究是当前钢桥面铺装技术研究的重点和难点。

从耐久性损伤机理来看：国内外对材料层次的耐久性影响因素、劣化机理等研究已较为深入，并已取得了众多研究成果，如对氯离子侵蚀和碱集料反应的腐蚀机理已较清晰，但从构件、结构等宏观层次上看，由于影响结构耐久性的因素众多，目前还难以准确表达结构抗力的随机衰减过程，对结构性能劣化的模拟和使用寿命的预测还需进一步提升和完善。因此，混凝土结构的耐久性设计，以及运营过程中的耐久性养护，都还缺少统一有效的模式。尤其是桥梁运营期的耐久性养护，目前还缺少较系统的研究，对耐久性病害的防治也往往停留在治标不治本的低级阶段。积极开展环境长期时变作用模型、材料—构件—结构整体损伤演化规律，以及结构构件—结构整体安全性能退化规律研究，已是当务之急。

（2）仿真分析技术与桥梁结合日益紧密，为设计、养护、管理等提供新途径。

20世纪60年代计算机的出现，为桥梁结构分析提供了腾飞的翅膀。用计算机进行桥梁结构有限元分析，是计算机最早应用的领域之一。半个多世纪以来，桥梁结构分析软件的发展随着计算机水平的发展而不断进步，处理问题的能力越来越强、图形显示的效果越来越好、计算速度也越来越快，使得日趋大跨、轻柔和复杂的现代长大桥梁的建造成为可能。近年来，桥梁博士、MADIS等桥梁计算软件正在向空间梁格、板壳、实体单元仿真建模、非线性分析动力特性计算等方向发展，并且在加强计算数据与CAD绘图软件的联系，形成分析、设计、绘图、文档一体化等方面取得了显著进步。但目前仿真分析软件仍主要是针对新桥设计，在面向旧桥检测加固分析的特殊需求方面，如考虑初始损伤的建模技术方面考虑较少，检测与监测中发现的结构损伤尚难以较方便地在技术模型中体现。在可预见的未来，为实现全寿命桥梁管理、损伤发展趋势推演、事故反演等功能，多尺度建模技术与BIM技术及虚拟现实技术相结合的仿真分析技术将是主要研究热点。