第 44 卷 第 2 期 2012 年 2 月 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGY Vol 44 No 2 Feb.2012 公 路 桥 梁 风 险 估 测 方 法 朱 劲 松 1,2 1, 王 诗 青 (1. 天 津 大 学 建 筑 工 程 学 院,300072 天 津,jszhu@tju.edu.cn; 2. 天 津 大 学 滨 海 土 木 工 程 结 构 与 安 全 教 育 部 重 点 实 验 室,300072 天 津 ) 摘 要 : 为 了 提 高 公 路 桥 梁 风 险 估 测 的 精 度 效 率 和 可 操 作 性, 提 出 了 响 应 面 法 与 改 进 德 尔 菲 法 相 结 合 的 桥 梁 风 险 估 测 方 法. 给 出 了 基 于 响 应 面 法 进 行 桥 梁 损 伤 概 率 计 算 的 流 程, 利 用 改 进 德 尔 菲 法 对 专 家 意 见 进 行 最 优 化 调 整 以 实 现 风 险 损 失 等 级 的 定 量 估 测. 通 过 对 内 蒙 古 一 座 大 型 自 锚 式 悬 索 桥 运 营 期 地 震 损 伤 风 险 估 测, 验 证 了 该 方 法 的 有 效 性 与 实 用 性. 实 例 应 用 表 明 : 基 于 响 应 面 法 的 桥 梁 结 构 损 伤 概 率 估 测 方 法 既 考 虑 了 具 体 桥 梁 的 受 力 特 性 又 考 虑 了 客 观 存 在 的 不 确 定 性, 能 定 量 计 算 结 构 损 伤 风 险 概 率 ; 改 进 德 尔 菲 法 克 服 了 传 统 德 尔 菲 法 的 不 足, 在 保 证 专 家 意 见 可 靠 性 的 同 时 减 少 了 计 算 和 统 计 工 作 量, 提 高 了 风 险 评 估 工 作 的 效 率. 关 键 词 : 公 路 桥 梁 ; 风 险 估 测 ; 响 应 面 法 ; 改 进 的 德 尔 菲 法 中 图 分 类 号 :TP183;U447 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :0367-6234(2012)02-0124-05 Amethodofriskestimationofhighwaybridges ZHUJin song 1,2,WANGShi qing 1 (1.SchoolofCivilEngineering,TianjinUniversity,300072Tianjin,China,jszhu@tju.edu.cn; 2.KeyLaboratoryofCoastCivilStructureSafetyofMinistryofEducation,TianjinUniversity,300072Tianjin,China) Abstract:Inordertoimprovetheaccuracy,eficiencyandmaneuverabilityofriskestimationofhighway bridges,aresponsesurfacemethodandtheimproveddelphimethodbasedframeworkforriskasesmentof highwaybridgesisproposed.theflowchartofdamageriskprobabilityanalysisofbridgesbasedonresponse surfacemethodispresented.theimproveddelphimethodisproposedtoestimatetheriskofhighwaybridges. Theresultsofexpertsurveyareadjustedbyanoptimizationmodel,thenthegradeofrisklosisestimated quantificationalyusingtheimproveddelphimethod.thedamageriskasesmentunderearthquakeofaself