服役工程结构可靠性评估及应用

上述方法中得到的结论是工程结构系统的可靠指标或失效概率，下面结合现行的鉴定标准中的分级标准对复杂结构系统的可靠性进行等级的评估。由于λi（i＝1，2，…，n）已考虑了Ri之间的相关性，故式（8.32）中的Ri之间是相互独立的。根据本章第8.2节的思路，按式（8.29）和式（8.32），结构体系可靠度和一级子系统评级的判断关系为：

同理，有：

同样，可从三级子系统（或构件）的计算可靠度（或评估等级对应的可靠指标）对二级子系统进行分级评估。用这种方法对复杂的工程结构系统的可靠性等级评估，比计算系统的失效概率来得简单，比较实用而且可操作，其中既定量化，又不失专家经验性。对于水利工程中的较复杂的结构系统，如水闸系统的评估就不可能直接计算其系统可靠度或失效概率，而鉴定的标准又定性的［281］，使用该方法可较好地解决这一问题。下面以一例题验证该评估方法和结论。

【例8.3】进行某水闸系统的可靠性评估［136］。按层次分析法，将水闸系统分成钢闸门、闸室、上游和下游防冲设施、启闭系统及其他设施等4个子系统，n＝4。重要性系数λi由层次分析法给出，为λi＝（1.0000，0.7703，0.2286，0.1513）T；一级子系统的失效概率计算得P（Ri）＝（1.5037×10－2，1.1580×10－4，3.0780×10－4，0.1566×10－4）T。用式（8.32）直接计算的系统可靠度（失效概率），计算得该系统可靠度为β＝2.165，属于严重老化，应立即采取补强加固措施。(www.xing528.com)

下面按上述的结构系统可靠性等级评估方法计算，设βau＝3.1，βbu＝2.7，βcu＝2.3。由一级子系统的失效概率，可得到式（8.33）中的βi＝（2.1695，3.6818，3.4247，4.1637）T，相应的φ（βi）＝（3.7448×10－2，4.5437×10－4，1.1327×10－3，6.8626×10－5）T。计算的结果是：ΔN＇A＝－3.4574×10－2＜0，ΔN＇B＝－1.9320×10－2＜0，ΔN＇C＝－4.0935×10－3＜0，可知，该水闸系统属于D级。按计算的可靠指标，如果要求系统可靠指标与一级子系统的可靠指标相同，有β＝2.165＜βcu＝2.3，也是属于D级，即上述方法得出的结果与系统可靠度计算的结论是一致的。

如果取βbu＝2.7和βcu＝2.1，则ΔN＇C＝3.5202×10－3＞0，那么该水闸结构系统属于C级；按计算的可靠指标进行比较，因为计算的β在2.1＝βcu＜β＝2.165＜βbu＝2.7范围，也属于C级，结论相同。

以上的分析方法，原则上可以适用于结构的安全性、适用性和耐久性的评价，因为计算中并未涉及其中的子单元（或构件）的可靠指标（或失效概率）的含义，可以是安全性也可以是耐久性等可靠指标。子系统的可靠指标可以根据上述方法进行分级，然后给出各级相应的可靠指标来参与上一级系统的分级评定。