基于層次分析法節段梁拼裝施工風險評估

李國琪

摘要：針對某高速鐵路中56m節段預制拼裝的單箱單室簡支箱梁，依據節段預制膠接工藝施工過程中的主要風險因素，建立基于層次分析方法的數學模型進行風險評估。采用定量的方法確定了橋梁施工過程中各風險因素的權重，按其優先級進行排序，并采取有針對性的風險控制措施。

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.

關鍵詞：簡支箱梁;節段拼裝;層次分析法;風險評估

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

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

0? 引言

隨著我國橋梁建設技術水平的進步，橋梁結構體系變得更加復雜，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的變化、施工的環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險。基于此，對于橋梁建設而言，如何科學評估橋梁施工中各種風險因素，并采取有效應對措施是其重要課題[1-6]。

節段預制膠接橋梁工程有其特殊性，本文結合這類項目特點，分析形成安全事故的主要原因，提出安全風險評估指標體系，在查閱相關文獻的基礎上，采用層次分析法構造橋梁安全性評價的層次結構模型，確定各級指標的權重，進而構造風險評估模型[7，8]，并結合實例進行評估分析。

1? 層次分析法

1.1 層次分析法原理

20世紀后期，美國學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用[9]。應用層次分析法解決問題時，首要找到解決問題時面臨的主要因素，然后按照其隸屬關系把這些因素構成遞階層次模型，利用構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步驟：

1.2.1 建立階梯式層次模型

確定風險評估目標以及判斷準則，分析系統中個元素之間的關系，明確各元素的隸屬關系及其在模型中所處的層次，從而形成風險評估層次模型。

1.2.2 構造兩兩判斷矩陣

1.2.3 確定風險因素的相對權重

1.2.4 一致性檢驗

1.2.5 各層元素對目標層的合成權重，計算公式如下：

2? 層次分析法基于層次分析法橋梁施工風險評估流程

2.1 項目風險識別

項目風險識別是根據項目定義，研究確定所有可能對評估目標形成影響的風險事態，并形成列表。通過多種方式均可以獲取項目風險列表，包括借助過往研究經驗、現場調查、查閱相關資料數據、與專家通過交流等，其目的是能夠得到盡量全面的風險列表，以保證風險結構模型體系的完備性。

2.2 建立層次結構模型

首要找到解決問題時涉及的主要因素，然后按照其隸屬關系把這些因素構成遞階層次模型，然后根據層次分析法原理確定所建立結構模型的目標層、準則層、指標層，將方案的風險水平稱之為評估模型的目標層，分析風險因素將對施工質量、結構耐久性等造成的影響形成準則層，所有識別的風險因素作為指標層，由此建立橋梁施工階段的風險評估的階梯層次模型。

2.3 構造風險因素的判斷矩陣并進行計算

根據項目風險取值表，相互比較每一個風險元素在所屬上層元素下的相對重要性，根據所得的判斷結果計算每個風險因素的相對權重，然后進行一致性檢驗，最后得出各層元素對目標層的合成權重。

2.4 層次總排序

確定各個風險因素的危害程度，得到施工階段總的風險水平，并制定相應的風險策略。

3? 56m節段預制膠接箱梁風險評估

3.1 工程項目簡介

銀西鐵路銀吳客銀川機場黃河特大橋17#-30#墩初擬設計為13孔56米節段預制拼裝箱梁，由于節段拼裝架橋機設備的缺乏及施工工期的限制，最終改為支架現澆施工，本文在不考慮以上因素的影響下對此施工方案綜合抗風險性能進行評估。

3.2 風險識別并建立層次模型

經查閱文獻資料，確定風險因素為風致災害、預應力、剪力鍵、普通鋼筋、環氧膠技術為主要的風險因素，基于層次分析法，按照橋梁施工過程風險評估流程，定義層次模型的目標層為節段預制膠接施工風險水平，準則層為施工質量、結構耐久性、指標層為風致災害、預應力、剪力鍵、普通鋼筋、環氧膠技術[10]。建立層次結構模型，如圖1所示。

3.3 構造判斷矩陣并檢驗單排序一致性

3.4 計算組合權重排序并檢驗一致性

根據上述得出的結果，計算出組合權重如表6。

由于準則層只有兩項，故一致性滿足要求，認為該層次結構的所有判斷具有整體滿意的一致性。

3.5 依據組合權重優先級排序

由以上的計算結果可以得出，該橋梁施工中風險因素的排序為：預應力、剪力鍵、普通鋼筋、風致災害、環氧膠技術。

4? 風險控制措施

相對于整體現澆而言，節段預制膠接拼裝結構具有混凝土不連續、接縫處縱向普通鋼筋的特點。所以膠接拼裝橋梁需要較高的預應力度來彌補接縫邊緣抗拉強度，在布置預應力鋼筋時應合理布置，確保各截面處于全截面受壓狀態;其次，為了有效的承受及傳遞接縫上的剪力，腹板上的剪力鍵應盡量全高度布置，基于美觀要求在箱梁外側留有一定距離，考慮到涂膠方便腹板剪力鍵在箱梁內側設為通縫，頂板和底板設擠膠槽口;對于普通鋼筋，在箱梁的接縫處應加強布置，將固定于頂板上、下層縱向分布鋼筋的豎向扣筋設置在跨中區段接縫兩側頂板內，將固定于腹板箍筋的封閉箍筋設置在接縫兩側頂板與腹板結合區內;膠的配合比根據環境溫度和固化時間來選定;考慮到施工時風致災害的影響，預制梁時可以選擇氣候相對較差的時間，在施工時一定要按照相關規范要求作業，在保證工作人員安全的前提下保質保量的進行施工。

5? 結語

通過對層次分析法的研究以及對節段膠接預制拼裝箱梁的特點的了解，利用層次分析法構造數學模型，從而定量地分析預制拼裝膠接箱梁在施工過程中所面臨的重要的風險因素，確定各因素的層次優先級順序，并提出相應的風險控制措施，從而保證橋梁建設安全有效的進行。

參考文獻：

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[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.

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