近年来，运营或建设中的桥梁时有发生垮塌，隧道开挖和软土基坑施工过程中也时有发生灾害事故，给人民生命财产带来损失。例如2007年8月13日16时40分左右，已施工完毕正在拆除施工脚手架时发生了全长约268米的二级公路沱江大桥整体垮塌事故，造成重大人员伤亡；2007年8月2日，几十名工人正在特里大坝附近的一条隧道内施工，隧道突然发生塌陷，造成28名工人死亡；2011年发生了多起桥梁隧道垮塌事故。有关专家认为，自20世纪80年代桥梁优化、柔性结构和刚柔组合结构等创新、不良地质环境隧道新奥法模式化施工以来，我国桥隧建设发展很快，但也暗藏着不少质量与事故隐患。虽然国家在安全生产方面做了大量工作，建立了许多制度，也采取了不少措施，但始终没有遏制工程结构破坏事故的发生。究其原因，尚有深层次的力学理论问题（尤其是结构变形协调、力的合理传递或转移及其路径等问题）没有引起足够重视。特别是柔性结构、刚柔组合结构、不良地质环境地下结构等，应该研究其力学行为、特征与规律，以及结构系统安全行为机理和安全保障措施。国家层面（如科研院校、建设部、铁道部、交通部、安监局等）加强研究，修订相关标准，确保新建和加固工程结构质量与寿命，防止出现工程结构体系设计和施工符合标准但隐含稳定平衡不足或风险，避免类似问题周期性发生。对于复杂环境与结构，应采用整体控制与细节把握，围绕目标（稳定平衡与变形协调）的过程控制（荷载多变性与结构塑性变形、脆性断裂、积累损伤、腐蚀环境等耦合；柔性、刚性组合结构、不良地质环境与力的合理传递或转移路径相协调等）方法来解决结构变形协调和结构设计受力路径与实际受力路径全过程相同问题，确保柔性结构、刚柔组合结构、不良地质环境地下结构等全过程安全问题。
事实上，工程结构安全事故，既有建设质量问题，更有工程结构建造和使用全过程的受力是否安全的设计理念问题。犹如人的猝死，外因是诱导因素，身体本身的毛病才是根本因素。合理的结构是工程安全的根本。世界各国多见柔性结构和刚柔组合结构桥梁运营过程中发生垮塌和不良地质环境地下结构施工过程中发生坍塌事故。分析桥梁和地下结构安全与垮塌事故的原因，可以发现，如果桥梁刚度较大，不产生有害变形，能够满足功能合理转换和力的合理传递，则桥梁安全；而部分桥梁刚度过小，使用过程中易产生局部的有害变形，甚至引起桥梁垮塌事故。地下结构安全也完全类似，应该满足围岩稳定和开挖建设过程中力合理转移。犹如老人小孩容易摔跤，而青壮年人有恢复能力，不容易摔跤一样，俗称“自力、控变、防摔（塌）”。工程结构安全事故频发的深层次原因是：目前工程结构建设规范只规定了力的关系、力与变形的关系，但没有全面规定变形协调关系。为满足工程实践要求，应修改现有变形不完善的规定，以确保工程结构安全。
1、工程结构应满足的力学关系与总体思路
从总体上看工程结构构造与力变形相关性的实际应用，合理的工程结构应满足三个关系：①三维力学稳定平衡、②三维力与变形协调、③三维变形稳定与协调。传统结构系统研究了关系①、关系②和关系③的专门问题应用研究，则工程结构体系的传统力学平衡方程是不变的；而合理结构应该系统研究关系①、关系②和关系③对关系①、关系②的影响，则当变形不协调时，会改变结构体系力的合理传递或转移路径，使得设计状态与实际状态不一致，其力学平衡方程在实际施工和使用过程中是变化的，只有采用合理的结构和有效的过程控制，保障结构体系变形协调，才能最终确保结构体系处于稳定平衡状态。对于复杂结构，重点需要解决不同构件、不同材料组合结构中变形协调性并防止力和变形突变。