基于動態(tài)權(quán)重?二維云模型的川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險評估

李海文，鮑學(xué)英

(蘭州交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州730070)

隨著各種新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備的不斷出現(xiàn)，川藏鐵路工程被再次提上日程成為世界矚目的鐵路建設(shè)項目。川藏鐵路[1]沿途經(jīng)過四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)和藏南谷底，穿越橫斷山脈、念青唐古拉山與喜馬拉雅山等山脈，跨越大渡河、金沙江、怒江及雅魯藏布江，這就意味著需要面對崇山峻嶺、地形高差、地震頻發(fā)、復(fù)雜地質(zhì)、季節(jié)凍土、山地災(zāi)害、高原缺氧等建設(shè)難題。為解決這些困難，川藏鐵路工程選擇以橋梁和隧道為主要的建設(shè)方式，全線橋隧工程占比達(dá)81%，給該鐵路的建設(shè)帶來許多不可避免和突如其來的風(fēng)險。因此，對該鐵路的橋梁施工風(fēng)險進(jìn)行必要的分析和評估顯得十分重要。目前國內(nèi)外許多專家學(xué)者對橋梁風(fēng)險進(jìn)行了研究，如楊隆浩等[2]將數(shù)據(jù)包絡(luò)分析與擴(kuò)展置信規(guī)則庫結(jié)合，提出了一種基于擴(kuò)展置信規(guī)則庫聯(lián)合優(yōu)化的方法對橋梁風(fēng)險進(jìn)行評估；張曉棟等[3]考慮車輛火災(zāi)作用的影響，提出了基于RSM-MCS模型評估橋梁風(fēng)險的概率；YüCELGAZI等[4]使用分析網(wǎng)絡(luò)過程對大型橋梁項目(LSBP)從設(shè)計、施工、管理等方面進(jìn)行風(fēng)險分析并提出應(yīng)對措施；LU等[5]將AHP法與云模型結(jié)合對大跨度懸索橋施工風(fēng)險進(jìn)行了分析評估；KIM等[6]使用三步風(fēng)險分析程序通過仿真模擬的方式對車輛撞擊下的橋梁立柱風(fēng)險進(jìn)行了詳細(xì)分析。然而，上述研究只是針對特殊橋梁或者某種風(fēng)險進(jìn)行研究，沒有綜合考慮特殊環(huán)境下橋梁施工各方面可能存在的風(fēng)險，且無法反映橋梁實(shí)際施工時的動態(tài)風(fēng)險信息。鑒于此，本文將動態(tài)權(quán)重模型與二維云模型結(jié)合對川藏鐵路復(fù)雜的氣候及地質(zhì)環(huán)境下橋梁施工可能存在的各種風(fēng)險進(jìn)行了分析研究。利用動態(tài)權(quán)重模型通過橋梁施工實(shí)際反饋的動態(tài)風(fēng)險信息為指標(biāo)賦權(quán)，然后利用二維云模型從風(fēng)險概率和后果兩方面綜合評估橋梁施工風(fēng)險情況，并借助MATLAB軟件繪制二維風(fēng)險云圖直觀反映橋梁施工風(fēng)險等級，最后利用貼近度確定施工風(fēng)險的評估結(jié)果，具體的風(fēng)險評估流程如圖1所示。通過本文的研究可為川藏鐵路雅林段橋梁施工風(fēng)險評估提供理論基礎(chǔ)。

