桥梁结构中存在着许多不确定变量及多种失效模式,当需要同时处理多失效模式下的随机变量与区间变量时,结构的可靠性分析就会有些困难。因此建立一种能够分析多失效模式下的混合可靠性模型及应用在桥梁评估和结构优化设计上是很有必要的。本文以混合可靠性模型为基础,对考虑多失效模式下的混合可靠性模型及结构优化设计进行分析。本文主要研究内容如下:(1)针对多失效模式下同时含有随机参数与区间参数的可靠性问题,建立体系混合可靠性模型,由于各个失效模式是相互关联的,运用线性相关度求解法算出相关系数构成的矩阵,提出多失效模式下的串并联体系混合可靠度的计算方法。(2)基于结构质量的随机可靠性优化方法,提出结构质量的混合可靠性优化设计方法,考虑到结构的随机和区间两种因素的影响,在满足某些约束条件下,通过概率非概率混合计算得出最优解。针对结构费用的混合可靠性优化设计问题,采用序列近似规划法对优化问题进行求解,并验证该方法求解混合可靠性优化设计问题的高效性和准确性。(3)建立了基于多失效模式下在役桥梁混合可靠性评估流程,提出了评估后混合可靠性优化设计方法。并对一座工程实例桥梁进行多失效模式下的混合可靠性评估。运用评估结果指导该桥的改造等措施。若评估结果不可靠,可用提出的结构优化设计方法指导桥梁结构的加固改造设计。