anchoredsuspensionbridgeiscariedoutforilustratingtheapplicationandeficiencyoftheproposedmethod ology.theilustrativeexampleindicatesthatnotonlythespecificcharacteristicsofthebridgebutalsotheob jectiveexistenceofuncertaintyareconsideredbytheresponsesurfacemethodbasedbridgedamageprobability estimationmethod,structuraldamageriskprobabilityiscalculatedquantitativelytakingfuladvantageof existingresearchresults;theimproveddelphimethodovercomesthedeficienciesofthetraditionaldelphi method,thestatisticalandcomputationalworkloadarereducedwhilethereliabilityofexpertopinionsareen sured,sothetimerequiredforriskestimationisshortenedtoimprovetheeficiencyoftheriskasesment. Keywords:highwaybridges;riskestimation;responsesurfacemethod;improveddelphimethod 随 着 公 路 桥 梁 面 临 的 风 险 问 题 越 来 越 受 到 政 府 和 公 众 的 关 注, 我 国 的 桥 梁 风 险 评 估 研 究 正 在 日 益 得 到 重 视 并 蓬 勃 发 展. 桥 梁 风 险 评 估 的 一 般 收 稿 日 期 :2010-07-30. 基 金 项 目 : 国 家 高 技 术 研 究 发 展 计 划 项 目 (2007AA11Z133); 天 津 市 科 技 支 撑 计 划 重 点 项 目 (11ZCKFSF00300). 作 者 简 介 : 朱 劲 松 (1975 ), 男, 副 教 授, 硕 士 生 导 师. 流 程 为 : 风 险 辨 识 风 险 估 测 风 险 评 价 风 险 应 对, 风 险 估 测 是 风 险 评 估 的 核 心 工 作 [1]. 风 险 估 测 包 括 风 险 概 率 估 测 和 风 险 损 失 估 测 2 部 分, 风 险 估 测 方 法 可 分 为 基 于 专 家 经 验 基 于 事 故 统 计 和 基 于 计 算 分 析 3 种 [2]. 张 杰 对 基 于 专 家 调 查 的 风 险 估 测 方 法 进 行 了 研 究, 提 出 了 风 险 概 率 计 算 的 综 合 法 [3] ;Stuart 利 用 美 国 联 邦 公 路 管 理 局
第 2 期 朱 劲 松, 等 : 公 路 桥 梁 风 险 估 测 方 法 125 收 集 的 事 故 数 据 计 算 桥 梁 的 冲 刷 失 效 风 险 [4] ; JamieE.Padget 提 出 将 蒙 特 卡 洛 法 与 增 量 动 态 分 析 法 结 合 来 计 算 大 跨 度 桥 梁 地 震 风 险 概 率 [5]. 目 前, 基 于 计 算 分 析 的 方 法 采 用 过 于 复 杂 的 数 学 方 法, 计 算 量 大, 在 实 际 应 用 时 有 一 定 局 限 性 ; 完 全 通 过 历 史 事 故 资 料 统 计 分 析 获 得 风 险 估 测 结 果 是 最 理 想 的 方 法, 但 由 于 缺 乏 系 统 的 桥 梁 事 故 统 计 数 据, 且 每 座 桥 梁 的 风 险 环 境 各 异, 只 能 将 数 据 统 计 作 为 建 立 理 论 模 型 的 辅 助 工 具 ; 基 于 专 家 调 查 的 风 险 估 测 是 目 前 的 主 流 方 法, 然 而 经 常 会 遇 到 专 家 调 查 意 见 统 计 时 不 能 满 足 一 致 性 条 件 而 需 进 行 多 轮 反 复 调 查, 费 时 费 力. 