圖1 橋梁施工風(fēng)險評估流程圖Fig.1 Flow chart of bridge construction risk assessment

1 構(gòu)建橋梁施工風(fēng)險評估指標(biāo)體系

川藏鐵路東起四川省成都市、西至西藏自治區(qū)拉薩市，線路全長1 838 km。該鐵路[7]位于青藏高原東南緣，橫跨中國第1階梯與第2階梯，起于四川盆地成都平原，東西橫穿橫斷山脈至青藏高原拉薩平原，是全球構(gòu)造運(yùn)動最為活躍的區(qū)域。線路所經(jīng)區(qū)域氣候惡劣、山高谷深，地勢跌宕起伏，地質(zhì)條件極其復(fù)雜且地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，加之橋梁施工自身的難度，給該地區(qū)橋梁施工帶來了極大的困難和風(fēng)險。為了盡可能地避免橋梁施工中風(fēng)險事故的發(fā)生，本文基于《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險評估指南》中對于風(fēng)險因素的分類，參考相關(guān)文獻(xiàn)[8]，咨詢設(shè)計單位、施工單位10位高級職稱以上的專家，并考慮青藏高原地區(qū)復(fù)雜的環(huán)境條件，從橋梁自身風(fēng)險、自然和地質(zhì)風(fēng)險、物資設(shè)備風(fēng)險、施工人員風(fēng)險、施工技術(shù)風(fēng)險5個方面出發(fā)(準(zhǔn)則層)篩選出25個風(fēng)險指標(biāo)(指標(biāo)層)，建立了川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險評估指標(biāo)體系，如圖2所示。部分指標(biāo)解釋如下：

圖2 川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險評估指標(biāo)體系Fig.2 Risk assessment index system of Sichuan-Tibet railway bridge construction

橋梁自身的風(fēng)險因素包括橋梁的建設(shè)規(guī)模、橋位特征以及橋梁的選型。橋梁的建設(shè)規(guī)模主要指橋梁的跨度、長度等，跨度、長度越大施工風(fēng)險越高；橋位特征主要指橋梁跨越江河湖海，高山峽谷，對于川藏鐵路而言，橋梁大多跨越青藏高原地區(qū)的深V峽谷和大江大河，這必將給橋梁施工增加很大的風(fēng)險；而由于青藏高原地區(qū)地勢、氣候等特殊環(huán)境的影響必須選擇合適的橋梁類型，不同的橋型在設(shè)計、施工時的復(fù)雜程度不同，風(fēng)險程度也不盡相同，因而橋梁的結(jié)構(gòu)選型也是造成橋梁自身施工風(fēng)險的重要因素。

青藏高原地區(qū)[9]海拔高且存在多種斷裂帶和地震帶，使得該地區(qū)高地震、泥石流等自然災(zāi)害頻發(fā)，而且該地區(qū)溫差大，強(qiáng)陣風(fēng)頻繁，加之高寒缺氧，凍土凍害的現(xiàn)象處處可見，這給橋梁施工增加了許多自然和地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，同時青藏高原地區(qū)有很強(qiáng)的紫外線，這對施工人員和施工材料造成了很大的影響，不同程度的增加了橋梁施工的風(fēng)險。

在青藏高原地區(qū)施工，氣候環(huán)境對于施工材料和設(shè)備是一個很大的考驗(yàn)，因而對于施工的材料必須有嚴(yán)格的質(zhì)量要求，而且要定期對施工機(jī)械和設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)，減少施工材料和機(jī)械帶來的不必要的風(fēng)險。同時，由于該地區(qū)環(huán)境惡劣，橋梁的建設(shè)要使用一些新設(shè)備和新材料，而其適用性會給橋梁在實(shí)際施工中帶來一定的風(fēng)險。

同樣，由于惡劣環(huán)境的影響，橋梁施工技術(shù)風(fēng)險大大增加。青藏高原地區(qū)環(huán)境特殊，類似的橋梁工程比較少，可參考的橋梁工程屈指可數(shù)，這在一定程度上增加了橋梁施工的風(fēng)險。而為克服該地區(qū)強(qiáng)風(fēng)、高溫差、強(qiáng)紫外線等氣候條件，增加一些新技術(shù)和新工藝是不可避免的，這些新工藝和新技術(shù)的成熟度也必將成為橋梁施工中十分重要的風(fēng)險因素。

2 賦權(quán)模型

傳統(tǒng)的指標(biāo)權(quán)重確定方法只能根據(jù)分值或數(shù)據(jù)確定出固定的權(quán)重值，無法反映川藏鐵路這種特殊環(huán)境下橋梁工程施工中可能存在的各種風(fēng)險因素對施工影響的動態(tài)變化，故本文引入動態(tài)權(quán)重模型，根據(jù)橋梁在施工中風(fēng)險因素變化的動態(tài)差異準(zhǔn)確的確定風(fēng)險因素的權(quán)重。

