基于層次分析法節(jié)段梁拼裝施工風(fēng)險(xiǎn)評估

李國琪

摘要：針對某高速鐵路中56m節(jié)段預(yù)制拼裝的單箱單室簡支箱梁，依據(jù)節(jié)段預(yù)制膠接工藝施工過程中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，建立基于層次分析方法的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估。采用定量的方法確定了橋梁施工過程中各風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，按其優(yōu)先級進(jìn)行排序，并采取有針對性的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

Abstract：? For a 56m segmental prefabricated simple supported single cell box beam in a high speed railway， according to the main risk factors during the construction of the prefabricated gluing process，? a mathematical model based on the analytic hierarchy process is established to carry out risk assessment. The quantitative method is used to determine the weight of each risk factor in bridge construction. The factors are sorted by priority， and targeted risk control measures are taken.

關(guān)鍵詞：簡支箱梁;節(jié)段拼裝;層次分析法;風(fēng)險(xiǎn)評估

Key words： simple supported box beam;segmental erection;analytic hierarchy process;risk assessment

中圖分類號：U447? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）16-0075-03

0? 引言

隨著我國橋梁建設(shè)技術(shù)水平的進(jìn)步，橋梁結(jié)構(gòu)體系變得更加復(fù)雜，各種不確定性對橋梁的影響也越來越大。在橋梁施工過程中，施工方案的不同、施工過程中橋梁受力狀態(tài)的變化、施工的環(huán)境條件等使得橋梁施工中各種不確定因素增加，從而加大了橋梁施工中所面臨的風(fēng)險(xiǎn)?；诖耍瑢τ跇蛄航ㄔO(shè)而言，如何科學(xué)評估橋梁施工中各種風(fēng)險(xiǎn)因素，并采取有效應(yīng)對措施是其重要課題[1-6]。

節(jié)段預(yù)制膠接橋梁工程有其特殊性，本文結(jié)合這類項(xiàng)目特點(diǎn)，分析形成安全事故的主要原因，提出安全風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系，在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，采用層次分析法構(gòu)造橋梁安全性評價(jià)的層次結(jié)構(gòu)模型，確定各級指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)而構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)評估模型[7，8]，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行評估分析。

1? 層次分析法

1.1 層次分析法原理

20世紀(jì)后期，美國學(xué)者提出了一種決策分析方法，即層次分析法，該方法目前得到了廣泛應(yīng)用[9]。應(yīng)用層次分析法解決問題時(shí)，首要找到解決問題時(shí)面臨的主要因素，然后按照其隸屬關(guān)系把這些因素構(gòu)成遞階層次模型，利用構(gòu)造判斷矩陣和簡單排序解決問題。

1.2 層次分析法步驟

利用層次分析法分析包含以下四個(gè)步驟：

1.2.1 建立階梯式層次模型

確定風(fēng)險(xiǎn)評估目標(biāo)以及判斷準(zhǔn)則，分析系統(tǒng)中個(gè)元素之間的關(guān)系，明確各元素的隸屬關(guān)系及其在模型中所處的層次，從而形成風(fēng)險(xiǎn)評估層次模型。

1.2.2 構(gòu)造兩兩判斷矩陣

1.2.3 確定風(fēng)險(xiǎn)因素的相對權(quán)重

1.2.4 一致性檢驗(yàn)

1.2.5 各層元素對目標(biāo)層的合成權(quán)重，計(jì)算公式如下：

2? 層次分析法基于層次分析法橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)評估流程

2.1 項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)識別

項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)識別是根據(jù)項(xiàng)目定義，研究確定所有可能對評估目標(biāo)形成影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，并形成列表。通過多種方式均可以獲取項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)列表，包括借助過往研究經(jīng)驗(yàn)、現(xiàn)場調(diào)查、查閱相關(guān)資料數(shù)據(jù)、與專家通過交流等，其目的是能夠得到盡量全面的風(fēng)險(xiǎn)列表，以保證風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)模型體系的完備性。

2.2 建立層次結(jié)構(gòu)模型

首要找到解決問題時(shí)涉及的主要因素，然后按照其隸屬關(guān)系把這些因素構(gòu)成遞階層次模型，然后根據(jù)層次分析法原理確定所建立結(jié)構(gòu)模型的目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、指標(biāo)層，將方案的風(fēng)險(xiǎn)水平稱之為評估模型的目標(biāo)層，分析風(fēng)險(xiǎn)因素將對施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)耐久性等造成的影響形成準(zhǔn)則層，所有識別的風(fēng)險(xiǎn)因素作為指標(biāo)層，由此建立橋梁施工階段的風(fēng)險(xiǎn)評估的階梯層次模型。

2.3 構(gòu)造風(fēng)險(xiǎn)因素的判斷矩陣并進(jìn)行計(jì)算

根據(jù)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)取值表，相互比較每一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)元素在所屬上層元素下的相對重要性，根據(jù)所得的判斷結(jié)果計(jì)算每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的相對權(quán)重，然后進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最后得出各層元素對目標(biāo)層的合成權(quán)重。

2.4 層次總排序

確定各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的危害程度，得到施工階段總的風(fēng)險(xiǎn)水平，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)策略。

3? 56m節(jié)段預(yù)制膠接箱梁風(fēng)險(xiǎn)評估

3.1 工程項(xiàng)目簡介

銀西鐵路銀吳客銀川機(jī)場黃河特大橋17#-30#墩初擬設(shè)計(jì)為13孔56米節(jié)段預(yù)制拼裝箱梁，由于節(jié)段拼裝架橋機(jī)設(shè)備的缺乏及施工工期的限制，最終改為支架現(xiàn)澆施工，本文在不考慮以上因素的影響下對此施工方案綜合抗風(fēng)險(xiǎn)性能進(jìn)行評估。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)識別并建立層次模型

