Fatigue is among the most critical forms of deterioration damage that occurs tosteel bridges. It causes a decline of the safety level of bridges over time. Therefore,the performance of steel bridges, which may be seriously affected by fatigue, shouldbe assessed and predicted. There are several levels of uncertainty involved in thecrack initiation and propagation process; therefore the probabilistic methods canprovide a better estimation of fatigue lives than deterministic methods. Whenthere are recurring similar details which may have correlation with each other andbe regarded as a system, there are distinct advantages to analyze them from asystem reliability perspective. It allows the engineer to identify the importance ofan individual detail or the interaction between details with respect to the overallperformance of the system.

The main aim of this licentiate thesis is to evaluate probabilistic methods for reliabilityassessment of steel bridges, from both a single detail level and a systemlevel. For single details, an efficient simulation technique is desired. The widelyapplied Monte Carlo simulation method provides accurate estimation, however, isvery time-consuming. The Subset simulation method is investigated as an alternativeand it shows great feasibility in dealing with a multi-dimensional limit statefunction and nonlinear crack propagation. For larger systems, the spatial correlationis considered between details. An equicorrelation-based modelling approachhas been proposed as supplement to common simulation techniques to estimate thesystem reliability analytically and significantly reduce the simulation time. Withcorrelation considered, the information of one accessible detail could be used topredict the status of the system.

While reliability analysis aims for a specific safety level, risk analysis aims to findthe most optimal solution. With consequences considered, a risk-based decisionsupport framework is formulated for the selected system, which is presented asa decision tree. It reveals that the decisions based on reliability assessment canbe different from those based on risk analysis, since they have different objectivecriteria.

Utmattning är en av de mest allvarliga nedbrytningsmekanismer som stålbroarutsätts för. Den orsakar en försämrad säkerhet för broar över tid. Därav måstestålbroars tillförlitlighet, som kan påverkas allvarligt på grund av utmattning, bedömasoch förutsägas. Flera olika nivåer av osäkerheter är involverade i initieringoch propagering av utmattningssprickor, varför sannolikhetsbaserade metoder kange en bättre uppskattning av utmattningslivslängden än deterministiska metoder.När liknande detaljer återkommer i en konstruktion och med korrelation mellanvarandra kan dessa betraktas som ett system, för vilket tillförlitlighetsmetoder påsystemnivå kan utnyttjas. Det gör det möjligt för ingenjören att identifiera betydelsenav en individuell detalj eller interaktionen mellan detaljer med avseende påsystemets totala tillförlitlighet.

Det huvudsakliga syftet med denna licentiatuppsats är att utvärdera sannolikhetsbaserademetoder för uppskattning av stålbroars tillförlitlighet, både med avseendepå enskilda detaljer och på systemnivå. För enskilda detaljer eftersträvas en tidseffektivsimuleringsteknik. Den allmänt tillämpade Monte Carlo-simuleringsmetodenger en robust uppskattning, men är mycket tidskrävande. Subset-simuleringsmetodenundersöks som ett alternativ och den visar stor potential när det gäller att hanteraen flerdimensionell gränsfunktion och en olinjär sprickpropageringsmodell. På systemnivåbeaktas den rumsliga korrelationen mellan detaljer. En modelleringsmetodbaserad på konstant korrelation mellan detaljer har föreslagits som komplement tillvanliga simuleringstekniker för att uppskatta tillförlitligheten analytiskt och avsevärtminska simuleringstiden. Genom att utnyttja korrelationen kan informationom en tillgänglig detalj användas för att förutsäga systemets status.

Medan en tillförlitlighetsanalys bedöms mot en specifik säkerhetsnivå används riskanalysenför att hitta den mest optimala åtgärden. Genom att beakta konsekvenserhar ett riskbaserat verktyg för beslutsstöd föreslagits och presenterats i form av ettbeslutsträd. Resultaten visar att besluten baserade på tillförlitlighet kan skilja sigfrån de som baseras på en uppskattad risk, eftersom metoderna har olika målfunktioner.