技术领域
[0001] 本
发明属于桥梁施工风险识别技术领域，具体涉及一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法。技术背景
[0002] 近年来，因为经济的发展和技术的进步，交通建设对于桥梁的跨径、承载能
力等的要求也越来越高，导致桥梁结构向大跨径和复杂化方向发展。同时随着公路建设大规模往三峡库区发展，桥梁建设场地环境也越来越复杂，建设难度不断增大。库区桥梁工程的施工难度不仅因此越来越大，而且施工风险也越来越大，导致施工安全事故频发。为此，对库区桥梁施工风险进行风险识别研究具有非常重要的意义。
[0003] 风险识别的方法多种多样，有德尔菲法、专家调查法、风险清单法、事故树分析法、危险指数法等，这些不同的风险识别方法有着各自的优缺点，往往是针对某个特定的系统或操作设计的，适用范围有一定的局限性，所以要找到一个可以完全适合所有系统或操作的风险识别方法是有困难的，需要在汲取不同风险识别方法的
基础上，考虑经济性、有效性和操作性，根据所研究的对象和目的采取更有针对性的风险识别方法。
发明内容
[0004] 本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法。
[0005] 本发明为了实现上述目的，采用了以下方案：
[0006] 本发明提供一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1.将库区桥梁施工风险分为五个类别：环境风险、设计风险、施工风险、监控风险和管理风险，并且确定每个风险类别所对应的风险因素；步骤2.对库区桥梁施工风险因素体系进行筛选，剔除影响性很小的风险因素；步骤3.通过查阅历史统计资料，总结出每个风险因素可能导致的风险事故；步骤4.对风险事故的危险程度和发生可能性进行等级划分；步骤5.计算风险事故的风险度，通过计算结果的数值大小得到库区桥梁施工的主要风险。
[0007] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤1中，风险因素选自这32种：
地震；坍塌；滑坡；泥石流；大风；
雷击；雨
雪；洪
水；材料特性；结构形式特性；新材料、新结构和新技术的使用；设计和现场施工脱节；设计失误；现阶段设计理论的
缺陷；施工方案错误；违反使用规程和大型机械设备操作不当；技术上指挥失职；突发事件没有得到有效的处理；设施与构件没有足够强度和
刚度；搭设临时高空作业平台设施未经荷载计算；起重物体绑扎牢固程度不够；数据未能准确收集；监控方案存在不足；数据反馈不及时措施处理不当；安全意识不足及规划上的疏漏；施工方材料管理的疏漏；不恰当的行政干涉；承包责任模糊；监理义务未完全履行；设计施工监控监理技术力量不足；没有健全的管理制度和措施；制度、措施与行动不一。
[0008] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤1中，环境风险对应的风险因素为：地震；坍塌；滑坡；泥石流；大风；雷击；雨雪；洪水；材料特性；结构形式特性；新材料、新结构和新技术的使用；设计风险对应的风险因素为：设计和现场施工脱节；设计失误；现阶段设计理论的缺陷；施工风险对应的风险因素为：施工方案错误；违反使用规程和大型机械设备操作不当；技术上指挥失职；突发事件没有得到有效的处理；设施与构件没有足够强度和刚度；搭设临时高空作业平台设施未经荷载计算；起重物体绑扎牢固程度不够；监控风险对应的风险因素为：数据未能准确收集；监控方案存在不足；数据反馈不及时措施处理不当；管理风险对应的风险因素为：安全意识不足及规划上的疏漏；施工方材料管理的疏漏；不恰当的行政干涉；承包责任模糊；监理义务未完全履行；设计施工监控监理技术力量不足；没有健全的管理制度和措施；制度、措施与行动不一。
[0009] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤3中，可能导致的风险事故选自这15种：施工人员高空坠落，桥梁垮塌，施工人员淹溺，高空物体坠落，影响通行
船舶，施工人员伤亡，施工人员触电事故，暴雨暴雪引起的事故，桥梁线性出现问题，拱肋脱落，施工人员机械受伤，桥梁部分破坏，桥梁内力状态不安全，桥梁失稳破坏，施工系统紊乱。