虽然力的平衡与变形协调是经典的力学概念，但由于以往的工程结构相对简单、材料使用也相对单一，变形协调问题不突出，没有在工程实践中得到充分的重视，实际应用中有成功也有迷茫，例如建于1173年意大利比萨斜塔，由于地基不均匀变形，塔身慢慢倾斜，多次工程措施才逐渐得到控制；2012年4月邀请德国和日本专家谈工程结构安全历史，他们都说工业革命初期工程结构也存在许多安全风险，逐步修改了不合理结构构造，才达到现在的安全水平。目前伴随新材料的使用和结构体系的创新发展，结构组合体系的变形协调问题日益突出，再也不能简单地停留在力学概念上，而是需要从认知、设计与建造过程等各方面去完整把握变形协调问题的实质，确保结构体系内部初始应力和附加荷载的合理转移或传递，在力的重新分配过程中不产生产生有害变形或局部破坏，维持结构体系的稳定平衡状态。分析已有研究结果，目前对变形协调问题主要限于力与变形协调、变形稳定与协调的理论探索及专门问题的应用研究，例如研究累积损伤和稳定等。就全面解决结构受力安全的需要，应该从工程实际应用出发，系统地研究维持力与变形协调、变形稳定与协调的合理工程结构或措施，以及研究减少或消除因不满足变形稳定与协调对力与变形协调的不利影响。虽然在设计上满足三维力学稳定平衡关系，但非协调变形的局部破坏可能发生积累效应，最终会导致结构系统的破坏。也就是说，应重点研究维持三维变形稳定与协调的合理工程结构或措施，确保满足三维力学稳定平衡，或满足三维力与变形协调直至确保满足三维力学稳定平衡，否则结构在使用过程中可能会产生力的重新分配或不合理转移，改变甚至破坏结构体系原有或设计的稳定平衡状态，形成新的设计上没有考虑到的结构受力状态，这些风险因素或在结构安全范围之内、或使结构带病害或裂缝工作、或使结构施工或运营风险不可控和安全没有保障。即关系③直接影响关系①；或通过影响关系②，最终影响关系①。也就是说，工程结构体系的传统力学平衡方程是不变的，而当变形不协调时其力学平衡方程在实际施工和使用过程中是变化的，只有采用合理的结构和有效的过程控制，保障结构体系变形协调，才能最终确保结构体系处于稳定平衡状态。这是一种普遍关系，既联系结构体系研究中传统的强度、刚度、稳定、疲劳、耐久性等力学问题，又联系结构体系力的传递、转移、重新分配、荷载路径多变性、防止诱发新的附加荷载、防止出现平衡关系重建的不确定性等新的力学问题，有利于解决复杂结构体系的稳定平衡问题，防止出现工程结构体系设计和施工符合标准但隐含稳定平衡不足或风险。犹如牛顿力学适用有限物体低速运动范围，后来适应新的需要发展出量子力学和相对论等。在工程实践过程中，解决不同工程结构满足三个关系的形式亦不相同，具体表现为三个层面：
第一层面：关系①可由牛顿力学、有限元等理论解决；关系②由虎克定律、本构关系等理论解决；对于简单问题关系③认定已解决或自然满足（对应类似“苹果落地点预测”等相对简单成熟工程问题）；而对于复杂问题关系③不一定满足或难于解决（对应类似“树叶落地点预测”等相对复杂的新型工程问题）。第二层面：构件之间或非均匀构件内部或组合变形不协调问题，可能会产生两方面现象：⑴功能不能合理转换、⑵力不能合理传递或转移。可能导致两种结果：⑴在重复荷载作用下会加速结构或构件积累损伤过程，甚至引起结构或构件破坏；⑵工程结构受力全过程存在安全隐患甚至引起结构或构件破坏或破坏前变形出现突变过程的类似结构分支点失稳破坏形式，这种破坏形态往往难于监控预警。
