1）多环境和多灾变作用下重大工程结构与地基失效过程的动力学机制

中国正在快速、大规模地开展基础设施建设。确保重大工程安全对于这些基础设施建设具有重大意义。基础设施中的水利、港口、海洋工程以及工业与民用建筑物除了受到自身长期的竖向荷载作用外，往往还会遭受到波浪、水流、暴风等引起的瞬时或循环的水平动力荷载和力矩荷载的作用。这些动力荷载通过基础传到地基上，导致地基土体同时受到竖向、水平和力矩荷载的共同作用，地基失去承受上部荷载的能力所造成的结构物的破坏，就会发生地基失效。研究多环境和多灾变作用下重大工程结构与地基失效过程的动力学机制有利于指导重大工程结构基础设计与施工。

2）结构损伤演化规律以及破坏模式

国内外的工程调查表明，大量使用了只有十几年、二十几年的钢筋混凝土结构，在没有遭受地震等破坏性自然灾害的情况下，已经出现了严重破坏现象，有的不得不大修或拆除，有的甚至因钢筋锈断而倒塌，造成人员伤亡及财产损失。原因主要是这些钢筋混凝土结构在复杂的服役环境中，受到各种直接或间接的耦合作用以及各种突发性外在因素影响而使结构内部损伤积累。这些没有被探测到的结构损伤不断地改变结构的强度和刚度，从而引发更大的结构损伤积累，导致结构的突发性失效。为了保证混凝土结构(不论是新建的还是旧有建筑物)的安全和正常运行，需要研究混凝土结构损伤积累与灾变行为的演化规律，同时对已有的建筑物也应进行可靠性评估，以帮助人们从新的角度进行结构设计以及对现有结构进行及时的修复，避免灾难性损失。

3）灾变因素作用下重大工程结构安全性分析的理论方法和技术

重大水利土木结构工程是以钢筋混凝土等建造材料为主的各种建筑工程。稳固的工程结构可以保证在相当长的时间内，无论是何种用途的建筑，都可以承受人群、车辆等造成的压力。重大水利土木工程结构的设计应使所设计的结构不仅仅是符合美观性的设计要求，与此同时也要满足下列的安全性评估的要求：首先该结构要能承载日常施工和使用的压力，避免建筑结构变形现象的发生；其次在供人类使用时结构必须具有强大的工作性能，当突发性的灾变因素作用下如地震等发生时，结构必须保持原样或者其整体的外形不严重变样，只有这样才可以保证人身财产的安全。灾变因素作用下重大工程结构安全性分析的理论方法和技术研究的应用，不但影响工农业的生产，而且还常常与人类的人生安全挂钩。