服役工程结构可靠性理论与应用

就简单的结构体系而言，其预定要完成的功能一般比较明确，能否完成也有比较明确的界限，可用可靠度来度量；而对比较复杂的结构体系，尽管可以用体系的失效概率评价其可靠性，但由于系统的功能与各子系统（或结构的构件与部件）的功能关系复杂等原因，用简单的体系可靠度来表述是困难的。因此，复杂工程结构可靠性评估比构件或简单的结构要复杂得多，尤其是涉及到基于可靠度的系统可靠性评估问题。工程人员更关心结构整体的可靠性和工程结构系统整体的可靠性问题，因此，服役结构可靠性理论应用研究的目标之一是建立定性分析与定量计算结合的工程结构可靠性鉴定理论，为工程维修加固等决策提供重要的理论依据。国内外关于服役结构的鉴定方法可以归纳为三类［6，12］，即经验法［4～6］、实用法和概率法［138～140］。

经验法是初始研究阶段的方法［122，141～143］，如有的研究基于可靠性的经典定义，根据直接构件贡献值及失效概率，用功能指标法实现结构体系的分级评价，并考虑到了构件对功能的不同影响。不过，其中的功能指标基本上是基于经验而非理论计算，严格来说属于经验法［141］；基于现有的鉴定标准对建筑结构可靠性的评价等［142，143］。在传统经验法的基础上，利用现代检测手段和计算工具获得结构的各种技术参数，由此而评定结构（及系统）可靠性方法属于实用法。其中，模糊综合评估方法广泛地应用于服役工程结构（旧有结构）的可靠性评估和鉴定中，但早期的研究并未直接与工程结构的构件或系统可靠度联系起来，如改进的三级模糊综合评判法［4，6，7，115］。近年来，则利用随机和模糊动态可靠度理论，建立比较严格的评估理论体系［57，144，145］，文献［146］还利用最小二乘法准则提出了一个加权平均型、多目标多人对现役建筑结构性能评价的方法。(www.xing528.com)

基于可靠度理论的概率评估法，是对影响结构可靠性的各种不确定因素，运用概率论与统计学原理而进行的定量分析方法。应该说，这种概率法更接近实际情况，而且与当前结构设计标准相协调（相当于水准Ⅱ，即近似概率法）。这一方法可以考虑安全水平要求和加固（维修）费用，并将失效概率与安全等级联系起来［147］；将构件计算的失效概率与安全等级联系起来，使定量计算与定性分析结合［139，140，148］。这些研究是目前的重点研究方向，但其检测复杂而且工作量大，还没有规范规程可遵循，大多处于探索阶段。近年来国外的研究成果中值得关注的是，除建立相关的评估和计算理论外，服役的大型工程结构系统的可靠性鉴定越来越多地重视和依赖于现场损伤诊断（健康检测）参数，并形成相应的计算机评估检测与鉴定程序，而且应用的范围也更广泛。如对旧有供水管网的可靠性评估［149］；对现有桥梁及水库工程基于危险性评估的原理及方法的研究［150，151］；利用神经网络方法评估已有桥梁的下部结构及桥梁系统的性能［152］；基于可靠性的海岸工程结构系统危险性评估［153，154］，以及结合计算的可靠度对旧有钢桥的评估等［155］。