第三层面：⑴传统力与变形关系的解决办法：关系①+关系②（认定关系③自然满足，只适用于类似“苹果落地点预测”等相对简单成熟工程问题）；⑵改进力与变形协调关系的综合解决办法：关系①+关系②+关系③，特别是柔性结构、刚柔组合结构、不良地质环境地下结构等，采用整体控制与细节把握，围绕目标（稳定平衡与变形协调）的过程控制（积累损伤、力的合理传递或转移路径等）方法解决结构变形协调问题，把类似“树叶落地点预测”等相对复杂新型工程问题，转变为类似“苹果落地点预测”的相对简单成熟工程问题，才能简单有效利用传统解决方法去解决类似“树叶落地点预测”的相对复杂新型工程问题。
“正确的路线确定之后，干部就是决定的因素”。首先需要正确的思想路线为指导，但不能止于此，更需要实施行动的人。工程应用中应该坚持正确的理论（即结构体系中力与变形满足三个关系，尤其是规范变形协调），更需要研究具体的工程措施，达到实践中能够符合正确理论的要求。
虽然理论上设计的结构满足稳定平衡状态，但在实际施工或使用过程中，可能因某些假设与实际情况的差异，导致建造的结构变形不协调，造成力不能按照设计的方式合理传递或功能不能合理转换，其结果可能使得设计的结构失去原有的稳定平衡状态，出现设计中未研究过的新平衡状态，造成结构在实际施工或使用过程中产生工程风险或累积损伤，影响结构安全或使用。因此，结构设计中必须研究“稳定平衡与变形协调”互补问题，控制结构变形协调，实现力的合理传递或转移，真正达到设计合理，以满足全过程（全寿命）稳定平衡的目的。具体工程实践中，在符合正确的整体或战略概念的前提下，可采用已有的技术或计算方法达成目标。
2、改进力与变形协调关系-解决结构累积损伤与变形突变问题
确保“力、变形、能量”按设计路径传递及方式转化是结构稳定、安全的基本要求，也是维持设计形式不产生有害过程的基础。根据实际情况，可以从“力、变形、能量”三要素中的一个或几个要素控制工程结构行为。结构的“稳定平衡与变形协调”，不仅需要目标控制，更需要围绕目标实现结构安全合理的过程控制，否则结构就会不稳定或破坏。
对于简单结构，基于成熟的构造措施以及经实践验证合理的变形假定，一般能够解决变形协调问题。对于复杂结构，工法与构造创新虽然克服了大部分连接的可靠性问题，但是构件之间或非均匀构件内部是否满足变形协调的问题就不易把握或不一定满足，对此问题以往没有得到足够的重视，有时导致结构开裂或不利变形甚至结构破坏。
（1）疲劳引起的结构累积损伤问题
受重复荷载作用，在高应力、应力集中、大变形构件、变形不协调构件组合等情况下，结构处于非完全弹性状态，外力做功除转换为弹性应变能外，还产生其他形式的能量（例如热能：受拉杆件断口发热等），就会由因材料疲劳引起结构累积损伤，最后造成强度破坏，影响结构使用寿命，犹如人的过劳死，长期高强度劳动会影响人的健康和寿命。因此单纯用静力分析很难说明为什么许多中小跨度桥梁在超载车辆作用下会突然垮塌，需要结合疲劳引起的累积损伤进行分析。
（2）部分结构受力与变形出现突变问题
当结构变形不协调时，结构虽然平衡但状态不同。即结构质点加速度a=0，而结构质点速度、位移可以是v=0、s=0；也可以是v=v1、s=s1；…或是v=vn、s=sn。这样的复杂结构（特别是柔性结构）会改变力的合理传递路径，或产生较大的附加内力甚至超过荷载内力，那么结构就可能出现开裂或破坏，而处于不稳定平衡状态。
结构变形不协调时，重复荷载作用、外力做功较大或结构处于非稳定平衡状态，可能会使结构受力与变形进入突变阶段。结构处于不稳定平衡状态，即可能产生类似结构分支点失稳问题（难于监控预警），应该提前加以防范或通过加固改造变为合理结构，使其破坏前有明显的变形过程，易于监测预警，即转为类似结构极值点失稳问题（能监控预警）。
