大跨度斜拉桥施工风险分析与对策研究

摘要

大跨度斜拉桥以其优美的造型和独特的结构性能，近年来得到了迅速的发展。随着结构的创新和跨径的增大，各种不确定性显著增加，大跨度斜拉桥工程建设正面临着前所未有的高风险，必须予以足够的重视，否则极易发生工程事故，危及结构、财产和生命安全。本文以大跨度斜拉桥施工期间的结构风险为主要研究对象，围绕以下几个方面展开研究： 1.桥梁施工风险分析理论框架研究。阐述了风险的基本概念与风险分析的基本原理，给出了风险的一般性定义，提出了风险分析方法的选用原则；在明确给出桥梁施工期结构风险定义的基础上，构建了桥梁施工风险分析总体理论框架。 2.桥梁施工风险识别研究。阐述了桥梁施工风险识别的基本原理和基本过程，针对桥梁施工风险因素错综复杂的特点以及施工事故统计资料较为匮乏的实际情况，提出采用定性与定量相结合的层次分析法进行桥梁施工风险识别研究，该方法简单而实用，是一种较为理想的风险识别方法。 3.桥梁施工风险概率估计研究。阐述了桥梁施工风险概率估计的基本原理；针对桥梁结构极限状态函数呈隐式、高次非线性的特点，以及传统可靠性分析法求解该问题的局限性，提出了基于有限元．人工神经网络．蒙特卡罗模拟(F-A-M)的风险概率估计方法，该方法解决了随机模拟与有限元数值计算两种方法的耦合问题和随机有限元计算量太大的弊端，提高了风险概率估计的效率。 4.桥梁施工风险后果估计研究。阐述了桥梁施工风险后果估计的基本原理；首次对桥梁施工风险后果加以系统、全面的研究；提出了风险后果估计模型的构建原则，建立了桥梁施工风险后果估计模型；提出了桥梁施工风险后果当量估计法，该方法与风险后果估计模型相结合，实现了对桥梁施工风险后果的量化估计。 5．桥梁施工风险评价与指标体系研究。阐述了桥梁施工风险评价的基本原理；提出了风险评价模型的建模原则，建立了桥梁施工风险综合评价模型；提出了风险评价指标的制定原则，建立了以风险接受准则与风险等级评价标准为代表的桥梁施工风险评价指标体系，实现对桥梁施工风险进行多角度、全方位的综合评价。 6.桥梁施工期人因可靠性分析。创新性地开展了桥梁施工期人因可靠性研究工作，阐述了人为失误与人因可靠性的基本概念以及桥梁施工期人因可靠性分析(HRA)的基本原理；系统地研究了桥梁施工期间的各种人为失误及其形成机理；提出了桥梁施工期HRA方法一人员认知可靠性(HCR)改进法：研究了人为失误对桥梁施工风险的影响途径和影响内容，提出了量化的计算方法，实现了风险分析研究的系统化和全面化。 7．桥梁施工风险应对与决策研究。研究了桥梁施工风险各种应对策略；阐述了桥梁施工风险决策的基本原理，提出了科学合理、综合全面的桥梁施工风险决策原则和决策指南，解决了如何选取最优的建设方案和最佳风险应对策略的问题，为风险决策者提供了重要的决策参考。 8．桥梁施工风险分析系统开发。基于本文提出的桥梁施工风险分析理论和方法，以MicrosoftVisualC++为平台，开发了具有实用性的桥梁施工风险分析系统BRAS，为实现施工风险分析与管理的系统化和可操作化，为提高工作效率和分析结果的可靠性，为推动桥梁风险分析技术的应用和发展奠定了坚实的基础。 9．工程实例一五河口斜拉桥施工风险分析。利用本文所建立的桥梁施工风险综合分析方法与软件系统，对五河口斜拉桥施工风险进行了综合分析，为桥梁施工风险分析理论与方法在实际工程中的具体应用和发展提供参考。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1斜拉桥的发展概况与前景

