传统桥梁设计理念下,人们往往只重视桥梁的初始建造成本而忽略后期的维护,在之后的实践中发现大量桥梁后期服役过程中出现严重损坏。甚至,某些桥梁的维护成本超过了其本身初始造价,造成了资金的大量浪费。于是在认真总结经验的基础上,有学者提出了基于寿命周期成本的全寿命设计理念。这种全新的设计理念在桥梁设计之初不仅考虑初始建造成本,而且还会考虑到今后的维护成本。由于维护成本在寿命周期成本中占据重要地位,研究桥梁维护方案和其相应的维护成本很有必要,这对于桥梁管理有积极的指导意义。本文在前人研究的基础上,发展和丰富了桥梁结构的高次非线性劣化模型,导出了不同维护条件下结构的维护模型。通过与理论计算结果对比分析验证了本文劣化模型的可行性。本文主要的研究工作和结论包含以下几点:1.从动态可靠度角度出发分析桥梁结构的性能,结合工程实例分别计算了在一般运行状态和密集运行状态下原设计和全寿命设计的可靠指标变化规律。计算结果显示,在全寿命设计下结构初始可靠指标大于原设计初始可靠指标,且劣化到目标可靠指标的时间相比原设计也得到了延长。表明全寿命设计理念下结构的性能得到了提升,劣化也更缓慢,有利于结构后期维护工作。2.本文发展和丰富了结构可靠指标和条件状态指标的双非线性劣化模型,其中,以可靠指标劣化模型研究为主。利用蒙特卡罗模拟方法对提出的劣化模型进行模拟分析,并与理论计算结果对比,分析结论表明该劣化模型的劣化趋势与理论计算趋势一致。根据不同的维护策略,结合本文劣化模型推导了各个维护策略下结构任意时刻可靠指标和状态指标的计算公式,并得到了相应的维护模型。3.本文非线性劣化模型的模拟结果与线性劣化模型和指数劣化模型进行对比分析,表明高次非线性劣化模型相比线性劣化模型更符合桥梁实际工作中劣化。指数劣化模型的模拟结果比理论计算结果到达目标可靠指标的时间更延后,则模拟结果延缓了结构实际工作中的劣化,对结构安全不利。本文的高次非线性劣化模型的结果比理论计算结果提前到达目标可靠指标,这表明本文的模型比线性劣化模型和指数劣化模型都更适于描述结构的劣化规律。4.结合实际维护活动分别研究了单一维护活动和组合维护活动对结构可靠指标的影响及相应维护成本。结果显示,不管是基于性能控制的完全维护还是预防性维护都不能满足结构可靠性能安全和维护成本降低的双目标要求,而采取组合维护的方案后,研究结果显示达到了性能和成本的双目标要求。