[0010] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤4中，将危害程度划分为险情、小事故、大事故和灾难性事故四个等级，将发生可能性描述为极不可能、可能性小、可能性高和可预料四个等级，每个等级对应一定的数值范围：险情、小事故、大事故和灾难性事故依次对应[1～5)、[5～10)、[10～15)、[15～20]；极不可能、可能性小、可能性高和可预料依次对应[0～0.3)、[0.3～0.6)、[0.6～0.8)、[0.8～1]。
[0011] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤4中，各个事故发生可能性的等级判断方法为：根据历史统计资料对各事故发生的频次进行统计，然后对统计的事故频次进行
频率计算，事故频率＝事故频次/总事故次数；当0≤事故频率＜0.15时，该事故可能性等级为极不可能；当0.15≤事故频率＜0.3时，该事故可能性等级为可能性小；(3)当0.3≤事故频率＜0.4时，该事故可能性等级为可能性高；(4)当0.4≤事故频率≤0.5时，该事故可能性等级为可预料；相应事故的可能性大小计算公式为：可能性大小＝C×事故频率；式中C为系数，且值为2。
[0012] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以具有以下特征：步骤5中，是通过计算风险事故危害程度和风险事故发生可能性的乘积得到风险度，根据风险度大小得到库区桥梁施工的主要风险。
[0013] 本发明提供的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，还可以包括：步骤6.对步骤1至4所建立的风险评价指标体系进行可靠性验算：设风险评价指标Aij(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,s)，各项指标对应的评分平均数据组为B＝[b1,b2,…,bn]，则有[0014]
[0015] 式中： i表示风险类别，j表示每个风险类别对应风险因素的最大值，
[0016] 若 则表明该指标体系是可靠的；若 则可靠性较差，需要对步骤5中的参数进行调整；
[0017] 步骤7.在d<0.5的情况下，对步骤4可能性大小计算公式中的系数C进行调整：然后重新计算可能性大小，并执行步骤5和6。
[0018] 发明的作用与效果
[0019] 本发明提出了基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法，通过该方法识别出库区桥梁施工过程中对结构安全产生威胁的主要因素，为施工中的安全防范及应急预案的制定提供指导，确保库区桥梁建设的安全生产。基于本发明提出的风险识别方法，将库区桥梁施工风险分为五个类别，并且确定每个风险类别所对应的风险因素，进一步总结出每个风险因素可能导致的风险事故，进而对风险事故的危害程度和发生可能性进行定量等级划分，将危害程度划分为四个等级：为险情、小事故、大事故和灾难性事故，将发生可能性也描述为四个等级：极不可能、可能性小、可能性高和可预料，通过计算风险事故危害程度和风险事故发生可能性的乘积得到风险度，并根据计算结果的数值大小得到库区桥梁施工的主要风险，可以对库区桥梁风险识别进行定量分析，有效识别出库区桥梁施工过程中的主要风险，为消除库区桥梁施工过程中安全隐患和减少安全事故提供了一种新的方法与思路。
附图说明
[0020] 图1为本发明
实施例中基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法
流程图；
[0021] 图2为本发明实施例中涉及的模块层次分析法的原理图；
[0022] 图3为本发明实施例中涉及的权数判断法的流程图；
[0023] 图4为本发明实施例中涉及的香溪长江公路大桥的立面图。
[0024] 上图4中，A—郭家坝(南)；B—2×35mT梁；C—主孔跨度531.2m；D—4×30mT梁；E—5×30mT梁；F—归州(北)；G—508m(净跨径)；H—三峡水库正常蓄水位175m；I—三峡水库防洪控制水位145m；J—拱座；K—上平联；L—下平联。
具体实施方式
[0025] 以下结合附图，并以香溪长江公路大桥为例对本发明涉及的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法的具体实施方案进行详细地说明。
