結構可靠度分析

一般過程進行結構可靠度分析一般分三個步驟。

①收集與結構可靠度有關的隨機變數(如風荷載、波浪荷載、地震荷載等)的試驗、觀測資料，進行統計分析，得出各隨機變數的統計量（均值、標準差和分佈類型）。

②計算結構的荷載效應，確定抗力，建立極限狀態方程。荷載效應 S可以是結構的應力、應變、內力、位移等，它們可用力學分析方法求得。結構抗力 是結構抗禦破壞或變形的能力，如材料的屈服極限、構件截面的承載能力、容許的位移或變形等。和都是隨機變數。它們的均值和標準差分別為、和、。設功能函數。當,表示結構失效；,表示結構可靠；,表示結構處於極限狀態。此式稱為極限狀態方程。

③根據隨機變數的統計量和極限狀態方程可以計算；的失效概率;的可靠概率，即可靠度。和兩者是互補的，即。工程上採用可靠指標β作為設計的依據。對於、都是正態分佈的情況有：

與有一一對應的關係。，為的標準化正態分佈函數。在設計規範中，一般規定了適用於各種條件下的目標可靠指標值。

分析方法結構可靠度分析方法主要有三種。

①一次二階矩法：採用隨機變數的均值和方差作統計參數，並對極限狀態方程在某點用泰勒級數展開近似地取一次項，來求結構可靠度。此法只適用於各個隨機變數都是正態分佈或對數正態分佈的情況。

②JC法：即結構安全度聯合委員會提出的近似方法，可用於隨機變數為任意分佈情況下的可靠度分析，其基本點是通過當量正態化處理，用正態分佈來代替原來的任意分佈，然後再用一次二階矩法求解可靠度。此法在國際上應用較為廣泛。

③蒙特卡羅法：又稱統計試驗法或概率模擬法，屬漸近法。此法通過對隨機變數進行隨機抽樣，代入功能函數式中考察結構是否失效，從而求得結構的失效概率和可靠度。此法需進行大量隨機取樣，計算工作量很大，需要編製程序在電子計算機上計算。

應用與發展 結構可靠度分析方法已在房屋、鐵道、公路、水利等工程結構的設計規範編製中廣為應用。一些重要的水工結構，如重力壩、拱壩和高樁碼頭等結構的安全度也採用了可靠度方法進行設計或校核。

結構可靠度分析正朝著結構動力可靠度、結構疲勞可靠度、結構斷裂可靠度、結構體系可靠度、基於可靠度的結構優化設計，以及考慮模糊因素的廣義可靠度等方向發展。

參考書目

趙國藩等編著：《工程結構可靠度》，水利電力出版社，北京，1984。

A.H-S.Ang and W. H. Tang, Probability Concepts in Engineering Planning and Design, Vol.1,2,John Wiley & Sons,New York,1975,1984.