应用可靠性理论和推行概率极限状态设计,制定相应的设计标准,是当今国内外工程结构发展的必然趋势,也是提高我国工程结构设计水准的有效途径。可靠度设计方法的实质是：将设计中的主要不定性因素加以量化分析,由以经验为主的定性分析阶段进入了以统计数学为基础的定量分析阶段,从定值设计观念向非定值设计观念转变,使工程设计进一步科学化合理化。第二章以北京热力隧道为研究背景,确立以“荷载—结构”力学模型作为北京热力隧道衬砌计算模型。第三章基于响应面法和MATLAB优化工具箱分别计算衬砌结构的荷载效应以及隧道二衬的结构可靠度是本文的重点,为第四章基于分位值法计算极限方程分项系数奠定了坚实的基础。通过第四章的分位值法计算,我们得到了两个很重要的极限状态方程的分项系数,优化了北京热力隧道的承载能力极限状态方程,为我国热力隧道设计规范的转轨提供理论基础和参考数据。文中的结构可靠度计算结合了响应面法与MATLAB优化工具箱算法,分别将响应面法引入热力隧道结构设计中荷载效应分析的环节,将MATLAB优化工具箱应用于结构可靠度计算环节,实现了两者优点的结合,并最终优化了热力隧道承载能力极限状态方程,创造了较好的经济效益。