基于物元法的公路橋梁施工安全評價

余敬柳

(廣東華路交通科技有限公司，廣東 廣州 510550)

0 引 言

橋梁施工是公路工程建設中的重點和難點,對橋梁施工安全進行評價可以發現潛在的危險因素,通過提出具有針對性的管控措施,進而預防公路橋梁的施工事故。目前,橋梁施工安全評價方法主要有專家法、LEC法等方法,但是這些方法都過于主觀,為了更加客觀全面的對橋梁施工安全進行評價,王曉輝[1](2018)針對公路橋梁施工安全風險采用網絡分析法進行評價研究。龐偉英[2](2015)針對大跨徑橋梁施工階段風險采用灰色聚類法進行評價研究,為保障橋梁的施工安全提供了參考。袁弘川[3]等(2018)通過建立改進云模型對橋梁施工安全風險進行評價。呂曉楠[4](2015)開展了新建鐵路下穿既有高速鐵路橋梁施工風險評價的研究,通過構建施工風險綜合評估指標體系,運用模糊綜合評價法進行分析。劉佳[5](2018)針對山區高速公路的橋梁施工開展了安全評價研究。

上述研究人員對橋梁施工進行了詳細、科學的研究,但是評價方法過于復雜,實用性較差,為了解決此問題,本文提出運用物元法對公路橋梁施工的安全進行評價。物元法在工程領域應用較廣,如曾佩[6]等(2019)運用物元法對江西省的水資源安全進行評價,取得了較好的效果。

1 公路橋梁施工安全評價指標體系

為了對公路橋梁施工安全進行全面的評價,合理、科學、客觀地選取公路橋梁施工安全評價指標至關重要,同時,這也是能夠獲得真實客觀的評價結果的前提。選取安全評價指標時應遵循綜合性、客觀性、實用性以及多層次性的原則。

公路橋梁施工受到自然環境影響較大,同時,橋梁施工規模大、施工難度高、人員和機械作業交叉密集。本文在公路橋梁施工安全評價指標體系中分別選取了自然環境風險、施工人員與技術風險、施工材料設備風險以及施工組織管理風險四個二級指標。其中,自然環境風險包括土的類別及性質、降雨量、地下水發育程度;施工人員與技術風險包括施工人員安全意識狀況、安全培訓落實情況、專業技能熟練程度、施工安全防護措施、施工工藝成熟度;施工材料設備風險包括材料質量檢測情況、設備檢查維修情況、設備安全防護狀況;施工組織管理風險包括安全監管力度、應急管理能力、施工場地布置情況、信息反饋及處理程度、施工噪聲處理、夜間施工照明條件。具體評價指標體系如圖1所示。

圖1 公路橋梁施工安全評價指標體系

本文中以x表示公路橋梁施工安全評價指標,n表示公路橋梁施工安全評價指標個數,則公路橋梁施工安全評價指標可以表示為x1,x2,.…,x17;以y表示公路橋梁施工安全評價等級,確定公路橋梁施工的五個安全評價等級,采用百分制,劃分公路橋梁施工安全評價指標的評價等級取值范圍。以專業技能熟練程度(x6)為例,其評價等級取值范圍見表1。

表1 評價等級取值范圍

2 物元法評價模型

2.1 待評物元

確定待評物元以及對應的經典域矩陣和節域矩陣,方法已在文獻[7]中闡述。

2.2 評價指標權重

合理組合評價指標的主、客觀權重是提高公路橋梁施工安全評價可靠性的重要手段。本文分別采用層次分析法和熵值法確定公路橋梁施工的安全評價指標權重,再通過和諧度方程確定公路橋梁施工安全評價指標的組合權重。

(1)層次分析法。層次分析法確定評價指標權重,需先構造判斷矩陣,并對其進行一致性檢驗,最后對判斷矩陣進行歸一化處理,得到評價指標最終權重[7]。

(2)熵值法。熵權法確定公路橋梁的施工安全評價指標權重時,首先要量化各個公路橋梁的施工安全評價指標,然后處理量化后的指標并得到相應的評價指數,最后處理評價指數以便得到指標最終權重值[7]。

