在20世紀(jì)中期，由于工業(yè)化迅猛發(fā)展，各國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，與此同時(shí)，土木工程結(jié)構(gòu)的耐久性和使用壽命問(wèn)題日益突出。由于對(duì)結(jié)構(gòu)性能演化的認(rèn)識(shí)不足，使得部分結(jié)構(gòu)性能過(guò)早退化，威脅結(jié)構(gòu)安全并浪費(fèi)社會(huì)資源。國(guó)內(nèi)外結(jié)構(gòu)工程師們深知結(jié)構(gòu)使用壽命的重要性，提出了一套與結(jié)構(gòu)目標(biāo)使用年限有關(guān)的設(shè)計(jì)方法：容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法、破壞強(qiáng)度設(shè)計(jì)法和極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法。目前基 于概率理論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)后為大多 數(shù)國(guó)家所采用。但該方法僅滿足結(jié)構(gòu)在施工完成后 的狀態(tài)，引入了目標(biāo)使用年限對(duì)荷載的影響，但未考慮結(jié)構(gòu)性能退化問(wèn)題。
為此，有關(guān)研究人員提出采用基于隨機(jī)過(guò)程的可靠性分析方法。基于隨機(jī)過(guò)程意味著在考慮時(shí)變 性的影響下，引入結(jié)構(gòu)抗力退化的時(shí)變概率模型。 然而到目前為止，對(duì)環(huán)境與荷載作用下各類結(jié)構(gòu)的 性能演化機(jī)理尚缺乏深入的認(rèn)識(shí)。因此基于已有構(gòu) 件抗力預(yù)測(cè)模型的可靠性分析結(jié)果與真實(shí)情況有所 偏差。此外，不同學(xué)者針對(duì)各自的抗力退化模型提出了不同的時(shí)變可靠性分析計(jì)算方法，如穿越法、 時(shí)不變可靠度串聯(lián)體系法、以及蒙特卡羅模擬法等。 其中，穿越法和時(shí)不變可靠度串聯(lián)體系法或是不適 用時(shí)變可靠度計(jì)算，或是受限于特定的極限狀態(tài)方 程的表達(dá)形式。盡管蒙特卡羅模擬法不受限于隨機(jī) 物理系統(tǒng)以及極限狀態(tài)方程，且應(yīng)用最為廣泛，精度較高，但是計(jì)算相對(duì)耗時(shí)。
目前，土木工程結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)全壽命可靠性的研 究方向有：
（1）時(shí)變可靠性分析方法改進(jìn)，主要有基于泊松計(jì)數(shù)過(guò)程等隨機(jī)過(guò)程模型的時(shí)變可靠度計(jì)算的解析法，以及基于蒙特卡羅模擬的隨機(jī)模擬法， 以克服直接模擬法帶來(lái)的高昂計(jì)算成本，以及小 概率事件抽樣面臨的困難。此外還有基于概率守 恒原理的概率密度演化方法的時(shí)變可靠度計(jì)算方 法等。
（2）結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時(shí)變狀態(tài)函數(shù)的改進(jìn)，如考慮鋼筋銹蝕速率的時(shí)變性、鋼筋腐蝕電流密度分布及鋼筋銹蝕形態(tài)的不均勻性的銹蝕鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的時(shí)變可靠度計(jì)算，考慮復(fù)雜結(jié)構(gòu)失效模式轉(zhuǎn)換的 等效極值事件建立及可靠度計(jì)算等。
（3）基于時(shí)變可靠性的結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)全壽命設(shè)計(jì)理論與維護(hù)技術(shù)。 土木工程結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)全壽命可靠性的核心論文數(shù)為 215 篇，核心論文的篇均被引頻次為20.65。核心論文產(chǎn)出排名前三的國(guó)家 / 地區(qū)為中國(guó)、美國(guó)和意大利，其中中國(guó)發(fā)表論文占比為 33.49%（其中港澳占 9.7%）， 是該前沿的主要研究國(guó)家之一。篇均被引頻次排名前五的國(guó)家 / 地區(qū)為法國(guó)、英國(guó)、新加坡、美國(guó)和意大利，其中中國(guó)作者所發(fā)表的論文篇均被引頻次 為 21.15，略高于平均水平，說(shuō)明中國(guó)學(xué)者在該前沿的研究工作也逐步受到了關(guān)注。從排名前十的核心論文產(chǎn)出國(guó)家 / 地區(qū)合作網(wǎng)絡(luò)來(lái)看， 除捷克之外，論文數(shù)量排名前十的國(guó)家 / 地區(qū)之間有較為密切的合作關(guān)系。
根據(jù)核心論文的產(chǎn)出機(jī)構(gòu)情況， 該前沿排名前三的產(chǎn)出機(jī)構(gòu)為中國(guó)的湖南大學(xué)、大連理工大學(xué)和同濟(jì)大學(xué)。從排名前十的核心論文產(chǎn)出機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)來(lái)看，機(jī)構(gòu)間合作不甚緊密。
施引核心論文產(chǎn)出前五的國(guó)家 / 地區(qū)為中國(guó)、 美國(guó)、意大利、英國(guó)和澳大利亞， 施引核心論文產(chǎn)出前三的機(jī)構(gòu)為中國(guó)湖南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)和美國(guó)理海大學(xué)。
根據(jù)論文的施引情況來(lái)看，核心論文產(chǎn)出國(guó)排 名前五的國(guó)家 / 地區(qū)施引核心論文數(shù)也比較多，其中中國(guó)施引論文數(shù)排名第一，說(shuō)明中國(guó)學(xué)者對(duì)該前沿的研究動(dòng)態(tài)保持比較密切的關(guān)注和跟蹤。
綜合以上統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，在土木工程結(jié)構(gòu)與系 統(tǒng)全壽命可靠性研究前沿，我國(guó)目前處于領(lǐng)跑的態(tài)勢(shì)，建議我國(guó)繼續(xù)加大在該前沿前沿的研究投入， 保持該前沿在世界上的領(lǐng)先水平。
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