当工程结构系统的变形不协调时，结构体系受力方式将发生变化，力的传递或转移路径亦会出现变化，可能会在某些部位出现不应有的应力集中或受力方式（如拉压得改变），破坏结构体系原有或设计的稳定平衡状态，形成新的设计没有研究的稳定平衡状态，这些风险因素或在结构安全范围之内、或使结构带病害或裂缝工作、或使结构施工或运营风险不可控和安全没有保障。
（4）桥梁事故案例分析
统计近年发生事故的桥梁类型归纳为简支板梁、组合拱桥、刚架桥等，均属于柔性结构、刚柔组合结构，由于这类结构常常处于弹塑性阶段，受力过程不具有叠加性，而与应力路径有关，恰恰汽车重复荷载路径多变性不像火车或工业吊车重复荷载路径相对稳定，这样柔性结构、刚柔组合结构在汽车重复荷载作用下桥梁设计应力与实际应力可能很不相同，容易产生积累损伤，降低桥梁使用寿命，可能导致桥梁提前损坏或破坏，就存在行车安全风险。而火车或工业吊车重复荷载桥梁设计规定在弹性阶段工作，设计应力与实际应力基本相同，行车安全风险较小；例如：20m标准板梁自重26t，而汽车最大规定重量55t，每块板承受27.5t（1/2）, 行车安全风险较大，特别是超载影响更大；著名桥梁工程师茅以升主持设计和施工的钱塘江大桥为经典成熟的钢桁梁桥，由结构刚度控制，安全度有富余、材料质量稳定、基本处于弹性工作状态，行车安全风险也较小。
3、改进力与变形协调关系-解决不良地质环境安全隐患问题
在软弱不良地质环境条件下，地下工程建造和使用全过程存在安全隐患甚至引起工程结构或构件破坏，改进力与变形协调关系尤为重要。
（1）理论继承与借鉴改进
在地下工程建设中，传统“松弛荷载理论”和现代“岩承理论”是在解决特定地下工程建设问题过程中提出的一般理论，实际应用中有成功也有迷茫。
地下工程建设理论的共同价值是“充分发挥围岩的自承能力”与 “基本维持围岩的原始状态”，达到“稳定平衡与变形协调”互补，就能维持地下工程围岩稳定，保证地下工程开挖卸载的合理转移，而不产生有害的围岩与支护结构的破坏，使得需要的支护抗力尽可能小，才能符合支护能量最小原理的理念。地下工程开挖过程中形成新的临空面，改变围岩的自然应力平衡状态，产生应力重分布。在力的转移过程中，围岩变形和局部破坏，都将影响力的转移路径。而围岩的破坏是不可逆过程，如果不能合理控制围岩重分布应力的转移路径，就会引起局部应力集中，导致围岩在施工过程中出现过量的破坏区，甚至出现安全隐患。对于不良地质条件, 地下工程开挖支护方式不同，围岩变形特征和力的转移路径就不同，合理开挖支护方案非常重要，有利于达到力的合理转移和结构受力安全。
根据地质环境特殊性，从结构与工法等设计来控制开挖过程中围岩应力合理转移路径，选择合理施工工法和过程控制措施，确保施工全过程“基本维持围岩的原始状态”，不出现应力转移过程中的应力集中导致围岩出现局部有危害性的破坏，达到“自力、控变、防塌”目标。因此，需要合理控制开挖步骤和支护方式及时机，达到“稳定平衡与变形协调”状态，有效发挥围岩和支护系统的整体承载能力，确保地下工程施工过程安全。
（2）地下工程平衡稳定理论是“松散荷载理论”和“岩承理论”的继承与发展
“松弛荷载理论”曾经产生过重要的影响，作为围岩压力的近似计算方法，应用比较简便，在岩体破碎或浅埋隧道情况下其计算结果仍有一定的价值，至今仍在一些国家广泛应用。但对于围岩偏差和偏好的情况存在工程风险和支护过度的情况。