[0026] <实施例>
[0027] 如图1所示，本实施例所提供的基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法包括以下步骤：
[0028] 步骤1-1.基于模块层次分析法，对库区桥梁施工风险类别进行划分；
[0029] 因为三峡库区复杂的地理环境，库区桥梁施工系统是一个庞大而复杂的系统,该系统的目标是桥梁结构设计合理、施工过程结构安全以及成桥状态满足设计要求。根据库区桥梁的施工情况，将其施工系统分为与环境、设计、施工、监控和管理密切相关的5个组成模块。通过使不同组成模块顺利进行来完成整个桥梁的建设任务，任何一个模块出现问题都会影响桥梁施工的安全。
[0030] 如图2所示，模块层次分析法的原理是通过将复杂系统分解成目标、模块、准则、方案等层次，然后在此基础上进行定性和定量分析的一种决策方法。
[0031] 风险分类方法多种多样，常见的是按照来源、性质、领域、状态、影响范围、发生概率、损失程度等进行分类。根据模块层次分析法的适用性，可将库区桥梁施工风险分为5类，即环境风险、设计风险、施工风险、监控风险、管理风险。这5类风险对各库区均通用。
[0032] 步骤1-2.通过对库区桥梁的施工环境进行调研和查阅历史统计资料得到对应于各个风险类别的风险因素；
[0033] 通过调研和查阅历史统计资料，并从人为因素、自然因素(气象、水文、地质灾害)、设备状态等3个方面对主要风险因素进行分析，得到的对应于各个风险类别的风险因素有地震、坍塌、滑坡、泥石流等32种。这32种风险因素对各库区均通用。
[0034] 最终得到的风险类别和风险因素对应关系如下表1所示：
[0035] 表1库区桥梁施工风险分类
[0036]
[0037] 步骤2.对库区桥梁施工风险因素体系进行筛选，剔除影响性很小的风险因素；
[0038] 如上表1所示，库区桥梁施工风险因素指标有许多，但是其中存在一些不重要的指标，所以为了分清主要风险因素指标和次要风险因素指标，排除影响性很小的风险指标，需要通过采用合理的判断方法对其进行筛选。指标筛选的具体方法可以采用权数判断法，通过该方法，可以根据指标权数的大小，剔除掉权数较小的指标，通过这种筛选方法，不仅有利于简化问题，而且能够避免因指标体系因素过多而引起评价者判断上的失误和混乱，权数判断法的流程如图3所示，具体步骤如下：
[0039] (1)设香溪长江公路大桥风险因素指标体系F＝{f1,f2,···,fn}，该指标体系对应的权数集为λ＝{λ1,λ2,···,λn}，λi∈[0,1]，i＝1,2,…,n。
[0040] (2)设取舍权数为λk，λk∈[0,1]；当λi<λk时，剔除指标fi；当λi>λk时，则保留该指标fi。
[0041] 本实施例中，设取舍权数为0.5，根据以往经验总结和调研得到各项指标的权数，通过权数判断法对香溪长江公路大桥施工风险因素指标进行筛选，被剔除的指标见下表2。
[0042] 表2指标体系筛选
[0043]
[0044]
[0045] 步骤3.通过查阅历史统计资料，总结出每个风险因素可能导致的风险事故；
[0046] 通过查阅历史统计资料，总结出的风险事故有15种，分别为：施工人员高空坠落，桥梁垮塌，施工人员淹溺，高空物体坠落，影响通行船舶，施工人员伤亡，施工人员触电事故，暴雨暴雪引起的事故，桥梁线性出现问题，拱肋脱落，施工人员机械受伤，桥梁部分破坏，桥梁内力状态不安全，桥梁失稳破坏，施工系统紊乱。
[0047] 步骤4.对风险事故的危害程度和发生可能性进行等级划分；
[0048] 对风险事故的危害程度和发生可能性进行等级划分，将危害程度划分为险情、小事故、大事故和灾难性事故4个等级，将发生可能性描述为极不可能、可能性小、可能性高和可预料4个等级，每个等级对应一定的数值范围(区间)。如下列表3和4所示，险情、小事故、大事故和灾难性事故依次对应区间：[1～5)、[5～10)、[10～15)、[15～20]；极不可能、可能性小、可能性高和可预料依次对应区间：[0～0.3)、[0.3～0.6)、[0.6～0.8)、[0.8～1]。
[0049] 表3事故危害程度定量划分表
[0050]
[0051]
[0052] 表4事故发生可能性划分表
[0053]
