声明：本文纯属作者个人技术观点，与其他单位无关。
作者简介：邱明兵
《建筑桩基技术规范》JGJ 94-2008编委
《建筑桩基技术规范应用手册》2010年，第三作者
《建筑地基沉降控制与工程实例》2011年
《建筑结构震害机理与概念设计 》2011年
国家一级注册结构工程师（2003年）
（岩土）（2005年）
高级工程师
中国土木工程学会土力学及岩土工程分会桩基础学术委员会委员
中国工程建设标准化协会地基基础专业委员会委员
自发出《苏通大桥的设计师，你们出名啦》之文后，后台收到许多反馈，其中除了一部分说这是洗地文之后，技术质疑声也大。
本文不回应所谓“洗地文”之质疑。
本文就技术质疑部分做回应。
重点是“能力保护设计原则”。
先上用户回馈。
有人说，“邱高工，你这文章错误百出，赶快撤了吧，同行看不下去了。”哈哈哈。感谢这位朋友。
有人说，“我认为这不应该是“能力保护”的原则 这次台风的等级并不高，还没有达到苏通大桥设计的极限抗力；如果台风来阻尼器就要坏，那台风每年都来，要来好几遍，是不是维护成本太高了一些？本次阻尼器脱落的不多，理论上讲对振型的影响比较小，应当也不会是文中所阐述的避开共振吧。私以为只是由于拉索受风雨振振幅过大导致脱落，不过并不影响正常使用，但需要检修一下这些阻尼器连接的部位了。个人观点，不足之处还请指教，谢谢”
更多的技术质疑，请大家见原公众号文章。
在写《苏通大桥的设计师，你们出名啦》的时候，要平衡专业和大众口味的需要，因此用了一个“保险系”的比喻，非专业词汇。有人来质疑。其实如果我用“延性链子”的话，恐怕能看懂的就更少了。
这里我谈谈技术观点。
首先要回顾一下，我们的设计是“以概率理论为基础的极限状态设计法”。
这里有两个关键词：“概率”和“极限”。
关于概率，有失效概率 probability of failure一说：结构或构件不能完成预定功能的概率。
在设计层面，我们有这个式子
R<S
来表述设计要求。
本质上，构件的荷载效应 S 、抗力 R 都是服从正态分布的随机变量且二者为线性关系。
注意关键词：“正态分布随机变量”。
但在设计中，我们中很多人已经遗忘了这一点，把R和S当做一个确定的数值了。
为什么要回顾这段基础知识？因为有人说：“不能片面的说明问题而是一味夸赞设计师水平，理论为基础，纸上谈兵而已，文章中提到了10级风，这座桥设计的时候抗多少级风力的？”
这段话里，认为“理论基础是纸上谈兵”，情绪溢于言表，不做评论。说说这种思考问题的角度。他认为，“假如设计抗10级风或者更大，那么10级风来的时候，阻尼器就一个都不能坏？！”
如果作为专业人士，抱有这样的认知，那就请回顾一下随机变量的概念。
麻烦的是，现在非专业大众就用这个来要求专业设计，这就很麻烦了。这次阻尼器坏了5个（总数应该以百计吧），然后就嚷嚷的不得了。
还有人说：“这次台风的等级并不高，还没有达到苏通大桥设计的极限抗力；”。等级不是破坏或者不破坏的唯一重要指标。风振，频率共振可能会放大几倍。桥梁里面，一队士兵过桥就能踩坏一座桥，这个案例做桥的都知道呢。
用概率理论来指导结构设计，是最科学不过的方法了。
(遗憾的是，现在有很多设计师已经回忆不起这个事情，把我们所有的指标，都当做一个确定数值来理解和运用)
我们来看看下面两个式子。
设计阶段：S设计<R设计！
使用阶段：S实际<R实际？
可以明确的说，S设计≠S实际；R设计≠R实际。
就这个两个式子，包含了4个关系。
（1）先看效应关系。S设计≠S实际
效应源于作用。很明显，设计的作用，跟实际发生的作用完全不同，即使引入谱分析，实际发生的作用也跟设计预设的作用存在很大差距。这一点我想不必要证明。
正是因为这个，部分人就否定振动台试验和风洞试验的必要性。如果是外行的，我还能理解，可惜有些专业人士也跟着起哄。这就难以理解了。
前两天被抓去开会，会上有人提问：“你这个设计数据体现的折减系数，如何一个一个体现到设计里面呢？”他的重点是要把试验测试的系数都体现在设计上。
这就整劈叉了。
试验需要验证的是规律。
重点是规律。
是这些系数体现的规律。
不是这一个一个数。
因为试验工况跟实际工况还有差别。到了实际工况的时候，这些系数就变化了，但是这个规律还在。
重点是规律。
我们采用很多方法，主要从概率上来把握作用。
要知道，所有的作用都是发生概率。
（2）再看抗力关系R设计≠R实际。
设计师会根据分析结果来选材，混凝土强度，钢筋强度，等等。截面配筋等等。
从设计开始，截面配筋就开始偏离计算值。这一点，我想设计师很有体会。比如计算值2350mm2，那么配5根直径25的钢筋。
谁也没有办法，把配置的钢筋严格等于计算值。
到了施工阶段，我们要求所有材料都达标。这就导致材料实际强度都会高于设计强度，施工超强是必然结果。
另一方面，施工中很多不规范的操作，导致部分截面强度偏弱，这就导致一个明显的结果：施工强度跟设计强度差异也是随机关系。
（3）再看设计阶段抗力和效应的关系S设计<R设计
