土木工程学科前沿(16)

确定因素或随机因素的综合影响研究，例如哥伦比亚大学、麻省理工学院、斯坦福大学和依利诺斯大学等的研究成果。为了从设计方法本身更好地体现三个方面的随机性，可靠性方法具有更大的优越性，正在逐步代替极限状态法，并且进一步演化出基于性能的可靠性方法(Performance-based Reliability)、基于功能的可靠性方法(Function-based Reliability)和基于全寿命经济性的可靠性方法(Life-Cycle-Cost based Reliability)等等[24]。可靠性设计的前提是所有随机变量的概率密度函数、特别是其尾部分布都是精确知道的，而实际工程中的很多随机变量未必能做到这一点，最好的方法就是采用模糊逻辑理论。1956年，L.A. Zadeh发表了第一篇关于模糊集合的论文[25]，尽管土木工程领域是最早引入模糊集合理论的，但直到今天仍鲜有工程应用的报道，J. Yen和R. Langari预测模糊逻辑方法将很快会在结构设计中得到应用，并逐步推广[26]。

2.3 桥梁分析中的计算机应用

在二十世纪上半叶的前计算机时代，桥梁分析主要采用平面结构力学的影响线加载方法计算，而空间和非线性分析则采用“荷载横向分布系数”和近似解析方法。到了二十世纪下半叶，随着数字计算机的出现，结构分析理论和方法发生了本质的变化，诞生了以离散结构模型和矩阵运算方法为代表的有限元或边界元数值计算方法。有限元法与计算机的结合，一方面不再需要对计算模型进行简化就可以求得结构各个部位的计算结果，另一方面极大地提高了结构分析的精度和效率。

随着有限元法和计算机应用的不断推广，开发和运用功能齐全的桥梁分析计算机程序成为结构受力分析的关键。从70年代起，国际上先后推出了多种桥梁分析软件，比较著名的有：SAP软件、ANSYS软件、ADINA软件、ABAQUS软件、NON-SAP软件等等；国内从80年代起，着手进行桥梁分析软件的商业性开发，比较有影响的是由同济大学开发的交通部JIBCADS软件、BAP软件和“桥梁博士”软件等。

现有桥梁结构有限元分析一般采用空间杆系单元模型，在杆件截面内力计算的基础上，通过计算平均边缘应力进行强度验算。然而，1997年宁波招宝山斜拉桥在悬臂施工中的破断事故告诉我们：桥梁断面中的应力具有显著的空间分布效应和非线性效应，并且随着结构跨度和断面宽度的增加而增大，这使某些部位的实际应

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