针 对 上 述 问 题, 本 文 提 出 基 于 响 应 面 法 的 损 伤 概 率 计 算 方 法, 并 对 传 统 的 基 于 专 家 调 查 的 德 尔 菲 法 进 行 改 进, 最 后 通 过 对 内 蒙 古 一 座 大 型 自 锚 式 悬 索 桥 运 营 期 地 震 损 伤 风 险 估 测, 验 证 本 文 方 法 的 有 效 性 与 实 用 性. 1 响 应 面 法 计 算 结 构 损 伤 风 险 概 率 基 于 响 应 面 法 进 行 结 构 损 伤 风 险 概 率 计 算 的 流 程 如 图 1 所 示. 对 于 复 杂 桥 梁 可 靠 度 计 算 的 响 应 面 法 可 参 考 文 献 [6-8], 在 此 不 再 赘 述. BC 78<=>?@ %A ()* ' ()* ' #$ ; #$, #$%& 789:() ()456 2"3!" 1, -./0 + 图 1 基 于 响 应 面 法 桥 梁 损 伤 风 险 概 率 计 算 流 程 2 改 进 的 德 尔 菲 法 2 1 德 尔 菲 法 德 尔 菲 法 (Delphimethod), 即 美 国 兰 德 公 司 于 1950 年 创 造 的 规 定 程 序 专 家 调 查 法 [3]. 它 是 由 组 织 者 就 拟 讨 论 的 问 题 设 计 调 查 表, 通 过 函 件 或 其 他 方 式 分 别 向 选 定 的 专 家 组 成 员 征 询 调 查 意 见, 按 照 规 定 的 程 序, 专 家 组 成 员 之 间 只 通 过 组 织 者 的 反 馈 材 料 匿 名 地 交 流 意 见, 通 过 反 复 几 轮 征 询 和 反 馈, 专 家 们 的 意 见 逐 渐 趋 于 统 一, 最 终 获 得 具 有 统 计 意 义 的 专 家 集 体 判 断 结 果. 2 2 改 进 的 德 尔 菲 法 流 程 德 尔 菲 法 隐 含 了 一 个 前 提, 即 建 立 在 满 足 一 致 性 条 件 的 专 家 群 体 意 见 的 统 计 结 果 才 是 有 意 义 的, 然 而 要 使 专 家 意 见 满 足 一 致 性 条 件 需 要 多 轮 的 统 计 反 馈 再 统 计 再 反 馈 的 过 程, 十 分 耗 费 时 间 和 精 力. 另 外, 由 于 参 与 调 查 的 专 家 对 不 同 领 域 的 熟 悉 程 度 以 及 知 识 和 能 力 有 别, 在 专 家 意 见 的 统 计 处 理 时 应 考 虑 专 家 意 见 的 可 信 度 即 专 家 权 重, 则 调 查 统 计 的 最 终 结 果 为 加 权 均 值, 然 而 传 统 德 尔 菲 法 并 未 考 虑 这 点. 专 家 对 自 己 领 域 的 熟 悉 程 度 和 能 力 最 清 楚, 所 以 调 查 时 请 每 位 专 家 标 出 各 自 对 所 作 估 计 值 的 把 握 程 度 ; 但 也 要 考 虑 有 些 专 家 为 了 碍 于 面 子 或 是 过 于 自 信, 可 能 会 将 自 己 的 把 握 程 度 提 高, 因 此, 专 家 权 重 还 应 包 括 风 险 评 估 小 组 对 专 家 的 评 价. 