1.1.1斜拉桥的发展概况

1.1.2斜拉桥的发展前景

1.2大跨度斜拉桥施工风险分析研究的必要性

1.2.1大跨度斜拉桥结构施工存在大量的不确定性

1.2.2大跨度斜拉桥结构施工存在着高风险

1.3风险分析的发展和研究现状

1.3.1国外风险分析的发展和研究现状

1.3.2国内风险分析的发展和研究现状

1.3.3桥梁工程风险分析的研究现状

1.4存在的问题

1.5课题来源

1.6本文的主要研究内容

第2章桥梁施工风险分析理论框架与风险识别

2.1风险的基本概念

2.1.1风险的定义与度量

2.1.2风险的本质与特征

2.1.3风险的分类

2.2风险分析的基本原理与方法

2.2.1风险分析的基本原理

2.2.2风险分析的基本研究方法

2.3施工风险分析的理论框架

2.3.1施工风险分析的相关定义

2.3.2施工风险分析的理论框架

2.4施工风险识别基本原理

2.4.1施工风险识别的必要性和重要性

2.4.2施工风险识别的含义

2.4.3施工风险识别的作用

2.4.4施工风险识别的特点

2.4.5施工风险识别的过程

2.5工程信息收集与研究

2.5.1工程基本信息收集与研究

2.5.2工程施工信息收集与研究

2.6施工风险识别方法研究

2.6.1常用风险识别方法

2.6.2施工风险识别方法一层次分析法

2.6.3层次分析法施工风险识别的过程

2.7本章小结

第3章桥梁施工风险概率估计

3.1施工风险概率估计概述

3.1.1施工风险概率估计的含义

3.1.2施工风险概率估计的基本原理

3.2结构失效概率的求解问题

3.2.1失效概率的常用求解方法

3.2.2桥梁结构失效概率的求解问题

3.3人工神经网络与BP算法

3.3.1人工神经网络的基本原理

3.3.2 BP神经网络

3.3.3 BP神经网络的关键问题研究

3.3.4 BP神经网络改进算法

3.4基于神经网络-有限元-蒙特卡罗模拟的风险概率估计法

3.4.1蒙特卡罗法

3.4.2基于F-A-M的风险概率估计法的基本原理

3.4.3基于F-A-M的风险概率估计法的求解过程

3.5本章小结

第4章桥梁施工风险后果估计

4.1施工风险后果估计概述

4.1.1施工风险后果估计的含义

4.1.2风险后果估计的研究概况

4.1.3施工风险后果估计的过程

4.2施工风险后果及其分类

4.2.1经济损失

4.2.2非经济损失

4.3施工风险后果估计模型

4.3.1建立施工风险后果估计模型的目的和作用

4.3.2建立施工风险后果估计模型的基本原则

4.3.3施工风险后果估计总体模型

4.3.4各分项损失与估计

4.4施工风险后果当量估计法

4.4.1施工风险后果当量估计法的提出

4.4.2施工风险后果当量

4.4.3施工风险后果当量估计法

4.5本章小结

第5章桥梁施工风险评价与指标体系研究

5.1施工风险评价概述

5.1.1施工风险评价的含义

5.1.2施工风险评价的目的与作用

5.1.3施工风险评价的步骤

5.2施工风险综合评价模型

5.2.1建立风险综合评价模型的目的和作用

5.2.2建立风险评价模型的基本原则

5.2.3施工风险综合评价模型

5.3施工风险评价指标体系研究

5.3.1风险评价指标体系的基本概念

5.3.2风险评价指标的研究与应用现状

5.3.3风险评价指标的制定原则

5.3.4施工风险接受准则

5.3.5施工风险等级评价标准

5.4施工风险综合评价

5.5本章小结

第6章桥梁施工期人因可靠性分析

6.1人因可靠性研究概述

6.1.1人因可靠性研究的必要性

6.1.2人为失误

6.1.3人因可靠性

6.1.4人因可靠性分析及其研究概况

6.1.5人因可靠性分析方法

6.2施工期人因可靠性分析过程

6.3施工期间的人为失误及其机理分析

6.3.1施工期间的人为失误

6.3.2人为失误的机理分析

6.4施工期人因可靠性分析方法

6.4.1 HCR分析法

6.4.2改进的HCR分析法

6.5人为失误对施工风险的影响

6.5.1概述

6.5.2人为失误对施工风险的影响途径

6.5.3人为失误对施工风险的影响内容

6.5.4人为失误对施工风险影响的估算方法

6.6本章小结

第7章桥梁施工风险应对与决策及软件开发

7.1施工风险应对研究

7.1.1施工风险应对的必要性

7.1.2施工风险应对的含义

7.1.3施工风险应对过程

7.1.4施工风险应对策略

7.2施工风险决策研究

7.2.1施工风险决策的必要性

7.2.2施工风险决策的含义

7.2.3施工风险决策的过程

7.2.4施工风险决策原则

7.2.5施工风险决策指南

7.3施工风险分析系统BRAS开发

7.3.1开发目的和意义

7.3.2系统设计思想

7.3.3系统框架结构

7.3.4系统的主要功能与特点

7.3.5算例与程序验证

7.4本章小结

第8章工程实例一五河口斜拉桥施工风险分析

8.1五河口大桥工程概况

8.2五河口斜拉桥旋工风险识别

8.2.1施工风险识别

8.2.2风险识别结论

8.3五河口斜拉桥施工风险概率估计

8.3.1施工风险求解思路

8.3.2建立有限元模型与极限状态函数

8.3.3神经网络仿真分析

8.3.4施工风险概率分析

8.4五河口斜拉桥施工风险后果估计

8.4.1主梁某施工阶段风险后果估计

8.4.2主梁各主要施工阶段风险后果

8.5五河口斜拉桥施工风险评价

8.5.1主梁施工风险值

8.5.2施工风险综合评价

8.5.3综合对比分析

8.6五河口斜拉桥施工风险应对与决策

8.7本章小结

第9章结语

9.1理论和方法上的进步

9.2进一步研究建议

致谢

参考文献

在读期间发表的学术论文与研究成果