基于物元法的公路桥梁施工安全评价

余敬柳

(广东华路交通科技有限公司，广东 广州 510550)

0 引 言

桥梁施工是公路工程建设中的重点和难点,对桥梁施工安全进行评价可以发现潜在的危险因素,通过提出具有针对性的管控措施,进而预防公路桥梁的施工事故。目前,桥梁施工安全评价方法主要有专家法、LEC法等方法,但是这些方法都过于主观,为了更加客观全面的对桥梁施工安全进行评价,王晓辉[1](2018)针对公路桥梁施工安全风险采用网络分析法进行评价研究。庞伟英[2](2015)针对大跨径桥梁施工阶段风险采用灰色聚类法进行评价研究,为保障桥梁的施工安全提供了参考。袁弘川[3]等(2018)通过建立改进云模型对桥梁施工安全风险进行评价。吕晓楠[4](2015)开展了新建铁路下穿既有高速铁路桥梁施工风险评价的研究,通过构建施工风险综合评估指标体系,运用模糊综合评价法进行分析。刘佳[5](2018)针对山区高速公路的桥梁施工开展了安全评价研究。

上述研究人员对桥梁施工进行了详细、科学的研究,但是评价方法过于复杂,实用性较差,为了解决此问题,本文提出运用物元法对公路桥梁施工的安全进行评价。物元法在工程领域应用较广,如曾佩[6]等(2019)运用物元法对江西省的水资源安全进行评价,取得了较好的效果。

1 公路桥梁施工安全评价指标体系

为了对公路桥梁施工安全进行全面的评价,合理、科学、客观地选取公路桥梁施工安全评价指标至关重要,同时,这也是能够获得真实客观的评价结果的前提。选取安全评价指标时应遵循综合性、客观性、实用性以及多层次性的原则。

公路桥梁施工受到自然环境影响较大,同时,桥梁施工规模大、施工难度高、人员和机械作业交叉密集。本文在公路桥梁施工安全评价指标体系中分别选取了自然环境风险、施工人员与技术风险、施工材料设备风险以及施工组织管理风险四个二级指标。其中,自然环境风险包括土的类别及性质、降雨量、地下水发育程度;施工人员与技术风险包括施工人员安全意识状况、安全培训落实情况、专业技能熟练程度、施工安全防护措施、施工工艺成熟度;施工材料设备风险包括材料质量检测情况、设备检查维修情况、设备安全防护状况;施工组织管理风险包括安全监管力度、应急管理能力、施工场地布置情况、信息反馈及处理程度、施工噪声处理、夜间施工照明条件。具体评价指标体系如图1所示。

图1 公路桥梁施工安全评价指标体系

本文中以x表示公路桥梁施工安全评价指标,n表示公路桥梁施工安全评价指标个数,则公路桥梁施工安全评价指标可以表示为x1,x2,.…,x17;以y表示公路桥梁施工安全评价等级,确定公路桥梁施工的五个安全评价等级,采用百分制,划分公路桥梁施工安全评价指标的评价等级取值范围。以专业技能熟练程度(x6)为例,其评价等级取值范围见表1。

表1 评价等级取值范围

2 物元法评价模型

2.1 待评物元

确定待评物元以及对应的经典域矩阵和节域矩阵,方法已在文献[7]中阐述。

2.2 评价指标权重

合理组合评价指标的主、客观权重是提高公路桥梁施工安全评价可靠性的重要手段。本文分别采用层次分析法和熵值法确定公路桥梁施工的安全评价指标权重,再通过和谐度方程确定公路桥梁施工安全评价指标的组合权重。

(1)层次分析法。层次分析法确定评价指标权重,需先构造判断矩阵,并对其进行一致性检验,最后对判断矩阵进行归一化处理,得到评价指标最终权重[7]。

(2)熵值法。熵权法确定公路桥梁的施工安全评价指标权重时,首先要量化各个公路桥梁的施工安全评价指标,然后处理量化后的指标并得到相应的评价指数,最后处理评价指数以便得到指标最终权重值[7]。

(3)评价指标组合权重。组合权重应兼顾主观权重与客观权重的优点[9],本文运用基于和谐度方程的方法将层次分析法所求的评价指标权重与熵值法所求的评价指标权重进行综合分析,得到评价指标的组合权重。

①评价指标和谐度:其计算公式如式(1)所示:

HD=ap-bq

(1)

式中:HD为和谐度；a为统一度；b为分歧度,且a与b之和为1;p为和谐系数、q为不和谐系数,分别表示参与者对和谐目标的满意度与和谐目标的分歧度,0≤p、q≤1[8]。

统一度a的计算方法如式(2),其中0≤p≤1,当p=1时表示完全满足和谐目标,当p=0时表示完全不满足和谐目标。q为不和谐系数,表示参与者对分歧的重视程度,本文取p=0.65,q=0.35[8]。

(2)

②综合权重:求取层次分析法和熵值法所对应的和谐度之后,可得到桥梁施工安全评价指标的综合权重,其处理方法如式(3)所示:

Z(Uij)=HD(Uij)·Wij+(1-HD(Uij))·Nij)

(3)

③归一化处理:求取各指标综合权重之后需对其进行归一化处理,如式(4)所示,最终求得各桥梁施工安全评价指标的组合权重。

(4)

2.3 待评物元关联度

求出评价指标综合权重后,依据文献[7]方法可求得待评物元的关联度。

2.4 待评物元评价等级

确定待评物元的关联度之后,可确定待评物元的最终评价等级,如式(5)所示:

(5)

式中：Kj(p)为待评价对象p属于第j级的关联度。若Kj=max{K(p)},(j=1,2,3…m),则待评价单元p属于评价等级j级。

3 实例分析

本文以广东省阳江市雅白线那龙河大桥施工为例,验证所提方法的可行性。结合那龙河大桥施工工艺以及相关的资料对本文中所确定的公路桥梁施工安全评价指标分别进行评分,并判断其所属的评价等级。

3.1 确定待评物元

结合那龙河大桥施工实际情况,参考那龙河大桥施工组织方案及其他相关资料,采用物元法对那龙河大桥桥梁施工安全进行评价,确定待评物元见表2。

表2 待评物元

3.2 评价指标权重

分别运用层次分析法和熵值法确定公路桥梁施工安全评价指标权重,通过和谐度方程分别确定其指标权重系数,最终得到公路桥梁的施工安全评价指标组合权重。以专业技能熟练程度为例,其评价指标权重见表3。

表3 评价指标权重

3.3 待评物元关联度

以专业技能熟练程度为例,公路桥梁施工安全评价指标的关联度见表4。

表4 待评物元的专业技能熟练程度指标关联度

3.4 评价等级

确定公路桥梁施工安全的关联度之后,可以得到公路桥梁施工安全评价等级,见表5。

表5 桥梁施工安全评价等级

由表5可以得出,那龙河大桥桥梁施工安全评价等级为B级。根据该评价指标的评价结果,那龙河大桥还需做好雨季施工安全防护、施工噪声减少等措施,提高桥梁施工安全性,防止发生施工事故。

4 结束语

本文总结和分析了公路桥梁施工安全评价的研究现状,提出了运用物元法对公路桥梁的施工安全进行评价。通过构建公路桥梁的施工安全评价指标体系,确定公路桥梁的最终施工安全评价等级;同时运用和谐度方程确定层次分析法权重和熵值法权重的系数并得到桥梁施工安全评价指标的组合权重,消除主客观赋权的差异性;该评价方法能够全面客观的对公路桥梁施工安全进行评价,其该评价结果对公路桥梁施工具有指导意义,从而为公路桥梁施工安全的改善优化提供参考。