極差分析法在北方冬季水利工程施工期影響因素靈敏度分析中的應用

田 原

(遼寧省水利水電科學研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110003)

北方水利施工工期影響因素具有十分復雜的特點。為保證水利工程有效施工，在規定時間內完成工程量，急需對北方冬季水利工程施工工期影響因素進行靈敏度的分析，對其影響的施工參數及施工工序進行動態識別，從而對北方冬季水利工程施工進行有效的科學指導。當前，對于水利工程施工工期影響因素分析的成果較多[1- 6]，主要集中在南方地區，且主要對施工工序的靈敏度進行分析，而未對施工參數的靈敏度進行分析。為此本文結合極差分析方法，該方法可實現多因素的靈敏度分析，近些年來，在市政、交通等其他領域的工程施工中得到具體應用[7- 10]，在北方地區水利工程施工中還未進行相關應用，因此應用該方法，以北方冬季某水利工程施工為研究實例，進行施工工期影響因素的靈敏度分析，研究成果對科學指導北方地區冬季水利工程施工具有重要的指導價值。

1 極差分析方法原理

極差分析方法結合數值試驗的方式，對北方地區冬季水利工程施工影響因素進行均勻分配，試驗包括判斷和計算兩個步驟，首先計算其判斷指標，計算方程為：

(1)

式中，Kjm—j列m要素對應的ym影響指標之和。在判定基礎上，對指標進行計算，計算方程為：

(2)

(3)

式中，Rj—j要素的極差值，為各水平下指標最大與最小值之差。Rj值越大，表示對其施工工期影響的因素越敏感。

在極差分析的基礎上，需要對北方冬季水利工程施工參數和工期進行靈敏度分析模型的設定，設定方程為：

y=f(x1，x2，xn)

(4)

式中，xn—第n個輸入的參數。在進行模型構建，對模型進行求解，其目標函數為：

Opt(Stj，Iti-tj，Dti-tj，X(P1，P2，，Pn)

(5)

式中，Stj—施工進度；Iti-tj—施工強度；Dti-tj—施工工期的最優化方案；X(P1，P2，Pn)—各個影響因素的靈敏度分析值；目標函數的約束條件設置為：

(6)

式中，S(i，j，t)—施工進度各個因子的影響約束條件；R(i，j，t)—極差分子方法下各個因子的影響約束條件。

2 實例應用

2.1 工程概況

以遼寧某水利工程施工為研究實例，該工程為水利工程的交通棧橋，工程空心板預制采用空心鋼管組合內模，外模并配鋼制模板，邊板3套模板，中板3套模板，預制場現澆空心板底模9個，循環縱板5次，邊墩6次完成預制工作?？招陌宀捎谜羝B生，三天一個循環，計劃工期30d。成品空心板堆放，在空心板的兩端各1m處支承，所有梁3層堆放，用枕木隔放。臺座設計為長線型槽式臺座，長度為53.5m，傳力柱和抗力墩整體參加受力而臺座不受力，必須有足夠的強度和剛度。臺座剛度對預應力影響較大，若剛度不夠，臺座變形較大，預應力損失就會較大。經驗計算采用尺寸為傳力柱邊柱寬40cm，高50cm，中柱寬60cm，抗力墩埋深1.5cm，抗力墩張拉端及錨固端都布設鋼筋?；炷翝仓镃30混凝土，工程現場概況如圖1所示，施工參數見表1。

圖1 工程現場施工圖

施工工序KmaxKmidKminR#21561158532#525318911541#745935925325#955143535263#1165251225975#1232122310586#152241865994#2218916511245#2522718216923#3333527922718#4543135322822#6565961243119#8475870325235#7932528912543#564142639552#5532930311545#7562438221234#11565150534429#12385365242133

2.2 要素靈敏度分析

對4個主要的施工工序的19個參數進行要素的靈敏度分析，參數的靈敏度分析結果見表2。

表2 各施工工序的主要參數靈敏度分析結果

從表2中可看出，施工工序下各要素靈敏度的變幅十分大，不同施工工序對施工工期影響程度較大，即各個工序主要參數下的靈敏度較大，對于施工工期影響度大，特別是在北方冬季，各工序如不能進行有效的優化，對各主要因素進行靈敏度的分析，則對整個施工工期產生較大程度影響。

2.3 施工工序影響指標極差分析結果

首先對施工工序影響指標進行極差分析，主要的分析結果見表3和圖2。

從表3中可以看出，施工工序越為復雜，其極差分析結果越大，變幅越廣，對施工工期影響程度越大。從圖2中可看出，第65#施工工序的靈敏度系數越高，需要在整個施工過程對其進行有效控制，這主要是因為該施工工序受到氣候條件影響程度較大。而主要受區域地質條件的施工工序如2#和22#則影響程度較低，靈敏度系數較低，表明區域所在位置的地質情況對北方水利工程施工工期影響程度較低。

表3 施工工序影響指標極差分析結果

圖2 施工工序影響指標極差分析結果

2.4 施工參數影響指標極差分析結果

在施工工序參數影響指標極差分析結果的基礎上，對施工參數影響指標極差分析結果進行分析，分析結果見表4和圖3。

表4 施工參數影響指標極差分析結果

圖3 施工參數影響指標極差分析結果

從施工參數分析結果可看出，循環進尺、及施工機械數量的靈敏度指標最大，可見這3個參數對施工工期的影響程度最大，這3個參數對施工影響的敏感程度最大，在施工過程中需要進行重點有效控制。其他施工參數的影響指標極差分析結果可從圖3中獲取，在具體工程施工的過程中，工程技術人員可以參照上述施工參數的極差分析結果適當控制，從而對施工工期參數進行合理優化，提高施工效率，保證施工質量和安全。

3 結語

(1)極差分析方法可有效結合施工工序和施工參數兩個目標進行多要素靈敏度分析，解決傳統施工工期影響要素目標單一化的問題，在北方地區冬季施工工期控制具有重要的推廣和應用價值。

(2)施工參數及施工工序影響指標極差分析結果可為施工技術人員提供清晰的施工工期控制要素分析圖，對主要影響工序和施工參數進行有效把控，從而提高施工質量和效率。

(3)氣候影響條件下的施工工序及施工參數是北方地區冬季施工需要重點控制的主要因素，而地質條件下的因素影響程度較弱，對施工工期影響程度不高。