针 对 传 统 德 尔 菲 法 的 缺 点, 本 文 提 出 了 改 进 的 德 尔 菲 法 风 险 估 测 方 法, 具 体 步 骤 如 下 :1) 选 择 专 家 成 立 专 家 小 组.2) 根 据 风 险 辨 识 建 立 的 风 险 因 素 清 单, 编 制 专 家 调 查 表, 向 专 家 小 组 所 有 专 家 提 出 所 要 预 测 的 问 题 及 有 关 要 求, 将 调 查 表 及 资 料 一 并 分 发 给 专 家, 进 行 问 卷 调 查.3) 对 专 家 意 见 进 行 统 计 处 理 ( 详 见 2 3 节 ), 若 认 为 调 查 结 果 满 意 则 进 行 最 后 一 步, 否 则 进 行 下 一 步.4) 对 专 家 意 见 进 行 最 优 化 调 整 ( 详 见 2 4 节 ), 重 新 进 行 统 计 处 理, 若 认 为 调 查 结 果 满 意 则 进 行 下 一 步, 否 则 转 向 下 一 轮 问 卷 调 查, 将 各 位 专 家 判 断 意 见 处 理 结 果 再 分 发 给 各 位 专 家, 让 专 家 比 较 自 己 同 他 人 的 不 同 意 见, 修 改 自 己 的 意 见 和 判 断. 也 可 请 专 业 更 资 深 的 其 他 专 家 加 以 评 论, 然 后 把 这 些 意 见 再 分 送 给 各 位 专 家, 以 便 他 们 参 考 后 修 改 自 己 的 意 见, 然 后 重 复 第 4 步.5) 整 理 最 终 的 调 查 报 告, 给 出 说 明 性 的 意 见. 2 3 专 家 意 见 统 计 及 满 意 条 件 专 家 意 见 的 加 权 均 值 U(x) 为 U(x)= n w i x i, (1) w i = S i W i + n S i n W i 2. (2) 式 中 :w i 为 第 i 个 专 家 的 权 重,S i 为 专 家 自 评 熟 悉
126 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第 44 卷 程 度,W i 为 风 评 小 组 对 专 家 权 重 的 评 价,n 为 专 家 数 量,x i 为 专 家 意 见, 即 P i ( 第 i 个 专 家 给 出 的 风 险 概 率 评 价 值 ) 或 C i ( 第 i 个 专 家 给 出 的 风 险 损 失 评 价 值 ). 峰 度 E k 为 E k = μ 4(x) 4-3. (3) [σ(x)] 式 中 :μ 4 (x)= n [x i -U(x)] 4 w i 为 4 阶 中 心 矩 ; σ(x)= n 槡 [x i -U(x)] 2 wi 为 根 方 差 ( 标 准 差 ). E k 为 专 家 意 见 集 中 程 度 的 一 个 指 标, 它 可 以 反 映 群 体 意 见 的 一 致 性. 按 照 大 数 定 律, 在 专 家 群 体 足 够 大 的 情 况 下, 专 家 群 体 的 评 价 意 见 逼 近 正 态 分 布. 因 此, 专 家 群 体 意 见 的 一 致 性 可 以 标 准 正 态 分 布 为 基 准, 若 一 致 性 程 度 好 于 标 准 正 态 分 布, 则 可 认 为 群 体 意 见 满 足 一 致 性 要 求. 标 准 正 态 分 布 的 峰 度 E k =0, 因 此, 专 家 意 见 满 足 一 致 性 的 条 件 为 E k >0. 偏 度 S k 为 S k = μ 3(x) [σ(x)] 2. (4) 式 中 :μ 3 (x)= n [x i -U(x)] 3 w i 为 3 阶 中 心 矩 ; S k 代 表 了 专 家 意 见 关 于 加 权 均 值 的 对 称 性 ; 若 S k >0 为 右 偏, 说 明 专 家 意 见 位 于 加 权 均 值 右 边 的 比 位 于 左 边 的 多, 若 S k <0 为 左 偏, 说 明 专 家 意 见 位 于 加 权 均 值 左 边 的 比 位 于 右 边 的 多. 专 家 群 体 意 见 变 异 系 数 V=σ(x)/U(x), 是 代 表 评 价 波 动 大 小 的 重 要 指 标.V 表 明 专 家 们 对 要 素 i 相 对 重 要 性 认 识 上 的 差 异 程 度, 也 就 是 协 调 程 度.V 越 小, 专 家 们 的 协 调 程 度 越 高, 一 般 认 为 变 异 系 数 小 于 10% 具 有 较 好 的 协 调 性. 2 4 专 家 意 见 最 优 化 调 整 模 型 专 家 意 见 最 优 化 调 整 的 目 的 是 寻 求 快 速 形 成 一 致 性 意 见 的 方 法, 以 便 利 用 少 的 时 间 和 精 力 找 到 专 家 意 见 统 计 的 最 优 解. 