目前，结构可靠性研究只停留在结构构件的层次，与实际的工程需要不符。而结构体系可靠度理论的应用可以弥补这一缺陷，将结构可靠性的研究拓展到结构体系的层次，有利于提高可靠性研究的科学性。本文首先介绍了结构可靠性分析理论的基本概念，以及桥梁结构可靠度分析中的主要问题，包括可靠度分析中的不确定性，荷载效应及抗力的概率分布和统计特征，荷载效应的分项和组合等；接着介绍结构系统主要失效模式的识别方法和理论，重点阐述了阶段临界强度分枝约界法和全局临界强度分枝约界法，采用基于系统临界强度的约界准则和约界算法，来考虑结构系统的失效演化历程，将柔性控制边界引入失效模式识别过程，由此找出反映结构系统失效历程的失效树图形；最后对系统可靠度计算方法进行了详细的论述，包括失效模式可靠指标的各种计算方法，以及采用微分等价递归算法和Ditlevsen上下界公式估算结构体系的失效概率。基于以上分析方法，本文对一工程实例(某预应力混凝土梁桥)进行可靠性分析。结合有限元程序对结构建模分析的结果，采用系统临界强度分枝约界准则识别结构系统主要失效模式，并建立结构系统失效树图形；运用JC法计算失效树中各主要失效模式的可靠指标，及各主要失效模式间的相关系数，并以Visual Fortran语言编程实现其具体过程；通过Ditlevsen上下界公式计算出结构体系的失效概率，并与目标可靠指标相比较评估结构系统的安全性，最后将结论与工程结构的实际运营状况相比较，得出本文的分析结果与实际情况是相一致的。由此证明，本文的分析方法是可行且有效的，能够为在建或在役桥梁的可靠性评估提供数值上的依据，为今后的桥梁安全性评估工作起到了一定的借鉴作用。并通过对预应力混凝土梁桥进行分析，在一定程度上反映该类型桥梁的结构系统可靠性分析特点。