延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性

,减少早期桥梁病害,从而节约后期桥梁的维

修费用

,因而对桥梁结构可靠性的研究非常必要和迫切。 

　　

3 桥梁结构可靠性设计 

　　结构设计方法从可靠度理论来说

,基本上可分为经验安全系数设计法和概率设计法两类。

经验安全系数设计法

,是将影响结构安全的各种参数按经验取值,一般用平均值或规范规定的

标准值

,并考虑这些参数可能的变异对结构安全性的影响,在荷载与强度计算中再取用安全系

数

x。概率设计法则是将影响结构安全的各种参数作为随机变量,用概率论和数理统计学来分

析全部参数或部分参数

,或者用可靠度分析结构在使用期限内满足基本功能要求的概率。当

前的发展趋势是

,结构设计正逐步由经验设计法向概率设计法转变。在目前阶段,按其发展进

程国际上通常将基于可靠度的设计划分为

3 个水准,即水准 I、水准

Ⅱ和水准Ⅲ。 

　　

3.1 水准 I—半概率设计法 

　　这一水准设计方法的特点是

,虽然在荷载和材料强度上分别考虑了概率原则,然而,它把

荷载和抗力分开考虑

,而不是从结构构件的整体性出发考虑结构的可靠度,因而无法触及结构

可靠度的核心

—结构的失效概率,并且各分项安全系数主要依据工程经验确定,所以称其为半

概率设计法。目前我国大部分现行公路桥梁结构和路面结构设计规范所采用的设计理论都属
于这一水准。半概率设计法基本上分为如下

3 个步骤:  

① 按照概率取值原则确定极限状态函

数中抗力变量值和荷载变量

s 的标准值;  

② 半概率地(根据工程实际经验)规定材料设计强度

及设计荷载

;  

③ 由材料设计强度值计算出截面抗力 R,由设计荷载计算出荷载效应,并进行判

断。

 

　　

3.2 水准 —

Ⅱ 近似概率设计法 

　　这是目前在国际上已经进入实用阶段的概率设计法。它运用概率论和数理统计

,对工程

结构、构件或截面设计的

“可靠概率”,做出较为近似的相对估计。我国《工程结构可靠度设计

统一标

(GB50153—2008)及《建筑结构设计统一标准》(GB50068—2001)《铁道工程结构可靠

度设计统一标准》

(GB50216—94)以及《公路工程结构设计统一标准》(GB/T50283-1999)等采

用的以概率理论为基础的一次二阶矩极限状态设计方法就属于这一水准的设计方法。虽然这
已经是一种概率方法

,但是,由于在分析中忽略了或简化了基本变量随时间变化的关系;确定

基本变量的分布时受现有信息量限制而具有相当的近似性

;并且,为了简化设计计算,将一些

复杂的非线性极限状态方程线性化

,所以,它仍然只是一种近似的概率法。不过,在现阶段,它确

实是一种处理结构可靠度的比较合理且可行的方法。本书第三章将对此予以详细讨论。

 

　　

3.3 水准 —

Ⅲ 全概率设计法,对结构采用较精确的概率分析 

　　对各基本变量

,如荷载、材料性能、几何尺寸、计算精度等分别采用随机变量或随机过程

概率模型描述

,求得结构的最优失效概率直接度量结构可靠性。由于对基本变量的客观规律

了解不足

,采用全概率法还存在一定困难。目前仅对某些特殊重要结构如核电站等采用全概

率法进行研究分析。结构系统的可靠度分析

,许多学者对此从不同角度进行了研究,提出了一

些概念和方法。如结构可靠度分析的一阶矩概念及荷载为

Ferry Borges Castanheta 组合情况

下的计算方法问题

;利用系统系数,针对结构各种破坏水平所对应的极限状态不同,计算系统

可靠度并进行结构设计的方法

;利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)法采用重要抽样技术计算结构系

统的可靠度等

,同时,一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之,系统可靠度分析研究内

容丰富

,难度较大。 

　　参考文献：

 

　　

[1] 刘扬.混凝土并拉桥施工期的时变可靠性研究[D].中国优秀博硕士学位论文全文数据

库

(博士),2009,（06）. 

　　

[2] 郑欣.城市道路桥梁常见病害讨论[J].工业技术.2010，(02).