本 文 以 专 家 给 出 的 意 见 为 基 础, 综 合 考 虑 一 致 性 协 调 性 和 可 靠 性 等 因 素, 建 立 专 家 意 见 的 最 优 化 调 整 模 型, 获 得 既 满 足 一 致 性 要 求 协 调 性 水 平, 又 满 足 可 靠 性 条 件 的 结 果. 专 家 意 见 满 足 在 专 家 给 定 评 分 值 意 见 范 围 内 的 正 态 函 数 分 布, 如 图 2 所 示, 专 家 给 出 的 评 价 值 a 代 表 了 专 家 认 为 的 最 可 能 的 值, 不 同 的 专 家 意 见 相 互 独 立, 分 布 函 数 为 ( ) F(x)= x-a σ = 1 e -(t-μ)2 2σ2 dt. (5) 槡 2πσ x - 置 信 水 平 为 1-S 的 置 信 区 间 为 专 家 允 许 调 整 范 围, 其 中 r 为 专 家 允 许 调 整 值. 图 2 专 家 意 见 分 布 函 数 在 给 定 范 围 内 搜 索 专 家 的 最 优 调 整 方 案, 使 得 总 调 整 量 既 能 达 到 最 小, 又 能 满 足 可 靠 性 一 致 性 和 协 调 性 的 要 求, 即 求 最 优 解 的 问 题. 建 立 专 家 意 见 最 优 化 模 型 为 目 标 函 数 : minf(x)= n x i -a w i ; x i -a r, E 约 束 条 件 : k 0, V= σ(x i). U(x i ) V 0 其 中 :x i 为 调 整 后 的 专 家 意 见 ;x i -a r 为 调 整 意 见 满 足 可 靠 性 要 求, 调 整 结 果 应 在 专 家 允 许 调 整 范 围 内 ;E k >0 为 集 成 意 见 一 致 性 条 件 ;V V 0 为 协 调 性 条 件,V 0 表 示 设 定 的 变 异 系 数 标 准. 3 公 路 桥 梁 风 险 评 价 指 标 基 于 专 家 经 验 的 风 险 估 测 方 法 直 接 得 到 风 险 概 率 风 险 损 失 的 等 级, 因 此 需 预 先 给 出 风 险 评 价 指 标. 桥 梁 风 险 发 生 的 概 率 可 分 为 5 级, 见 表 1. 表 1 风 险 发 生 概 率 等 级 等 级 概 率 区 间 描 述 1 P f <0 0003 不 可 能 发 生 2 0 0003 P f <0 003 难 以 发 生 3 0 003 P f <0 030 偶 然 发 生 4 0 03 P f <0 30 可 能 发 生 5 P f 0 3 频 繁 发 生 注 : 当 概 率 值 难 以 取 得 时, 可 用 频 率 代 替 概 率, 时 间 区 间 可 以 按 照 工 期 考 虑. 对 风 险 损 失 分 级, 将 潜 在 损 坏 程 度 按 照 人 员 伤 亡 经 济 损 失 环 境 影 响 的 严 重 程 度 划 分 为 5 个 级 别. 若 多 种 损 失 形 态 共 存, 则 以 就 高 原 则 取 用. 4 工 程 应 用 以 内 蒙 古 某 一 级 公 路 的 一 座 自 锚 式 悬 索 桥 运 营 期 间 地 震 损 伤 风 险 估 测 为 例, 来 说 明 本 文 提 出 的 风 险 估 测 方 法 在 实 际 工 程 中 的 应 用.