我们设计的原则是，抗力大于效应。这在设计人员和审图单位都有共识。问题是：我们常常把这个问题集中在构件层面。比如：梁端截面S设计<R设计。而忽视整体结构层面。实际上，现在我们很多人意识到：在结构层面，局部超强可能会带来整体的不安全。尤其在极限状态下。
（4）再看使用阶段抗力和效应的关系S实际<R实际？？？
S实际<R实际？？？这里我打了3个问好。因为在实际工况下，这个小于符号可能就不成立了。
不成立就破坏。
前提是：在设计工况下要成立。
但是正如前面分析的，使用阶段的效应，尤其地震和风振方面，效应会非常复杂。
由于施工、养护等因素，结构强度也在不同程度衰减。所以在使用阶段，效应和抗力的关系，即使在设计工况下，能不能所有截面都保障达到安全程度，是存疑的。这正是概率的价值。
因为这些因素，设计师面临的复杂的情况。不是说单单算个效应，算个强度，二者比较一下就能弄出结果的。
这时候，保障极限状态下主体构件的安全性是极其重要的。
能力保护设计原则，是基于“概念”和“极限”这样的客观规律，我们承认：如果按照等强度设计，极限破坏是随机的。但是我们可以在设计中通过措施，采用“非等强度设计”，保障构件相对强弱。在振动下，局部优先破坏次要构件，调整结构刚度，保护主体构件。
以上，并非我个人观点，桥梁抗震的专家已经将这些原则具体体现在桥梁抗震设计体系中。
有人认为：“阻尼器是减少局部振动的，跟能力保护无关”。这种观点在设计师会是主流。甚至桥梁的设计师也会这么认为。
实际上，在正常工作状态下，阻尼器是减少局部振动。
但在极限状态下，阻尼器首先是一根拉杆。
但在极限状态下，阻尼器首先是一根拉杆。
但在极限状态下，阻尼器首先是一根拉杆。
这根拉杆承受拉力，跟旁边的主要构件协同工作。作为次要构件，在关键时刻退出工作，也属于能力保护范畴。
我们说，概念为先，机理为本。
从机理上说，能力保护，并不单单适用于抗震，在风振领域，同样可以适用。因为“能力保护”只是规定了相对强弱，并不区分振动产生的原因。
有人说：“延性链子要有延性，阻尼器一下子就拉断了，没有达到目的”。“延性链子”是对构件延性的一种理论表述，有很长的平台变形段。但是在实际材料中，哪里会有这样的像面条一样的构件呢？我们说，极限的时候，该坏还得坏。次要构件不坏，主要构件就会处于危险中。
有人说：“本次阻尼器脱落的不多，理论上讲对振型的影响比较小，应当也不会是文中所阐述的避开共振吧。”这正是我要说的。实际上，斜拉锁出现这么大的振幅，显然与共振有关。下面这张截图，我在上一篇文章用过。最下面一个反应谱，是结构抗震弹性分析的小震反应谱。实际发生的地震反应谱峰值（不规则的曲线部分），远远大于这个弹性反应谱。
我们都知道，结构振动破坏，的直接原因是共振。不管是地震还是风振。共振引起的增大系数，可能大好几倍。
实际的局部风振周期以及最大值，显然不会像我们预先设计的那样。我们只能从结果去判断，局部风振引发共振，斜拉锁振幅大，拉坏阻尼器。这个斜拉锁周期变长，局部风振避开共振区。
局部次要构件失效，不能改变整体结构周期，但是改变局部周期是有效的。局部改变周期，局部形成有利态势，这对保护邻近主要构件是有利的。
有人说：“阻尼器退出了工作，加大的斜拉锁振幅，斜拉锁更危险了”。实际上，阻尼器退出工作，已经改变了刚度条件，斜拉锁振幅是不是更大，还很难说。再阐述一遍：振幅大，主要受周期共振。周期共振能增加几倍数量。
总结一下
1、能力保护设计原则，假定结构在某种工况下总是会出现一种极限状态。这是符合结构破坏规律的。从极限状态来看，所有的构件和材料都会回归他本来的属性。分析预应力筋是很复杂的。但是在极限状态下，预应力筋跟一根普通钢筋并无二致。
再来回顾一次。如上图左，是按照“内力平衡”计算的结果，我们看到斜拉索承担2，阻尼器承担1；为了在极限状态下阻尼器先坏，我们把斜拉索人为加强到3。这样子，实际工况下，极限状态下阻尼器总是会先坏，达到保护斜拉索目的。
2、在结构设计阶段，我们希望阻尼器能像面条一样，在大变形下还保留一定强度。这次风中被拉断了，这个事情，也引发我们对于塑性大变形的思考。我们杆件的P-∆模型，水平段明确有个截断点？而不是现在的书上画的，一条水平线完事儿。
3、地震和风振作用下的极限破坏具有随机性。这次的破坏是有5个阻尼器失效，没有说是全部同时失效，也证明了这种随机性。
能力保护设计原则适用于地震，也适用风振。
工程师面临的不确定性并不低于航天工程。在如此多的不确定性因素情况下，首先把握住主要因素。
工程界自己要大声的说出来：这是以概率理论为基础的极限状态设计法！我们说的千年一遇，万年一遇，都是概率。
现在工程界的部分工程师，一看见极端天气下出现阻尼器失效，就跟着非专业认识起哄，这是我们要反思的。这种情绪被一些非专业人士利用，则更为恼火。
4、再者，就是要牢牢把握住极限破坏模式。预设极限破坏模式，这种预设极限破坏模式，首先要保障主体构件安全，然后通过能力保护原则去实现这个极限破坏模式。
结构是非等强度的，实际破坏角度从最弱点开始破坏。
工程师的目标是保障主体构件安全性。现在核电抗震按万年一遇设计，即使是“万年一遇”，也难保发生“2万年一遇”的地震，延性仍然是需要的。在面临诸多不确定因素前提下，能力保护设计是个很好的原则。