“岩承理论”是基于围岩位移支护特性曲线进行围岩支护设计，从而实现“充分发挥围岩的自承能力”的目标。围岩位移支护特性曲线虽然解决了隧道围岩结构受力平衡问题，但很难把握软弱围岩隧道结构的平衡稳定性问题。依据“岩承理论”的新奥法源于硬岩，虽然强调了硬岩与软岩应用有区别，但在不良地质条件下，对于类似结构分支点失稳的工程问题，很难把握围岩与支护共同受力平衡状态的稳定性。因此“松弛荷载理论”荷载模式犹如抱小孩；而“岩承理论”荷载模式犹如牵小孩。
环境（物质、水）的稳定平衡是地下工程平衡稳定的基础，应通过整体力学分析研究地层支护结构组合系统的力学状态与过程，用平衡稳定理论把传统“松弛荷载理论”和现代“岩承理论”的基本内容有机组合起来。地下工程平衡稳定包括两层含义：第一、结构受力平衡与变形协调；第二、结构受力平衡与变形协调状态的稳定。
对于不良地质条件的地下工程（基坑与隧道开挖），施工全过程首先要研究力学“稳定平衡与变形协调”互补问题，确保相互作用力形成合理转移路径；其次才考虑施工便利与经济问题。
（1）对于不良地质条件，地下工程设计与施工。首先，应初步分析开挖过程中岩土体变形规律，采用合理开挖支护方式，做到整体控制；然后，按现行规范设计和施工，落实目标控制和过程控制及细节把握；同时，施工中坚持动态设计和信息化施工，及时修正设计和施工方案，控制变形和力的合理转移路径，确保地下工程施工安全。
（2）动态设计与信息化施工是有条件的，应当引起业界重视。前提是把握变形规律，采用合理开挖支护方式，基本确保力的合理转移路径；其次是根据地质和施工情况，及时修正设计和施工方案。如果对围岩的基本特性没有正确认识，过分地依赖动态设计与信息化施工，就可能出现工程灾害。正像抱婴幼儿一样，由于婴幼儿本身变形控制能力不足，开始就必须认识到要搂着屁股抱着腰，在抱的过程中逐渐调整手的位置，使婴幼儿舒适安全，否则会使婴幼儿受伤。
（3）基坑施工事故案例分析
目前城市地铁车站或地下车库等工程建设中，大部分工程进展顺利、质量安全良好，但也存在部分工程失效或出现安全事故问题。调查发现的基本现象：在不良软弱地质环境下，凡是地下基坑开挖工艺与支护结构合理，使得围岩与支护结构共同作用受力平衡状态处于稳定，工程进展顺利、质量安全良好；大量破坏现象的发生则是由于不满足整体稳定平衡。如图1（a）所示，由于在建地下车库边墙失稳，土体变形改变了原来结构荷载向下传递的作用力方向，形成向下和侧向并存的作用力，又受堆填土侧向力作用，即使没有堆填土侧向力作用，PHC管柱抗侧倾能力低等也会导致房屋倒塌，其核心是岩土体与支护结构组合体系缺乏足够的变形协调能力（即支护结构稳定和防止底部失稳突泥），共同控制岩土变形防止出现新的受力状态（即使设计状态受力与实际状态受力相同）。图1（b）所示的在建地下基坑同样处于不良软弱地质环境和旁边高楼林立，施工过程中开挖工艺与支护结构合理，基坑边墙稳定确保了原来向下作用力转移路径和原始相互作用力状态，保证了附近房屋的稳定与安全。
图1 基坑开挖导致房屋倒塌与合理开挖支护保证附近房屋稳定与安全
4、近12年研究团队的成功实践
因为工程荷载路径多变性或诱发新的附加荷载、结构体系力的重新分配或转移等与结构的塑性变形、脆性断裂、积累损伤、环境腐蚀等耦合，使工程结构（特别是标准梁）的分析计算结果具有较大的不确定性。柔性结构与刚柔组合结构、不良地质环境等条件下，力的合理传递或转移路径控制与变形协调控制等问题十分复杂。所以，实际工程结构的工作状态最好基本处于弹性阶段，保持变形协调和设计受力路径与实际受力路径全过程相同，使求解的问题简单化，保证工程结构的安全可靠。
