工程结构体系所受外力的大小和形式决定了体系中各构件截面的设计。但重大工程结构,如大跨桥梁,由于其设计寿命很长,期间会遇到极端气候条件、突发生自然灾害、特殊环境的腐蚀、车辆船舶的撞击等不利因素。这些不利因素在寿命期内很容易导致桥梁体系局部损伤,致使桥梁的承载力下降。如果在设计阶段没有考虑局部破坏对结构体系的影响,某些局部破坏会导致结构连续倒塌。因此,在设计阶段应采用冗余度理论评估桥梁体系在局部破坏发生后的承载能力是非常必要的。主要的研究内容和成果如下:(1)阐述了冗余度基本原理、在结构设计中的应用及发展现状;(2)叙述了冗余度在土木工程领域的基本概念,分别研究了构件冗余度和结构冗余度,并分别列举了几种评估冗余度的指标。(3)分析某六层框架模型的抗震冗余度,结果表明底下三层是框架结构的薄弱部位。对比了加大底下三层柱、梁截面面积和加强底下三层柱、梁材料强度两种优化方案,第二种优化方法更高效。(4)建立基于应变能的冗余度指标,并分析某简易桁架桥模型中易受初始损伤的构件。通过连续倒塌分析找到桁架桥体系中的关键构件及其失效路径。提出当某些构件的初始损伤不易避免时,可根据体系失效路径加强路径中某一构件来阻止连续倒塌的优化方法。(5)对某桥梁结构模型进行极限承载冗余度和局部破坏冗余度分析,评估桥梁结构在超载情况以及局部破坏发生后承载的能力。根据分析结果加强部分关键构件后桥梁模型的极限承载冗余度和局部破坏冗余度满足要求。