公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)方法研究

方向歡

摘 要：公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)的主要目的在于提高其運(yùn)用當(dāng)中的安全性和效率性。為了保證公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)的效率、可操作性和精度，可以采用響應(yīng)面法聯(lián)合改進(jìn)的德爾菲法作為風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)方法。本文進(jìn)行公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)方法研究時(shí)，主要選取了陜西某一級(jí)公路上的一座橋梁進(jìn)行運(yùn)行期間地震風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)，采用響應(yīng)面法進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)損傷概率估測(cè)，采用改進(jìn)德爾菲法減少了計(jì)算與統(tǒng)計(jì)工作量，切實(shí)有效的提高了公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作的準(zhǔn)確率和效率。由此可見，響應(yīng)面法與改進(jìn)德爾菲法屬于有效的公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)方法。

關(guān)鍵詞：公路橋梁；風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)；估測(cè)方法

公路橋梁建設(shè)屬于我國城市化進(jìn)程加深以及社會(huì)不斷發(fā)展的體現(xiàn)，隨著公路橋梁建設(shè)數(shù)量越來越多，范圍越來越廣，社會(huì)上對(duì)于其風(fēng)險(xiǎn)問題予以了高度的關(guān)注。為此，公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)成為了我國橋梁風(fēng)險(xiǎn)研究的重要內(nèi)容。一般請(qǐng)情況下，進(jìn)行公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)需要進(jìn)行性風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，而后方能夠進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)、評(píng)價(jià)與應(yīng)對(duì)。

一、公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

在進(jìn)行公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)前，首先要對(duì)公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行明確，一般情況下，公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)基本上如表1所述：

二、公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的具體運(yùn)用

（一）工程概況

選取陜西某一級(jí)公路上的一座自錨式懸索橋地震損傷風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估測(cè)，該橋的主跨度在230m，全寬在50m，采用門式橋塔作為主塔，將單箱八室流線型正交異性板鋼箱梁作為主梁。本文主要采用響應(yīng)面法進(jìn)行公路橋梁損傷風(fēng)險(xiǎn)概率的計(jì)算，并且采用改進(jìn)的德爾菲法進(jìn)行整體公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)。

（二）風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與估測(cè)

1、風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)。該公路橋梁所處之地的內(nèi)部地址結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單，近年來并未出現(xiàn)過中級(jí)或者高級(jí)的地震，在歷史上亦未出現(xiàn)大型地震事件的記載。因此，在該橋梁所處地段進(jìn)行勘察，無論在深度或者范圍上均不具有危害性，不易發(fā)生滑坡、斷裂或者泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，且橋梁所在地場(chǎng)內(nèi)并不會(huì)出現(xiàn)液化或者沉陷的土層[1]。雖然地震災(zāi)害并不會(huì)對(duì)該橋梁產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p毀，但是卻會(huì)時(shí)常發(fā)生局部性損傷。另外，該橋梁的主梁承受了較大的水平拉力，因而不會(huì)對(duì)工程場(chǎng)地產(chǎn)生比較高的要求，若發(fā)生地震地質(zhì)災(zāi)害，則該橋梁主要面臨的風(fēng)險(xiǎn)便主要有主梁撓度過大和橋塔破壞等。

2、風(fēng)險(xiǎn)概率估測(cè)。對(duì)該公路橋梁進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)概率估測(cè)，首先采用響應(yīng)面法對(duì)結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行計(jì)算，獲取風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)結(jié)果。由于主塔損傷、主梁損傷為該橋梁的主要風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)響應(yīng)面函數(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)概率估測(cè)，計(jì)算公式為不含有交叉項(xiàng)的二次多項(xiàng)式，如下所示：

（式1）

在式1當(dāng)中，a、bj、cj均為待定的系數(shù)，Xj則為隨機(jī)變量，m屬于隨機(jī)變量數(shù)量，設(shè)定m=9。

在確定計(jì)算公式以后，進(jìn)行樣本點(diǎn)設(shè)計(jì)。在明確計(jì)算公式、隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)后，根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)需要達(dá)到的功能性和結(jié)構(gòu)性，可以構(gòu)建結(jié)構(gòu)損傷極限狀態(tài)方程，并且據(jù)此獲得橋梁結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險(xiǎn)概率。將塔頂容許的位移限制t設(shè)置為0.00166H，本橋梁的t設(shè)置為14.5cm。與此同時(shí)，按照日本本州四國連絡(luò)橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定索橋豎向容許的撓度V設(shè)置為L/350，則本橋梁的V為65.7cm。

根據(jù)響應(yīng)面法建立的損傷極限狀態(tài)方程計(jì)算本橋梁的主塔和主梁損傷風(fēng)險(xiǎn)概率分別為2.44*10-6和1.03*10-6。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)橋梁主梁和主塔的串聯(lián)體系，假設(shè)該橋梁的主梁與主塔之間并不存在損傷關(guān)系，則該橋梁的地震損傷風(fēng)險(xiǎn)概率可以采用以下公2進(jìn)行計(jì)算，最終確定該風(fēng)險(xiǎn)概率為3.47*10-6。

（式1）

在上述概率結(jié)果當(dāng)中，將地震重現(xiàn)期Tk設(shè)置為475a，則該橋梁的地震損傷風(fēng)險(xiǎn)便可以確定為7.31*10-9，因而可以將該橋梁的地震風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定為1級(jí)。

3、風(fēng)險(xiǎn)損失估測(cè)。風(fēng)險(xiǎn)損失估測(cè)當(dāng)中主要采用改進(jìn)德爾菲法，對(duì)相關(guān)專家調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，最終調(diào)查結(jié)果顯示：公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估小組的專家對(duì)群眾Wi的評(píng)價(jià)基本上呈相同狀態(tài)，且加權(quán)均值U（x）==4.002，而橋梁的峰度則為=-0.73<0，該點(diǎn)代表與一致性條件并不滿足，需要進(jìn)行專家意見的調(diào)整，使其最優(yōu)化。

三、結(jié)論

公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)的重要性在于能夠有效預(yù)防并且規(guī)避重大風(fēng)險(xiǎn)，并且能夠保證公路橋梁在運(yùn)行當(dāng)中的安全性、效率性。采用響應(yīng)面法、改進(jìn)德爾菲法對(duì)公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行估測(cè)，將能夠有效明確公路橋梁風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，值得應(yīng)用并且推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]瑛措.公路橋梁施工總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究[J].江西建材，2014，

04（16）：141.endprint