在实际工程结构设计和计算过程中应该谨记如下两点：①工程结构设计要把握好两个前提条件，即在全面分析结构体系力学规律前提下，合理结构和过程控制（避免积累损伤、保证力的传递或转移路径合理等），才能解决结构变形协调问题，确保结构设计受力路径与实际受力路径全过程相同；②力学分析软件合理应用的前提条件是要建立正确的计算模型，模型应能够反映结构建造和使用的实际过程。分析计算过程中，应充分认识到有塑性破坏或积累损伤时的结构受力与应力路径有关，不满足线弹性力学分析的应力叠加原理。如果分析计算忽略结构建造和使用过程中的某些重要环节，就可能忽略局部塑性变形或积累损伤对最终计算结果的影响。当前分析软件应用存在的主要问题是人们只与友好的软件界面沟通，缺乏分析过程的基本力学原理的把握，因此在实际培训和应用软件中往往忽视力学模型合理构建。这正如许多人使用了很长时间的傻瓜相机拍照，却不了解光圈、速度和感光度的配置要求，在良好光照条件下不会出现拍摄问题，但在不良光照条件下，就会导致照片不清晰等问题。
不注意应力传递或转移路径的正确把握，可能会造成结构设计应力与结构实际受力很不相同，导致施工和使用中隐含安全风险。
（1）在宁波市交通委员会大力支持下，宁波市交通规划设计研究院有限公司等单位在以下桥梁工程上根据研究成果进行了改进设计：采用合理结构构造和合理配筋的三跨预应力混凝土变截面连续箱梁。
（1.1）海盐大桥
海盐大桥主桥布跨为45＋70＋45m变截面预应力混凝土连续箱梁桥，桥梁全宽27m，该桥于2000年4月开工，2001年10月完工，十年来没有发现结构性裂缝，使用情况良好。见下图：
（1.2）梅山大桥
梅山大桥主桥布跨为75+130+75m变截面预应力混凝土连续刚构桥，上下行分幅布置，单幅桥梁宽度13.55m，该桥于2008年3月开工，2010年5月完工，2年来没有发现结构性裂缝，使用情况非常好。见下图：
（1.3）舟山大陆连岛工程宁波连接线
本项目路线总长4.143公里，设置主线高架桥全长3.845km/1座，与宁波绕城高速公路相交的蛟川枢纽互通立交1处，主线收费站1处。主线高架桥桥梁宽度26m，主线高架桥采整体式等截面预应力混凝土连续箱梁桥，标准跨径30m，该工程于2007年12月开工，2009年11月完工，2年多来没有发现结构性裂缝，使用情况非常好。见下图：
（2）不良地质环境地下工程的合理开挖支护措施
对于不良地质条件, 地下工程开挖支护方式不同，变形特征与卸载方式和力的转移路径就不同，合理开挖支护方案非常重要，有利于达到力的合理转移路径和结构受力与安全。
十八跳隧道位于浙皖交界附近，为一座越岭隧道，全长为1160m，净宽10.5m，净高5m，拱顶净高6.98m。隧址区属侵蚀山岭地貌，植被发育，沿轴线地形起伏大。区内主要分布有古生代寒武系地层，依次是荷塘组炭质泥岩、粉砂质泥岩、硅质泥岩，杨柳岗组泥质灰岩、硅质泥岩、条带状灰岩和华严寺组白云质条带灰岩及第四系覆盖层和岩脉侵入体。2001年5月隧道施工到K30+359遇到挤压破碎带，并出现拱顶局部坍塌，采用小管棚短台阶法控制开挖过程应力转移路径，防止围岩局部破坏，保障了隧道建造获得成功。西湾隧道、海游连拱隧道等施工也是一样。
