作者簡(jiǎn)介：張麗蘭（1978.08-），女，吉林省松原市人，研究生學(xué)歷，講師，高級(jí)工程師，結(jié)構(gòu)工程專業(yè)。

摘要：近些年來我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)可靠性的研究取得了極大的進(jìn)展，為我國(guó)土木工程的進(jìn)一步發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。但是土木工程結(jié)構(gòu)可靠性水平仍然不高。本文系統(tǒng)的闡述了影響我國(guó)土木工程可靠性的諸多因素，并提出了切實(shí)的解決辦法，旨在進(jìn)一步提高土木工程結(jié)構(gòu)的可靠性，為我國(guó)土木工程的進(jìn)一步發(fā)展提供一定的理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：土木工程結(jié)構(gòu)；可靠性；結(jié)構(gòu)性

1.影響工程結(jié)構(gòu)可靠性的因素

所謂的工程結(jié)構(gòu)主要由相關(guān)材料構(gòu)成的各種建筑物和構(gòu)筑物。自從我國(guó)在建設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的規(guī)范體系過程中將結(jié)構(gòu)可靠性理論融入了進(jìn)來之后，我國(guó)國(guó)內(nèi)開始先后展開了有關(guān)于結(jié)構(gòu)可靠性的研究，并取得了極大的進(jìn)展，促進(jìn)了我國(guó)結(jié)構(gòu)工程的進(jìn)一步發(fā)展。在土木工程的施工過程中，影響其結(jié)構(gòu)可靠性的因素有很多，具體來說，主要包括以下幾個(gè)方面：

首先，在工程施工的全過程中事故的發(fā)生具有隨機(jī)性的特點(diǎn)。眾所周知，并不是所有的事故都有與之相對(duì)應(yīng)的原因存在，也就是說，事故的發(fā)生以及原因有的時(shí)候未必存在必然的因果關(guān)系，這就在一定程度上加大了工程施工事件發(fā)生的不確定性，在工程的設(shè)計(jì)施工過程當(dāng)中，我們很難充分預(yù)料到事件的發(fā)生，如果從數(shù)學(xué)理論上來看事物發(fā)展的不確定性，我們可以將其視為隨機(jī)性，想要研究是事物的隨機(jī)性我們可以通過一定的數(shù)學(xué)方法來解決，通用的數(shù)學(xué)方法有概率論、隨機(jī)過程和數(shù)理統(tǒng)計(jì)。[1]

其次，工程結(jié)構(gòu)的模糊性也是影響工程結(jié)構(gòu)可靠性的因素之一。對(duì)于客觀事物人們總是很難進(jìn)行客觀的、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，造成這種現(xiàn)象的原因主要包括兩個(gè)方面，一方面是客觀事物因果關(guān)系隨機(jī)性，另一方面是客觀事物摸棱兩可的模糊因素。隨著相關(guān)研究的不斷深入，模糊集合論創(chuàng)立，以往我們也是按照隨機(jī)性來對(duì)待事物的不定性習(xí)慣，將模糊性引進(jìn)來后，以概率度量的結(jié)構(gòu)可靠性將改為模糊概率來度量。

最后，影響土木工程結(jié)構(gòu)可靠性的因素還包括工程結(jié)構(gòu)理論的不完善性。工程結(jié)構(gòu)理論并不是一個(gè)單一理論，它是有諸多理論相互聯(lián)系、相互作用而逐步產(chǎn)生的具有特定功能的有機(jī)整體。[2]在描述掌握事物知識(shí)完善程度的過程中，人們通常用顏色來進(jìn)行，一般情況下，會(huì)將其分為三類，這三類分別是白色系統(tǒng)，黑色系統(tǒng)以及灰色系統(tǒng)，現(xiàn)階段我們還沒有形成成熟的數(shù)學(xué)方法來處理知識(shí)的不完善性。在工程施工建設(shè)過程中，僅僅通過那些具有豐富經(jīng)驗(yàn)的工程專家通過引入經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的形式對(duì)工程結(jié)構(gòu)的不確定性進(jìn)行評(píng)估。

2.工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究

國(guó)際上的結(jié)構(gòu)可靠性基本理論研究起始于20世紀(jì)20年代，隨著研究水平的提高，逐步擴(kuò)展到了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的諸多方面，我國(guó)也不例外，我國(guó)將大量的研究成果應(yīng)用在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中，取得了很好的效果。不僅如此，我國(guó)還進(jìn)一步加大了對(duì)工程可靠性的研究，并作了大量的資料搜集以及數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)工作，在做上述工作的過程中，我國(guó)積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并逐步產(chǎn)生了基于隨機(jī)可靠性理論的我國(guó)土木建筑工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范改革的標(biāo)準(zhǔn)，在這一標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，相關(guān)研究者還對(duì)土木工程的工程技術(shù)人員所使用的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了大規(guī)模的修訂，從而極大地提高了我國(guó)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的水平。

3.工程結(jié)構(gòu)可靠性的一般理論研究

近些年來，我國(guó)進(jìn)一步加大了對(duì)工程結(jié)構(gòu)可靠性的研究力度，具體來說研究主要可以分為四個(gè)方面，四個(gè)方面分別是結(jié)構(gòu)體系可靠性研究、結(jié)構(gòu)抗震可靠性研究、巖石工程的可靠性研究以及結(jié)構(gòu)疲勞可靠性研究。

