工程结构可靠度设计与评定的通用概率方法

Probability-based Partial Factor Method is recognized internationally as the main one of reliability design of engineering structures. However, it has been uncovered that the method is lack of enough flexibility and precision of reliability control in the practices in the past near 30 years, consequently, influences the developments of civil engineering to certain extent. Design Value Method being explored internationally possesses high flexibility, but obvious disadvantages are accompanied with in respect of practicability and reliability control precision. According to the demands of developments of civil engineering, the project aims at setting up a new general probability-based method of reliability design and assessment of engineering structures, which could not only get breakthrough in the theory on probability-based combination of actions, optimization of sensitive coefficient, and determination of partial factors, etc., but also improve radically in the practice on the flexibility and reliability control precision of reliability design method, making it possible in structural design that the up-date statistical results be adopted directly, the target reliability index and design working life be selected flexibly, the reliability design method be set up directly for structures of new materials or types. Moreover, it could be applied directly to assess the existing structures, making the assessment of existing structures on the rational bases of reliability theory. At all, the new method is expected to overcome radically the defects of present design methods in respect of flexibility, practicability and reliability control precision, to move forwards the development of engineering structural reliability theory and design and assessment methods，and to meet the demands of developments of civil engineering.

基于概率的分项系数法是国际公认的工程结构可靠度设计的主要方法，但在近30年的实际应用中，该法已暴露出灵活性不足、可靠度控制粗略的缺陷，并在一定程度上影响到土木工程领域的发展。国际上正在探索的设计值法具有很大的灵活性，但在实用性和控制精度方面仍存在明显不足。项目将针对土木工程领域发展的要求，建立新的工程结构可靠度设计与评定的通用概率方法，不仅在作用概率组合、灵敏度系数优化、分项系数取值等方面取得理论上的突破，在工程应用中也将从根本上改进设计方法的灵活性和控制精度，使结构设计中可直接吸收新的统计结果，自由选择目标可靠指标和设计使用年限，直接建立新材料、新型结构的可靠度设计方法，并可直接用于评定既有结构的可靠度，使既有结构的评定亦建立在合理的可靠度理论基础上。该法有望从根本上克服现行设计方法在灵活性、实用性、控制精度等方面的缺陷，推动可靠度理论和设计、评定方法的发展，满足土木工程领域发展的要求。

基于概率的分项系数法是国际公认的工程结构可靠度设计方法。1984年我国率先在国家标准中采用了该法，从根本上克服了过去半概率半经验设计方法的缺陷，但在30多年的实际应用中，该法也暴露出灵活性不足、可靠度控制粗略的缺陷，并在一定程度上影响到土木工程领域的发展，如制约了最新统计结果的应用和新材料、新型结构的推广，限制了业主对目标可靠指标、设计使用年限的不同选择，难以合理用于评定既有结构的可靠度等。国际上正在探索的设计值法具有很大的灵活性，但在实用性和可靠度控制精度方面仍存在不足。.针对目前结构可靠度理论和现行设计方法存在的缺陷，提出基本组合以外的作用随机过程组合方法，克服了目前随机变量组合方法的缺陷，解决了结构可靠度理论中的基础问题；提出结构可靠度设计的基本表达式和分项系数的直接取值方法，形成工程结构可靠度设计的通用概率方法；通过可靠度校准，全面、准确地揭示了现行适用性设计的可靠度控制水平，提出适用性设计的目标可靠指标，并针对新材料和新型结构，提出结构性能概率模型的小样本建模方法，解决了通用设计方法在应用中的问题；利用通用设计方法，提出既有结构的评定方法，使既有结构的评定宜建立于合理的理论基础上；针对既有结构评定的需要，提出抗力和可变作用的小样本统计推断方法，克服了国际标准和欧洲规范中抗力统计推断方法的不足，填补了可变作用小样本推断方法的空白。.研究成果最终形成完整的工程结构可靠度设计与评定的通用概率方法，它在保证实用性的同时，提高了设计方法的灵活性和可靠度控制精度，使结构设计中可直接吸收新的统计结果，自由选择目标可靠指标和设计使用年限，直接建立新材料、新型结构的可靠度设计方法，并可直接用于评定既有结构的可靠度，统一了结构可靠度设计与评定方法，从根本上克服了我国现行设计方法和国际标准中的设计值法在灵活性、实用性、可靠度控制精度方面的缺陷，顺应了土木工程领域发展对设计方法的要求。