[0054] 在本步骤4中，各个事故发生可能性等级的具体判断方法为：根据历史统计资料对各事故发生的频次进行统计，然后对统计的事故频次进行频率计算，事故频率＝事故频次/总事故次数；当0≤事故频率＜0.15时，该事故可能性等级为极不可能；当0.15≤事故频率＜0.3时，该事故可能性等级为可能性小；(3)当0.3≤事故频率＜0.4时，该事故可能性等级为可能性高；(4)当0.4≤事故频率≤0.5时，该事故可能性等级为可预料；相应事故的可能性大小计算公式为：可能性大小＝C×事故频率；式中C为系数，且值为2。
[0055] 步骤5.计算风险事故的风险度，通过计算结果的数值大小得到库区桥梁施工的主要风险。
[0056] 根据步骤4中定量划分的风险事故危害程度和风险事故发生可能性，计算风险事故危害程度和风险事故发生可能性的乘积得到风险度，根据计算结果的数值大小得到库区桥梁施工的主要风险。
[0057] 应用本发明提出的风险识别方法得出该桥施工过程的风险事故危险程度分值和风险事故发生可能性大小，并通过计算两者的乘积得到风险事故的风险度大小，其计算结果见下列表5。
[0058] 表5香溪长江公路大桥施工风险评价表
[0059]
[0060]
[0061] 从上述计算结果可以看出：(1)桥梁垮塌、桥梁失稳破坏、桥梁部分破坏和施工人员高空坠落事故的危害严重程度较高；(2)在整个桥梁施工系统中，施工中大风、起重物体绑扎牢固度不够、安全意识不足造成风险事故的可能性比较大；(3)三峡库区大风影响、起重物体绑扎牢固度不够和安全意识不足是桥梁施工中风险程度最高的风险因素；(4)大风影响是最主要的风险源；(5)风险排序前5位的分别是：大风影响，起重物体绑扎牢固度不够，安全意识不足，监控数据反馈不及时，监控数据未能准确收集。
[0062] 步骤6.对风险评价指标体系进行可靠性验算：
[0063] 为了验证上述香溪长江公路大桥施工风险评价指标是否可靠，需要对其评价指标体系进行可靠性验算，这里采用的指标是数理统计学中的相关系数。
[0064] 设风险评价指标Aij(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,s)，各项指标对应的评分平均数据组为B＝[b1,b2,…,bn]，则有
[0065]
[0066] 式(1)中： i表示风险类别，j表示每个风险类别对应风险因素的最大值，n和s表示i和j的取值范围，
[0067] 若 则表明该指标体系是可靠的；若 则可靠性较差，需要对参数进行调整。
[0068] 根据上表5中列出的各项指标的风险值R得到aij(i＝1,2,3,4,5；j＝1,2,3,4,5,6)，见下列表6；因此，bi＝[6.9,1.9,6.1,2.6,2.6],
由式(2)计算得到dj＝[0.45,0.65,0.54,0.68,0.74,0.49]， 指标体系的可靠性
较高，因此本发明提出的库区桥梁施工风险识别方法是可行的，能够为施工中的安全防范及应急预案的制定提供可靠指导。
[0069] 表6指标风险值xij
[0070]
[0071] 在上表中，x11表示i＝1，j＝1时的指标风险值，指的是第一个风险类别对应的第一个风险因素，也就是环境风险对应的地震的指标风险值，而环境风险对应的地震进一步对应两个风险事故，x11的值为这个两个风险事故的风险度之和：x11＝5.4+0.8＝6.2。即xij的值为这个风险因素对应风险事故的风险度之和。
[0072] 特别地，在i＝2时，即设计风险类别时，对应风险因素只有3个，x21，x22，x23按上述方法计算，对于不存在的x24，x25，x26则都取0，即x24＝0；x25＝0；x26＝0。类似的还有x44，x45，x46以及x54，x55，x56也都取0。
[0073] 另外，在 的情况下，还可以对步骤4可能性大小计算公式中的系数C进行调整：C＝2+2×(0.5-d)；然后重新计算可能性大小，并执行步骤5和6；重复这些过程，直至最终得到符合可靠性要求的结果。
[0074] 以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的一种基于模块层次分析法的库区桥梁施工风险识别方法并不限定于以上实施例中所描述的内容，而是以
权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何
修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。