第 2 期 朱 劲 松, 等 : 公 路 桥 梁 风 险 估 测 方 法 127 4 1 工 程 概 况 该 桥 为 主 跨 230m 的 3 跨 连 续 半 漂 浮 体 系 自 锚 式 悬 索 桥, 主 桥 全 宽 50m, 跨 径 组 合 为 (90+ 230+90)m. 主 塔 采 用 门 式 桥 塔, 采 用 单 箱 八 室 流 线 型 正 交 异 性 板 钢 箱 梁. 锚 固 区 采 用 预 应 力 混 凝 土 箱 梁, 通 过 钢 箱 梁 端 部 的 结 合 段 超 厚 承 压 板 将 钢 箱 梁 端 内 力 传 递 给 混 凝 土 梁. 4 2 风 险 辨 识 该 桥 场 地 处 于 地 质 历 史 上 长 期 稳 定 的 构 造 单 元, 内 部 地 质 结 构 较 为 单 一, 在 历 史 上 无 中 等 以 上 地 震 的 记 载. 桥 址 地 段 勘 察 深 度 范 围 内 不 具 危 害 性 的 不 良 地 质 作 用 和 地 质 灾 害 ( 如 断 裂 滑 坡 泥 石 流 等 ), 场 地 稳 定, 场 地 内 不 存 在 沉 陷 和 液 化 的 土 层. 迄 今 为 止 尚 未 发 现 悬 索 桥 在 地 震 时 遭 到 毁 坏 的 实 例, 但 局 部 性 损 伤 时 有 发 生. 该 桥 为 自 锚 式 悬 索 桥, 与 一 般 的 地 锚 式 悬 索 桥 不 同, 它 的 直 接 锚 固 在 加 劲 梁 的 两 端, 无 需 庞 大 的 锚 碇, 由 直 接 承 受 中 的 水 平 拉 力, 降 低 了 对 工 程 场 地 的 要 求. 经 过 分 析, 根 据 自 锚 式 悬 索 桥 自 身 结 构 构 造, 在 地 震 作 用 下, 桥 梁 面 临 的 主 要 风 险 有 桥 塔 破 坏 与 挠 度 过 大. 4 3 风 险 估 测 4 3 1 风 险 概 率 估 测 采 用 响 应 面 法 计 算 结 构 损 伤 风 险 概 率, 根 据 风 险 辨 识 结 果, 主 塔 和 损 伤 是 该 桥 面 临 的 主 要 风 险, 以 塔 顶 位 移 和 挠 度 达 到 限 值 作 为 极 限 状 态, 响 应 面 函 数 选 用 不 含 交 叉 项 的 二 次 多 项 式 表 示 为 Z =g(x)=a+ m b j X j + m c j X 2 j. (6) j=1 j=1 式 中 :X j 为 随 机 变 量 ;a,b j,c j 为 待 定 系 数, 为 2m+1 个 ;m 为 随 机 变 量 数 量, 本 文 中 m =9. 对 样 本 点 的 设 计, 选 择 随 机 变 量 的 统 计 特 性 见 表 2, 假 设 所 有 随 机 变 量 相 互 独 立, 均 为 正 态 分 布, 根 据 所 选 响 应 面 函 数 的 特 点, 每 个 变 量 需 设 19 个 水 平, 则 随 机 样 本 点 为 19 个 变 量 组. 表 2 随 机 变 量 统 计 表 变 量 弹 性 模 量 /(N m -2 ) 截 面 面 积 /m 2 抗 弯 惯 性 矩 /m 4 Ixx Iyy Iz 质 量 密 度 /(kg m -3 ) 均 值 2 05 10 11 2 1 10 11 9 2 10-2 2 610 9 750 3 360 555 0 8005 0 7850 标 准 差 2 05 10 10 2 1 10 10 9.2 10-3 0 261 0 975 0 336 55 5 800 5 785 对 结 构 进 行 有 限 元 分 析, 采 用 通 用 有 限 元 软 件 ANSYS 以 成 桥 理 论 线 形 为 基 准 建 立 该 桥 有 限 元 模 型, 如 图 3 所 示. 桥 塔 混 凝 土 用 Beam188 单 元 模 拟, 和 吊 索 用 Link10 单 元 模 拟, 钢 箱 梁 采 用 Beam4 单 元 模 拟. 桥 面 铺 装 栏 杆 等 附 属 设 施 采 用 加 大 密 度 的 方 式 附 加 到 上. 考 虑 缆 索 的 初 应 变 和 应 力 刚 化 效 应, 通 过 不 断 调 整 模 型 吊 杆 的 初 应 变 确 定 结 构 的 初 始 平 衡 状 态, 模 型 的 初 应 变 经 过 多 次 调 整 后, 线 形 和 设 计 成 桥 状 态 的 线 形 比 较 吻 合, 两 者 最 大 差 值 为 0 027m, 可 以 认 为 是 用 于 动 力 分 析 比 较 理 想 的 模 型 [9]. 