充分考虑随机性因素等结构所涉及到各种不确定因素；

3）桥梁工程结构设计准则的多重性。

多重性主要是指桥梁结构正常使用极限状态设计、承载能力极限状态设计及其它特殊功能要
求相联系的极限状态；

4）结构优化目标的多样性。人们对桥梁工程的优化目标主要包括结

构构价、结构运行和维修费用、不同功能的失效概率和失效损失造成的失效损失期望及一些
特点结构功能等；

5）结构设计变量的离散性。这是由施工条件的要求所导致的；6）约束条

件数目的庞大性与性质的复杂性。

 

　　桥梁结构优化设计理念

 

　　结构可靠度最优分配模型分析

 

　　

 在无约束条件下，结构可靠度的最优分配的求解规划如下所示： 

　　

 求：[Ksn] n=1，2，3，….，a， 

　　

 minW=C+L 

　　

 其中 Ksn 是指第 n 个构件的可靠度，a 为构件数量，W 是指目标函数，C 是指结构造

价，

L 是指结构的期望损失。目前，可使用并求得其近似表达式的方法有理论半经验法和经

验统计法。而

C 和 L 在不同的结构和如构件失效的相关性、构件之间的串并逻辑关系等不同

情况的时候它们的表达形式是不相同的。因而，关于

C 和 L 的表达式的寻求目前还在进一

步的研究中。采用这个最优模型中的目标函数

W=C+L，可以将多个目标优化问题转化为一

个目标优化问题，得到极大的简化。通过上面的规划的求解，我们可以找到各个构件的最优
可靠度。

 

　　桥梁结构中的构件优化

 

　　

 由于结构的近期投资和长远效益已经在结构可靠度最优分配模型分析中决策 K*sn（

 

n=1，2，3，….，a）时被考虑，因此，在构件变量的细部优化中我们只需考虑使构件具有
规定可靠度的最小造价

C*n（n=1，2，3，….，a）。结构整体利益指导下的构件变量设计

的数学模型如下所示：

 

　　

 求： X 

　　

 minC(X)， 

　　

 s*t*Ps(X)=P*s。（注：为了一般化，上式中的符号均未加下标） 

　　

 其中，该式中的 X 是指设计变量。找出结构构价和可靠度直接的比较精细合理的函数

关系是另一种解决问题的途径，同时求解出的

C（Ps）也是构件最合理的造价。 

　　桥梁结构整体可靠度的验算

 

　　

 虽然可能的最优目标函数值与桥梁各构件可靠概率可根据可靠度的约束优化模型求解

得出，但这样的求解结果忽略了很多如桥梁结构之间的关联性质及荷载信息等细节，只是
在简化或一定假设中求得，且由桥梁整体可靠概率求出的桥梁各构件可靠概率有时可能会
存在得出的数据不都精确或不是最优或不能满足相关要求等情况。因此，我们需要对桥梁整
体可靠度进行更精确度地验算。而在验算过程中应注意必须重新计算桥梁构件的可靠度。这
是因为桥梁的尺寸或材料等参数可能会在桥梁构件可靠概率发生改变而进行相应的改变，
从而导致桥梁构件刚度和内力也随之改变，即桥梁构件的荷载效应与抗力发生改变。

 

　　结论

 

　　

 近年来，我国桥梁结构关于可靠度理论与优化理论体系正逐渐趋于成熟，不过仍然有

许多实际难题（如构件之间的关联性质、实际结构的组成方式简化等）存在于桥梁结构的可
靠度分析方面亟待解决。此外，还需要一种高效快捷的数值方式来解决桥梁结构优化过程中
存在的验算工作与调整工作。只有这样不断优化桥梁结构设计理念才可提高桥梁工程质量，
巩固桥梁结构，并提供一个经济、适用、安全的桥梁。