在浙江大成建设有限公司大力支持下，2008年6月杭州地铁九堡站基坑施工过程中，发现局部软弱土体改变了原来向下作用力转移路径现象，采用现浇基坑圈梁并焊接原横撑钢管等合理结构构造，确保支撑体系稳定，避免发生基坑坍塌事故。2011年杭州市地铁1号线城湖区间为双线单圆盾构区间8号盾构施工效果良好。
（3）结构体系中变形协调对力的合理传递或转移和力的重新分配等影响
非常必要全面系统从工程实际应用出发研究维持力与变形协调、变形稳定与协调的合理工程结构或措施，以及研究减少或消除变形稳定与协调对力与变形协调的不利影响。虽然在设计上满足三维力学稳定平衡关系，但非协调变形的局部破坏可能发生积累效应，最终会导致结构系统的破坏。也就是说，应重点研究维持三维变形稳定与协调的合理工程结构或措施，确保满足三维力学稳定平衡、或满足三维力与变形协调直至确保满足三维力学稳定平衡，否则结构在使用过程在可能会产生力的重新分配或转移，改变甚至破坏结构体系原有或设计的稳定平衡状态，形成新的设计上没有考虑到的结构受力状态，这些风险因素或在结构安全范围之内、或使结构带病害或裂缝工作、或使结构施工或运营风险不可控和安全没有保障。
（3.1）深埋涵洞受力影响分析
从图a可知：由于涵洞刚度大于路基刚度，涵洞设计荷载呈矩形分布小于涵洞实际荷载呈类似倒梯形分布，浅埋涵洞超额受力在安全范围之内；深埋涵洞超额受力会导致涵洞开裂。
从图b可知：由于涵洞上填一定厚度轻质材料，则涵洞与轻质材料组合体系刚度小于路基刚度，涵洞设计荷载呈矩形分布大于涵洞实际荷载类似塌落体分布，上部荷载转移给路基承担，这样不管浅埋或深埋涵洞受力都在安全范围之内，涵洞不会开裂。
（3.2）路面、路床受力影响分析
从图c可知：当路面各层刚度合理和变形协调时，则汽车轮胎荷载在路面各层呈类似梯形分布，这样路面各层按均布荷载层状弹性平板结构受力分析；但是，当上或中面层刚度小于货车轮胎刚度时，则汽车轮胎荷载在上或中面层呈类似剪切矩形集中分布，上面层容易产生车辙，中面层容易产生剪切损坏；当路床填料不均匀，则路床容易产生变形不协调，路床的局部不均匀沉降会对基层和底基层产生较大的附加弯拉应力。这样基层受力不是均布荷载层状弹性平板结构受力，而是呈类似弹性基础平板受力， 基层更容易产生弯拉开裂损坏。
（3.3）不良地质环境隧道、基坑、边坡等结构体系受力影响分析
当不良地质环境隧道、基坑、边坡等结构体系合理并在设计和施工全过程中开挖支护方法合理，控制好变形协调，确保力的合理转移，则其结构体系受力影响基本符合设计荷载；但是，当不良地质环境隧道、基坑、边坡等结构体系不合理或在设计和施工全过程中开挖支护方法不合理，造成结构体系变形不协调和力不能合理转移时，则其结构体系承担的重新分配或转移或诱发新的附加荷载可能大于或远远大于基本设计荷载（例如某高速新昌滑坡和某地铁湘湖深基坑等由于前期处理不当导致坍塌后诱发了很大新的附加荷载，造成后期处理难度增加，出现了平衡关系重建的不确定性问题），这样结构体系施工安全就存在风险或施工安全风险不可控，并且结构体系容易产生破坏，导致了平衡关系重建的不确定性问题。犹如体质不好的人应该注意保养和适度行为，否则过度作为容易诱发病发症，后果很难预料。
（3.4）承担重复荷载的柔性和刚柔组合结构体系等受力影响分析
简支板梁、组合拱桥、刚架桥等均属于柔性结构、刚柔组合结构，由于这类结构常常处于弹塑性阶段，受力过程不具有叠加性，而与应力路径有关，恰恰汽车重复荷载路径多变性，这样柔性结构、刚柔组合结构在汽车重复荷载作用下桥梁设计应力与实际应力可能很不相同，容易产生积累损伤，降低桥梁使用寿命，可能导致桥梁提前损坏或破坏，就存在行车安全风险。