采 用 瞬 态 动 力 分 析 法 对 结 构 进 行 一 致 激 励 分 析 该 桥 地 震 响 应, 地 震 加 速 度 数 据 采 用 19s 天 津 波 记 录. 时 程 分 析 可 得 19 组 参 数 样 本 点 对 应 的 地 震 作 用 下 塔 顶 最 大 纵 向 位 移 和 跨 中 最 大 竖 向 位 移. 图 3 大 桥 有 限 元 模 型 根 据 结 构 需 要 完 成 的 功 能 和 结 构 到 达 极 限 状 态 的 标 志 建 立 结 构 损 伤 极 限 状 态 方 程, 求 取 结 构 损 伤 风 险 概 率. 取 塔 顶 容 许 位 移 限 制 δ t = 0 00166H [10], 对 本 桥 δ t =14 5cm; 参 考 日 本 本 州 四 国 连 络 桥 设 计 标 准, 悬 索 桥 的 竖 向 容 许 挠 度 δ v =L/350, 对 本 桥 δ v =65 7cm. 建 立 基 于 响 应 面 法 建 立 损 伤 极 限 状 态 方 程, 并 计 算 得 到 主 塔 与 的 损 伤 风 险 概 率 P f1 P f2 分 别 为 2 4414 10-6 与 1 033 10-6. 主 塔 和 组 成 串 联 体 系, 假 设 与 主 塔 损 伤 不 相 关, 则 该 桥 地 震 损 伤 风 险 概 率 为 P C =1-P S =1- n [1-P(F i )]= 3 4744 10-6. 取 地 震 重 现 期 T k =475a, 则 地 震 损 伤 风 险 年 发 生 概 率 为 7 31452 10-9. 根 据 表 1 可 得 该 自 锚 式 悬 索 桥 地 震 损 伤 风 险 概 率 等 级 为 1 级. 4 3 2 风 险 损 失 估 测 风 险 损 失 估 测 采 用 本 文 提 出 的 改 进 德 尔 菲 法. 选 择 15 位 桥 梁 工 程 专 业 人 员 组 成 专 家 组 参 与
128 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第 44 卷 专 家 调 查, 第 1 轮 调 查 结 果 见 表 3. 表 3 专 家 意 见 最 优 化 调 整 专 家 评 分 r 权 重 调 整 后 评 分 调 整 量 E1 4 0 3 0 066 4 08 0 08 E2 4 0 4 0 067 3 87 0 13 E3 4 0 3 0 067 4 12 0 12 E4 5 0 2 0 069 4 80 0 20 E5 4 0 2 0 067 3 97 0 01 E6 3 0 4 0 064 3 34 0 34 E7 4 0 2 0 066 4 05 0 05 E8 4 0 3 0 069 3 89 0 11 E9 4 0 4 0 067 3 95 0 05 E10 3 0 5 0 069 3 38 0 38 E11 5 0 3 0 066 4 82 0 18 E12 4 0 3 0 064 3 86 0 14 E13 4 0 2 0 066 3 77 0 23 E14 4 0 3 0 066 3 97 0 03 E15 4 0 4 0 067 4 03 0 02 调 查 结 果 统 计 如 下 : 1) 风 险 评 估 小 组 对 专 家 权 重 w i 的 评 价 相 同, 为 1/15, 根 据 式 (2) 求 各 专 家 的 权 重, 计 算 结 果 见 表 3. 2) 加 权 均 值 U(x)= n w i x i =4 002. 3) 峰 度 E k = μ 4(x) [σ(x)] -3=-0 73<0, 不 4 满 足 一 致 性 条 件, 故 需 进 行 专 家 意 见 最 优 化 调 整. 根 据 专 家 意 见 优 化 模 型, 对 专 家 意 见 的 调 整 结 果 见 表 3. 可 见 专 家 意 见 调 整 量 均 在 专 家 允 许 调 整 范 围 内, 故 调 整 结 果 满 足 可 信 性 要 求, 进 行 新 一 轮 的 结 果 统 计. 