經(jīng)查閱文獻(xiàn)資料，確定風(fēng)險(xiǎn)因素為風(fēng)致災(zāi)害、預(yù)應(yīng)力、剪力鍵、普通鋼筋、環(huán)氧膠技術(shù)為主要的風(fēng)險(xiǎn)因素，基于層次分析法，按照橋梁施工過程風(fēng)險(xiǎn)評估流程，定義層次模型的目標(biāo)層為節(jié)段預(yù)制膠接施工風(fēng)險(xiǎn)水平，準(zhǔn)則層為施工質(zhì)量、結(jié)構(gòu)耐久性、指標(biāo)層為風(fēng)致災(zāi)害、預(yù)應(yīng)力、剪力鍵、普通鋼筋、環(huán)氧膠技術(shù)[10]。建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖1所示。

3.3 構(gòu)造判斷矩陣并檢驗(yàn)單排序一致性

3.4 計(jì)算組合權(quán)重排序并檢驗(yàn)一致性

根據(jù)上述得出的結(jié)果，計(jì)算出組合權(quán)重如表6。

由于準(zhǔn)則層只有兩項(xiàng)，故一致性滿足要求，認(rèn)為該層次結(jié)構(gòu)的所有判斷具有整體滿意的一致性。

3.5 依據(jù)組合權(quán)重優(yōu)先級排序

由以上的計(jì)算結(jié)果可以得出，該橋梁施工中風(fēng)險(xiǎn)因素的排序?yàn)椋侯A(yù)應(yīng)力、剪力鍵、普通鋼筋、風(fēng)致災(zāi)害、環(huán)氧膠技術(shù)。

4? 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

相對于整體現(xiàn)澆而言，節(jié)段預(yù)制膠接拼裝結(jié)構(gòu)具有混凝土不連續(xù)、接縫處縱向普通鋼筋的特點(diǎn)。所以膠接拼裝橋梁需要較高的預(yù)應(yīng)力度來彌補(bǔ)接縫邊緣抗拉強(qiáng)度，在布置預(yù)應(yīng)力鋼筋時(shí)應(yīng)合理布置，確保各截面處于全截面受壓狀態(tài);其次，為了有效的承受及傳遞接縫上的剪力，腹板上的剪力鍵應(yīng)盡量全高度布置，基于美觀要求在箱梁外側(cè)留有一定距離，考慮到涂膠方便腹板剪力鍵在箱梁內(nèi)側(cè)設(shè)為通縫，頂板和底板設(shè)擠膠槽口;對于普通鋼筋，在箱梁的接縫處應(yīng)加強(qiáng)布置，將固定于頂板上、下層縱向分布鋼筋的豎向扣筋設(shè)置在跨中區(qū)段接縫兩側(cè)頂板內(nèi)，將固定于腹板箍筋的封閉箍筋設(shè)置在接縫兩側(cè)頂板與腹板結(jié)合區(qū)內(nèi);膠的配合比根據(jù)環(huán)境溫度和固化時(shí)間來選定;考慮到施工時(shí)風(fēng)致災(zāi)害的影響，預(yù)制梁時(shí)可以選擇氣候相對較差的時(shí)間，在施工時(shí)一定要按照相關(guān)規(guī)范要求作業(yè)，在保證工作人員安全的前提下保質(zhì)保量的進(jìn)行施工。

5? 結(jié)語

通過對層次分析法的研究以及對節(jié)段膠接預(yù)制拼裝箱梁的特點(diǎn)的了解，利用層次分析法構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，從而定量地分析預(yù)制拼裝膠接箱梁在施工過程中所面臨的重要的風(fēng)險(xiǎn)因素，確定各因素的層次優(yōu)先級順序，并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，從而保證橋梁建設(shè)安全有效的進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]Deng J. Structural reliability analysis for implicit performance functions using artificial neural network[J]. Structural Safety. 2005， 27： 25-48.

[2]Hadipriono F.C. Analysis of Events in Recent Structural Failures[J]. Journal of Structural Engineering. 1985， 111（7）： 1468-1481.

[3]Hadipriono F.C.， Diaz， C.F. Trends in recent construction and Structural Failures in the United States[J]. Foren. Eng. 1988， 1（4）：227-232.

[4]陳亮，陳玉文.SWOT-AHP分析法在仿制藥研發(fā)過程中風(fēng)險(xiǎn)管理的運(yùn)用[J].廣州化工，2018-12-23.

[5]YuSuPing. Cast-in-place bridge construction safety risk assessment of fuzzy analytic hierarchy process [J]. Journal of sichuan institute of technology （natural science edition）. 2014.

[6]周凌宇，鄭恒，侯文崎，尹國偉.短線預(yù)制箱梁節(jié)段線形誤差的改進(jìn)調(diào)整法[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016（09）.

[7]RuanXin. Bridge project risk assessment system and the key problems in research [D]. Shanghai： institute of civil engineering of tongji university. 2006.

[8]高偉.基于層次與灰色模糊理論的橋梁建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)評估研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2012.

[9]許樹柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學(xué)出版社，1998.

[10]高凝哲.預(yù)制節(jié)段拼裝架設(shè)橋梁的耐久性分析[J].中國水運(yùn)，2007（10）：70-73.