首先，土木工程結(jié)構(gòu)體系可靠性的研究。近些年來，在我國(guó)五大工程部門中結(jié)構(gòu)可靠度理論得到了廣泛的應(yīng)用，眾所周知，想要進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)體系的可靠度僅僅依靠局部原件對(duì)某種失效形態(tài)進(jìn)行度量是難以取得較好的效果的。因此，從實(shí)際上來說，我國(guó)現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中的土木工程結(jié)構(gòu)的目標(biāo)指標(biāo)是針對(duì)土木工程結(jié)構(gòu)的失效模式來實(shí)施的。全國(guó)工程結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)為了能夠進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)規(guī)范的質(zhì)量水平，于1986年在制定的科研項(xiàng)目中給予了體系可靠度高度的重視，并將土木工程的結(jié)構(gòu)體系的相關(guān)內(nèi)容的可靠度以課題的形式鼓勵(lì)相關(guān)研究者進(jìn)行研究，這在一定程度上促進(jìn)了我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)體系可靠度理論的進(jìn)一步發(fā)展。[3]

其次，土木工程結(jié)構(gòu)抗震可靠性的研究。在設(shè)計(jì)工程結(jié)構(gòu)的過程中，相關(guān)研究者應(yīng)當(dāng)著重考慮動(dòng)態(tài)的作用，例如我們常見的地震、強(qiáng)風(fēng)、波浪力等，這些我們常見的波浪力、強(qiáng)風(fēng)以及地震的發(fā)生不論是從時(shí)間和空間上來說都是隨機(jī)的，不僅如此，隨著時(shí)間的不斷變化，該類事件作用的強(qiáng)度也會(huì)隨機(jī)的發(fā)生變化。正因如此，現(xiàn)階段我國(guó)開始不斷的關(guān)注土木工程結(jié)構(gòu)抗震可靠性的研究，通常情況下，對(duì)抗震可靠性的分析主要采用以下兩種方式，一是首次超越分析方法；二是低周疲勞破壞分析方法，通常沿用結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力的允許值對(duì)首次超越的界限進(jìn)行彈性分析，運(yùn)用延性系數(shù)對(duì)其進(jìn)行彈塑性分析。近些年來，部分學(xué)者根據(jù)界限假定具有的某種分布、某種概率提出了考慮界限模糊性的觀點(diǎn)。這些方法是值得我們學(xué)習(xí)的，也是具有嚴(yán)懲意義的。[4]

再次，土木工程中巖石工程的可靠性研究。80年代初，我國(guó)開始重視土木工程中巖土工程中應(yīng)用概率統(tǒng)計(jì)方法所存在的問題。相關(guān)學(xué)者在國(guó)家的號(hào)召下，也開始對(duì)該問題進(jìn)行了深層次的研究，通過近些年來的不斷發(fā)展，對(duì)于巖石工程的相關(guān)研究獲得了以下成果：（1）對(duì)于巖石工程的概念的研究得出了一定的結(jié)論，雖然，對(duì)此方面的研究數(shù)量還相對(duì)較少，但是研究成果還是十分寶貴的。（2）對(duì)于巖石工程中的巖土參數(shù)進(jìn)行了估計(jì)，在整個(gè)巖石工程的研究當(dāng)中，該研究方法是最為重要的一點(diǎn)，以該方面為課題的學(xué)術(shù)論文約占四分之一。（3）相關(guān)學(xué)者創(chuàng)造性的在各類巖土工程中引進(jìn)了可靠性方法，例如計(jì)算分析方法等，除此之外，還包括一些隨機(jī)的方法，例如有限元、高階矩、Monte一Carlo等?，F(xiàn)階段，雖然對(duì)上述研究還沒有實(shí)際應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，但是，在未來的幾年內(nèi)，這些研究的實(shí)用化勢(shì)必會(huì)得到一定的發(fā)展。

最后，土木工程中結(jié)構(gòu)疲勞可靠性研究。近年來隨著相關(guān)建筑物承受疲勞荷載的結(jié)構(gòu)物的發(fā)展以及結(jié)構(gòu)可靠性理論的應(yīng)用，該問題得到了學(xué)術(shù)界的高度重視，例如：我們創(chuàng)造性的研究了以可靠性理論為基礎(chǔ)的不穩(wěn)定重復(fù)荷載下的混凝土受彎構(gòu)件的疲勞可靠性設(shè)計(jì)問題，不僅如此，在國(guó)家相關(guān)部門的支持下，中國(guó)建筑科學(xué)研究院、冶金部建筑研究總院等等單位進(jìn)一步加大了在等幅荷載下混凝土受彎構(gòu)件斜截面和正截面的試驗(yàn)研究，為相關(guān)研究奠定了一定的理論基礎(chǔ)。

結(jié)束語(yǔ)

總而言之，近些年來，土木工程的可靠性得到了相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注，并給予了大量的研究，雖然，部分研究成果還沒有落實(shí)到實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，但是，我們有理由相信，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，土木工程水平的進(jìn)一步提高，相關(guān)研究成果必然會(huì)逐步應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中，為土木工程的進(jìn)一步發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。（作者單位：吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院）

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國(guó)藩，貢金鑫，趙尚傳.我國(guó)土木工程結(jié)構(gòu)可靠性研究的一些進(jìn)展[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，03：253-258.

[2]姚明初.工程結(jié)構(gòu)疲勞可靠性的研究進(jìn)展[A].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)可靠度委員會(huì).工程結(jié)構(gòu)可靠性——中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C].中國(guó)土木工程學(xué)會(huì)橋梁及結(jié)構(gòu)工程學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)可靠度委員會(huì)，1987：21.

[3]劉雨函.土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展[J].門窗，2014，06：445.

[4]李明，郝健，周桃玉.土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展[J].交通科技，2008，06：26-29.