所 有 的 统 计 参 数 均 满 足 条 件, 专 家 意 见 的 加 权 均 值 U(x) 则 为 最 终 统 计 结 果,U(x)=3 995, 参 考 文 献 [11] 中 的 风 险 损 失 分 级 表, 风 险 损 失 等 级 为 4 级. 综 上 所 述, 可 知 该 自 锚 式 悬 索 桥 运 营 期 间 地 震 损 伤 风 险 估 测 的 结 果 : 风 险 概 率 等 级 为 1 级, 风 险 损 失 等 级 为 4 级. 5 结 论 1) 基 于 响 应 面 法 的 桥 梁 结 构 损 伤 概 率 估 测 方 法 既 考 虑 了 具 体 桥 梁 的 受 力 特 性 又 考 虑 了 的 不 确 定 性, 能 够 充 分 利 用 已 有 的 研 究 成 果 定 量 地 计 算 结 构 损 伤 风 险 概 率. 2) 改 进 的 德 尔 菲 法 可 大 大 减 少 专 家 调 查 的 重 复 次 数, 减 少 计 算 和 统 计 工 作 量, 缩 短 风 险 估 测 需 要 的 时 间, 提 高 整 个 风 险 评 估 工 作 的 效 率. 3) 对 研 究 成 果 比 较 丰 富 的 特 定 风 险 估 测, 定 性 定 量 结 合 的 方 法 能 取 得 比 较 好 的 效 果. 参 考 文 献 : [1] 巩 春 领. 大 跨 度 斜 拉 桥 施 工 风 险 分 析 与 对 策 研 究 [D]. 上 海 : 同 济 大 学,2006. [2] 阮 欣, 陈 艾 荣, 石 雪 飞. 桥 梁 工 程 风 险 评 估 [M]. 北 京 : 人 民 交 通 出 版 社,2008. [3] 张 杰. 大 跨 度 桥 梁 施 工 期 风 险 分 析 方 法 研 究 [D]. 上 海 : 同 济 大 学,2007. [4]STEINSM,KENNETHYOUNGG,TRENTRE,etal. Prioritizingscourvulnerablebridgesusingrisk[J].Jour nalofinfrastructuresystems,1999,5(3):95-101. [5]PADGETTJE,DENNEMANN K,GHOSH J.Risk basedseismiclife cyclecost:benefit(lcc B)analysis forbridgeretrofitasesment[j].structuralsafety, 2010,32(3):165-173. [6] 朱 劲 松, 肖 汝 诚. 结 构 可 靠 度 分 析 的 人 工 智 能 响 应 面 法 及 程 序 [J]. 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报,2009,41(4): 169-172. [7]JIN Cheng.Anartificialneuralnetworkbasedgenetic algorithmforestimatingthereliabilityoflongspansus pensionbridges[j].finiteelementsinanalysisand Design,2010,46(8):658-667. [8] 程 进, 肖 汝 诚. 大 跨 度 悬 索 桥 颤 振 可 靠 度 分 析 的 改 进 响 应 面 法 [J]. 土 木 工 程 学 报,2006,39(7):69-73. [9] 周 敉, 王 君 杰, 袁 万 城. 自 锚 式 悬 索 桥 地 震 反 应 有 限 元 分 析 [J]. 长 安 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版,2008,28 (1):66-71. [10] 王 喜 良, 岳 振 民. 大 跨 悬 索 桥 塔 顶 位 移 控 制 值 分 析 [J]. 桥 梁 建 设,2003,20(6):38-47. [11] 王 诗 青. 公 路 桥 梁 风 险 评 估 关 键 技 术 研 究 [D]. 天 津 : 天 津 大 学,2010. ( 编 辑 魏 希 柱 )