基于云模型的斜拉桥施工安全风险评估方法研究

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斜拉桥以大方美观的造型和独特的结构特点倍受人们的喜爱,近年来我国斜拉桥建设迅速发展。伴随着技术和结构的创新,许多不确定性因素随之增加,同时也对斜拉桥的施工安全提出了更高的要求,一旦发生风险事故,将造成极大的损失。本文以大跨度独塔混合梁斜拉桥为研究对象,探索了斜拉桥施工期间安全风险评估的模型、方法及应用,主要研究成果如下:
  (1)斜拉桥施工安全风险指标体系及权重计算模型构建。从文献研究法、事故致因理论、施工事故统计、施工方法分析四个角度对斜拉桥施工安全风险进行识别的基础上,基于云模型理论、网络分析法及熵权法主客观相结合计算风险因子权重,构建斜拉桥施工风险权重计算模型,将云模型的期望、熵、超熵融入权重计算过程中,解决了权重分布的主观化和均值化的问题。
  (2)斜拉桥施工安全风险概率估计。以桥塔、塔梁同步、钢箱梁施工阶段为研究对象,通过ANSYS软件使用概率有限元法进行可靠性分析,考虑了材料、风荷载、临时荷载等定量因素的不确定性,得出各施工阶段结构的失效概率,并对参数敏感性进行分析。结果表明,在塔梁同步施工阶段中不确定性因素对结构的影响最大,而钢箱梁悬臂拼装施工阶段结构可靠度最大;在输入变量中,风荷载的不确定性对结构失效概率影响最为显著;风荷载大小及风攻角对结构失效概率均有一定影响,但在塔梁同步施工阶段风荷载大小对结构的影响更大。
  (3)斜拉桥施工安全风险评价模型构建。基于二维云模型以风险发生可能性与后果性为基础变量对各风险指标进行二维评判,构建风险评价模型。结合指标权重计算二维综合云模型数字特征,提出对比标准云的相似度计算方法,得到岳口汉江特大桥施工安全风险可能性等级为2,后果性等级为3,针对评价等级较高的风险因素提出了相应的措施。最后,对比传统方法结果验证了模型的合理性,并编写相关软件系统实现了风险快速评价。
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