服役工程结构可靠性理论及应用调研

由于自然环境与使用环境的作用，服役（现有）工程结构在使用中已经受各种荷载的考验，并或多或少会存在不同程度的各种损伤或缺陷，人们关注这些工程结构目前的状态及今后的可靠性，从而形成了服役结构（或称为在役结构，Existing Structures）的可靠性分析理论。服役工程结构可靠性研究是目前工程结构可靠性研究中最重要的问题之一，这与其应用的工程背景和社会经济发展的水平有关［37～42］。事实上，在工程结构全寿命过程中，结构的参数都是具有随机性、模糊性或未确知性的变量，以结构可靠度来评定现有工程结构的性能，既能合理地反映这些不确定性，也能与现行的各类结构设计规范的理论基础相协调。现行的结构设计规范，从荷载抗力因子设计（LRFD：LoadandResistance FactorDesign）的水准Ⅰ的方法转为半概率半经验的、由可靠性方法来处理其中的变量不确定性的水准Ⅱ方法［9，16］，而工程结构可靠性的现有鉴定方法都属于经验鉴定方法［12］，其与结构设计方法的理论基础是不同的。因此，服役工程结构可靠性理论的研究既有其理论上的重要意义，也有其现实意义。

工程结构的全寿命过程包括3个主要阶段，即建成后初期使用阶段、正常使用阶段和老化破坏阶段。施工阶段、建成后初期使用阶段以及老化破坏阶段是结构寿命过程中平均失效率较高的阶段，也是服役结构可靠性研究较少的、难度较大的阶段。在初期使用阶段，可能由于设计缺陷及构造和使用不当等原因，失效风险很大；但这些问题一般是局部性的，一旦及时发现和处理之后，结构可进入正常使用阶段。因此，正常使用阶段和老化阶段的结构性能如何，其使用寿命多长，何时及如何维修加固等，则是服役结构可靠性研究的范畴，也是使用者及工程技术人员所关注的问题。服役结构与拟建结构的可靠性分析，在方法上不应有本质的不同，但因服役工程结构的一些自身特点（如已使用多年后的结构功能改变，构件截面变化或作用已改变，已经历验证荷载等），其可靠性分析方法不能简单套用拟建结构的可靠性分析方法。目前，人们对服役结构可靠性分析的认识水平尚处于初步阶段，还有许多问题有待解决［37，38，42，43］。(www.xing528.com)

服役工程结构的可靠性分析，是建立在现有信息的基础上，对未来服役期内的结构特性进行的推断和评估。结构现有信息的统计处理、变量不确定性的描述、可靠度的计算方法及鉴定评估方法等，都是服役工程结构可靠性理论和应用的研究范围。服役工程结构可靠性理论的研究始于20世纪70年代的发达国家，我国则最早始于20世纪80年代，其早期的发展过程和应用情况在有关文献中给予了详细介绍［12，15，38～42］。按照工程结构可靠性理论发展规律和主要研究范围，该领域目前在变量不确定性描述、基本计算理论和应用等方面取得了一定的研究进展。