(3)評價指標組合權重。組合權重應兼顧主觀權重與客觀權重的優點[9],本文運用基于和諧度方程的方法將層次分析法所求的評價指標權重與熵值法所求的評價指標權重進行綜合分析,得到評價指標的組合權重。

①評價指標和諧度:其計算公式如式(1)所示:

HD=ap-bq

(1)

式中:HD為和諧度；a為統一度；b為分歧度,且a與b之和為1;p為和諧系數、q為不和諧系數,分別表示參與者對和諧目標的滿意度與和諧目標的分歧度,0≤p、q≤1[8]。

統一度a的計算方法如式(2),其中0≤p≤1,當p=1時表示完全滿足和諧目標,當p=0時表示完全不滿足和諧目標。q為不和諧系數,表示參與者對分歧的重視程度,本文取p=0.65,q=0.35[8]。

(2)

②綜合權重:求取層次分析法和熵值法所對應的和諧度之后,可得到橋梁施工安全評價指標的綜合權重,其處理方法如式(3)所示:

Z(Uij)=HD(Uij)·Wij+(1-HD(Uij))·Nij)

(3)

③歸一化處理:求取各指標綜合權重之后需對其進行歸一化處理,如式(4)所示,最終求得各橋梁施工安全評價指標的組合權重。

(4)

2.3 待評物元關聯度

求出評價指標綜合權重后,依據文獻[7]方法可求得待評物元的關聯度。

2.4 待評物元評價等級

確定待評物元的關聯度之后,可確定待評物元的最終評價等級,如式(5)所示:

(5)

式中：Kj(p)為待評價對象p屬于第j級的關聯度。若Kj=max{K(p)},(j=1,2,3…m),則待評價單元p屬于評價等級j級。

3 實例分析

本文以廣東省陽江市雅白線那龍河大橋施工為例,驗證所提方法的可行性。結合那龍河大橋施工工藝以及相關的資料對本文中所確定的公路橋梁施工安全評價指標分別進行評分,并判斷其所屬的評價等級。

3.1 確定待評物元

結合那龍河大橋施工實際情況,參考那龍河大橋施工組織方案及其他相關資料,采用物元法對那龍河大橋橋梁施工安全進行評價,確定待評物元見表2。

表2 待評物元

3.2 評價指標權重

分別運用層次分析法和熵值法確定公路橋梁施工安全評價指標權重,通過和諧度方程分別確定其指標權重系數,最終得到公路橋梁的施工安全評價指標組合權重。以專業技能熟練程度為例,其評價指標權重見表3。

表3 評價指標權重

3.3 待評物元關聯度

以專業技能熟練程度為例,公路橋梁施工安全評價指標的關聯度見表4。

表4 待評物元的專業技能熟練程度指標關聯度

3.4 評價等級

確定公路橋梁施工安全的關聯度之后,可以得到公路橋梁施工安全評價等級,見表5。

表5 橋梁施工安全評價等級

由表5可以得出,那龍河大橋橋梁施工安全評價等級為B級。根據該評價指標的評價結果,那龍河大橋還需做好雨季施工安全防護、施工噪聲減少等措施,提高橋梁施工安全性,防止發生施工事故。

4 結束語

本文總結和分析了公路橋梁施工安全評價的研究現狀,提出了運用物元法對公路橋梁的施工安全進行評價。通過構建公路橋梁的施工安全評價指標體系,確定公路橋梁的最終施工安全評價等級;同時運用和諧度方程確定層次分析法權重和熵值法權重的系數并得到橋梁施工安全評價指標的組合權重,消除主客觀賦權的差異性;該評價方法能夠全面客觀的對公路橋梁施工安全進行評價,其該評價結果對公路橋梁施工具有指導意義,從而為公路橋梁施工安全的改善優化提供參考。