在建筑结构可靠度计算中，随机方法在解决复杂系统高次非线性问题中相对精确，因涉及大量数学运算过程，计算复杂，且变量数目、累积误差、计算机硬件以及数据存贮方式等因素均对分析结果产生较大影响，因此，该方法在复杂结构工程系统分析中并不常用，但是通过本文分析计算，说明了此方法的可行性。 本文主要利用Matlab和Ansys工程软件，对斜拉索管道跨越结构进行了仿真分析，并利用随机方法对结构构件的可靠度进行了计算机模拟，采用方法和分析过程对其它工程具有一定的参考价值。 首先，整体介绍了大中型管道跨越结构、斜拉索管道跨越结构应用历史与现状，着重阐述了当前可靠度研究中的基本理论、方法，合理确定了本文研究的重点内容和方法。 其次，根据相关理论，紧密结合实际工程，对斜拉索管道跨越结构静态特性、抗风、抗震等动态特性、几何非线性、管道缺陷以及结构的失效形式等进行了系统建模、仿真，为分析结构可靠度提供了基本参考依据。 最后，根据Ansys有限元软件仿真分析结果，较合理地确定了构件的失效准则，结合力学分析建立了斜拉索管道跨越结构构件可靠度功能函数，修正了有关文献中部分参数取值以及构件可靠度计算的功能函数；利用蒙特卡罗方法和Matlab仿真软件对斜拉索管道跨越结构可靠度进行了随机模拟与结果分析，针对蒙特卡罗方法在分析多变量、高次非线性复杂问题中的局限性，提出了一种有效的改进方法——基于最优化原理的蒙特卡罗方法。因可靠度计算指标普遍大于规范规定的Ⅰ级可靠度指标，为使结构基本变量更加合理，采用正交试验方法对参数进行了优选，在没有任何试验数据和试验非常困难的情况下，该方法对于分析解决类似工程问题具有一定的理论参考价值。