橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究

摘要:近年來橋梁施工期和運(yùn)行期事故的頻繁發(fā)生，給社會的和諧發(fā)展帶來嚴(yán)重的影響，文章對橋梁風(fēng)險(xiǎn)評估理論在橋梁工程領(lǐng)域研究現(xiàn)狀、風(fēng)險(xiǎn)分析在橋梁工程中的應(yīng)用、橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析存在的問題和橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)概率綜合分析方法進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:橋梁;風(fēng)險(xiǎn)分析;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號:U44 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-8937(2009)12-0139-01

橋梁工程面臨的各種事故和潛在風(fēng)險(xiǎn)日益嚴(yán)重，一方面表現(xiàn)為橋梁工程事故發(fā)生的可能性比過去大大增加，除受到自然因素、人為因素所帶來的風(fēng)險(xiǎn)外，還會受到由于結(jié)構(gòu)形式創(chuàng)新、社會發(fā)展引起的特殊效應(yīng)、全球變暖引起的極端氣候等帶來的一些新的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)。另一方面表現(xiàn)為風(fēng)險(xiǎn)事故的后果嚴(yán)重程度大大增加，從目前國內(nèi)己建和在建的橋梁來看，投資規(guī)模動輒上億、幾十億，甚至數(shù)百億元人民幣。這樣的投資無論對于投資者還是國家，都是巨大的數(shù)目，風(fēng)險(xiǎn)事故所造成的生命、財(cái)產(chǎn)損失程度將會大大增加，對社會也會產(chǎn)生非常大的不利影響。工程事故的發(fā)生使得從事橋梁工程的管理、設(shè)計(jì)、施工和研究的人員在內(nèi)心深處留下了無法磨滅的烙痕，也使我們深刻認(rèn)識到在橋梁工程建設(shè)中所面臨的巨大挑戰(zhàn)，一系列的問題需要我們?nèi)ド钏?、去研究，這些問題歸根到底都是工程風(fēng)險(xiǎn)評估涉及到的研究內(nèi)容，需要通過對工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評估的研究才能科學(xué)地回答這些問題。

1風(fēng)險(xiǎn)評估理論在橋梁工程領(lǐng)域研究現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的快速健康發(fā)展，我國橋梁建設(shè)突飛猛進(jìn)。但在大批橋梁工程相繼建成的同時(shí)，工程風(fēng)險(xiǎn)事故也屢屢發(fā)生。從風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的態(tài)勢來看，一方面橋梁工程事故發(fā)生的可能性比過去大大增加，另一方面風(fēng)險(xiǎn)事故的后果嚴(yán)重程度大大增加，所以橋梁工程的風(fēng)險(xiǎn)也就越來越引起人們的重視。工程風(fēng)險(xiǎn)評估旨在以科學(xué)系統(tǒng)分析方法，辨識并分析工程風(fēng)險(xiǎn)因素，量化風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，評估風(fēng)險(xiǎn)損失，并尋求各種可行的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對策略。通過風(fēng)險(xiǎn)評估的實(shí)施，除了可以整體檢查并消除設(shè)計(jì)中的盲點(diǎn)、重復(fù)或遺漏，還可以在工程實(shí)施的過程中，應(yīng)用各種風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施，將意外事故的發(fā)生概率降到最低，以提高項(xiàng)目實(shí)施的安全水平，減少意外事故所造成的損失和沖擊的目的。橋梁建設(shè)過程中，為順利實(shí)現(xiàn)建設(shè)目標(biāo)，往往過分強(qiáng)調(diào)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，但在實(shí)際操作過程中卻存在著大量不確定性、不可預(yù)見的潛在因素，如來自于環(huán)境、材料、人為及結(jié)構(gòu)自身的原因等，使得橋梁的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營過程都不可避免面臨著各種風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)評估在橋梁工程領(lǐng)域的研究相對較少。目前橋梁工程領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)評估研究主要涉及的方面有抗災(zāi)減災(zāi)、碰撞、項(xiàng)目管理、施工、政策與環(huán)境、投資等。

2風(fēng)險(xiǎn)分析在橋梁工程中的應(yīng)用

在碰撞方面主要有船碰撞和車碰撞，我國建立了船撞橋的事故數(shù)據(jù)庫，并開發(fā)了該數(shù)據(jù)庫管理軟件，建立了船撞橋風(fēng)險(xiǎn)評估的一般性框架，在后果評價(jià)方面，提出了后果當(dāng)量的概念。車撞引起的損失可以從對橋梁造成的損失，對車輛及其運(yùn)送貨物造成的損失，造成的人員傷害、在橋梁維修期間造成的交通堵塞等的間接損失，交通系統(tǒng)不暢造成的社會和經(jīng)濟(jì)損失，對環(huán)境造成的損失等方面考慮。在項(xiàng)目管理上，通過對風(fēng)險(xiǎn)管理與保險(xiǎn)在錢江四橋工程中的應(yīng)用的研究，探討了風(fēng)險(xiǎn)管理與保險(xiǎn)在橋梁工程中的應(yīng)用，并對橋梁工程施工階段的風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制、風(fēng)險(xiǎn)控制體系等項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理。在施工方面主要有結(jié)構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)、施工進(jìn)度風(fēng)險(xiǎn)、施工管理風(fēng)險(xiǎn)。在投資方面的研究主要是針對建設(shè)項(xiàng)目投資失控問題，分析投資風(fēng)險(xiǎn)因素及其對投資的影響。施工階段工程投資風(fēng)險(xiǎn)因素，研究項(xiàng)目投資的動態(tài)控制原理及方法，建立了項(xiàng)目灰色控制體系，對影響投資的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)辨識。

3橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析存在的問題

首先，從風(fēng)險(xiǎn)識別方法來講，橋梁工程施工建設(shè)期間，可能引起工程風(fēng)險(xiǎn)的因素很多，其后果的嚴(yán)重程度也各不相同，所以不可能將所有的因素完全考慮到風(fēng)險(xiǎn)分析體系中。通過建立風(fēng)險(xiǎn)源普查表，從施工項(xiàng)目的實(shí)際工程情況著手，或從己有的橋梁工程事故中篩選確定，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)源普查，并根據(jù)工程進(jìn)展和對風(fēng)險(xiǎn)源的認(rèn)識深化，對風(fēng)險(xiǎn)源動態(tài)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行新的擴(kuò)充或刪減。但就從目前收集的文獻(xiàn)看，這方面的工作尚未展開。其次，風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)是風(fēng)險(xiǎn)分析整個過程中最為復(fù)雜也是最為關(guān)鍵的核心步驟。目前工程風(fēng)險(xiǎn)評估領(lǐng)域里，在缺少相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料的情況下，風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)常常應(yīng)用專家調(diào)查法進(jìn)行，當(dāng)然，該方法的前提是專家的判斷應(yīng)盡可能的真實(shí)可靠。再次，從風(fēng)險(xiǎn)后果估計(jì)方面來講，定性的后果評價(jià)是用定性的指標(biāo)如嚴(yán)重、一般、輕微等分級來描述損失的嚴(yán)重程度，這種方法對于風(fēng)險(xiǎn)損失難以定量估計(jì)情況下，雖然具有一定的適用性，但損失估計(jì)結(jié)果卻不可難免的具有片面性缺陷。如何對橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)后果進(jìn)行系統(tǒng)、全面地分析與估算，是一個亟待解決的問題。橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)所建立的后果模型既要考慮模型內(nèi)部固有的風(fēng)險(xiǎn)，又要考慮模型本身失效的風(fēng)險(xiǎn)。最后，安全與否的判定，需要確定一個風(fēng)險(xiǎn)接受標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)險(xiǎn)可接受的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上是公眾愿意承受的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和能夠經(jīng)受得起的風(fēng)險(xiǎn)之間的一種平衡，是經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和安全之間的一種平衡。相對于我國的國情，橋梁工程領(lǐng)域里風(fēng)險(xiǎn)分析研究才剛剛起步，尚沒有確定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)可接受標(biāo)準(zhǔn)。

4橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)概率綜合分析方法

概率估計(jì)是指通過對典型風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)有影響的風(fēng)險(xiǎn)因素的調(diào)查分析，確定它們可能發(fā)生的狀態(tài)及相應(yīng)的概率，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)評價(jià)指標(biāo)的概率分布，進(jìn)而確定風(fēng)險(xiǎn)評估對象偏離預(yù)期目標(biāo)的程度和可能發(fā)生偏離的概率。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法在橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析中得到廣泛應(yīng)用，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)代神經(jīng)學(xué)、生物學(xué)、心理學(xué)等科學(xué)研究成果的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，反映了生物神經(jīng)系統(tǒng)的基本特征，是對生物神經(jīng)系統(tǒng)的某種抽象、簡化與模擬。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是具有優(yōu)越的非線性映射能力和聯(lián)想記憶能力，能夠?qū)Σ灰子靡?guī)則公式描述或需處理大量原始數(shù)據(jù)的情況，表現(xiàn)出極大的靈活性和自適應(yīng)性。橋梁在施工階段結(jié)構(gòu)失效分析問題的復(fù)雜性、不確定性、非線性及其規(guī)律的非顯性性狀等正契合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的特點(diǎn)，故引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是非常恰當(dāng)?shù)?，這樣就可發(fā)揮其強(qiáng)非線性逼近能力的優(yōu)勢以重構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)功能函數(shù)。

5結(jié) 語

橋梁工程的基本特點(diǎn)是投資巨大、技術(shù)復(fù)雜、工程涉及面廣、工程壽命周期長、一旦發(fā)生事故又影響重大，因此橋梁工程的決策問題也異常復(fù)雜，政府決策壓力日益增大。建立橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評估體制，研究橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評估理論和方法將有助于完善橋梁建設(shè)管理體制，制定應(yīng)對橋梁風(fēng)險(xiǎn)的有效措施，達(dá)到提高橋梁安全性的目的。近年來，工程風(fēng)險(xiǎn)分析在土木工程界的理論和應(yīng)用研究已經(jīng)受到了廣大學(xué)者的關(guān)注，各種分析方法也正逐步得以應(yīng)用。相比之下，國內(nèi)橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)分析受限于資料不足，研究還很不充分，其研究深度和研究水平也參差不齊，沒有充分體現(xiàn)工程風(fēng)險(xiǎn)評估工具的有效性，難以滿足方興未艾的工程建設(shè)需要，當(dāng)務(wù)之急就是要全面開展橋梁風(fēng)險(xiǎn)分析研究，分析風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的內(nèi)在規(guī)律，對將要發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)情況做出預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測情況對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行處置，將風(fēng)險(xiǎn)降低到可以接受的水平，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)的全面發(fā)展。

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