2.1 動態(tài)權(quán)重模型

動態(tài)權(quán)重模型[10]是在傳統(tǒng)賦權(quán)方法原理的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)險因素在實(shí)際施工中的動態(tài)變化來確定指標(biāo)權(quán)重。就本文而言，動態(tài)變化主要包括2個方面：一是不同的自然環(huán)境和地質(zhì)條件下，風(fēng)險因素對橋梁施工影響的大小是不同的，具有動態(tài)變化性；二是不同的施工技術(shù)反饋出風(fēng)險指標(biāo)對橋梁施工影響的信息是不同的，權(quán)重會隨著信息的改變而發(fā)生變化。

動態(tài)權(quán)重包括3個部分：一是以普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重反映橋梁施工的歷史風(fēng)險信息；二是以工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重反映青藏高原地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)和自然環(huán)境下橋梁施工的特殊性；三是以權(quán)重乘子反映橋梁施工過程中指標(biāo)權(quán)重的動態(tài)變化。具體的實(shí)現(xiàn)過程如下所示。

1)確定普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重

通過查閱歷年橋梁風(fēng)險事故發(fā)生的原因，統(tǒng)計風(fēng)險影響因素及次數(shù)，計算其發(fā)生的百分比再進(jìn)行歸一化處理獲得指標(biāo)的普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重。本文中高寒、強(qiáng)紫外線、大溫差等影響因素為青藏高原地區(qū)所特有的，故由工程地質(zhì)勘測專家和專業(yè)工程師估算其對橋梁施工帶來風(fēng)險百分比，再與其他指標(biāo)統(tǒng)一歸一化處理。

2)確定工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重

由于橋梁所在地區(qū)的地質(zhì)和環(huán)境存在差異，因而施工的方法和技術(shù)也有所不同，因此引入工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重來反映不同地質(zhì)環(huán)境下橋梁工程的特殊性。以普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重為基礎(chǔ)通過公式(1)來計算工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重。

式中：w(0)i指第i個指標(biāo)的工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重；wi指第i個指標(biāo)的普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重；s(0)i指專家給出的第i個指標(biāo)的初次評分值；n為指標(biāo)的個數(shù)。

3)確定動態(tài)權(quán)重

在橋梁施工過程中，風(fēng)險指標(biāo)對施工的影響會由于施工的實(shí)際操作而動態(tài)變化，因而其權(quán)重也會在工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重的基礎(chǔ)上更新，更新的方法為乘權(quán)重法，權(quán)重乘子的計算公式為：

式中：φ(j)i指第i個指標(biāo)第j次更新的權(quán)重乘子；s(j)i是第i個指標(biāo)第j次更新的評分值；j是動態(tài)權(quán)重更新次數(shù)。

則第j次更新后的動態(tài)權(quán)重為：

式中：w(j)i指第i項指標(biāo)第j次更新后的動態(tài)權(quán)重。

3 評估模型

3.1 二維云模型

二維云模型[11](Two-Dimensional Cloud Model,TDCM)是綜合評價2個影響因素共同作用下的隨機(jī)性和不確定性問題，通過將2個維度的定性概念與定量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換綜合評價不確定性問題的優(yōu)劣程度。

假設(shè)F是服從正態(tài)分布的二維隨機(jī)函數(shù)，Ex和Ey為期望值，Enx和Eny為標(biāo)準(zhǔn)差，則稱滿足式(4)的云滴drop(xi,yi,μi)構(gòu)成的云模型為二維正態(tài)云模型，可通過二維云發(fā)生器(Planar Clouds Genera‐tor,PCG)實(shí)現(xiàn)，二維多規(guī)則發(fā)生器原理如圖3所示。

圖3 二維多規(guī)則發(fā)生器Fig.3 Two-dimensional multi-rule generator

式中：xi和yi為云滴坐標(biāo)；Px和Py為條件云滴坐標(biāo)；He為超熵；μi為隸屬度。

3.2 綜合風(fēng)險云

川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險發(fā)生的可能性和風(fēng)險發(fā)生后產(chǎn)生的后果共同反映風(fēng)險的等級。因此可以以風(fēng)險指標(biāo)為度量，取概率等級和后果等級作為風(fēng)險評估的2個基礎(chǔ)變量。通過查閱資料及相關(guān)文獻(xiàn)[8]統(tǒng)計橋梁施工風(fēng)險發(fā)生的影響因素，估算青藏高原地區(qū)橋梁施工風(fēng)險發(fā)生的可能性，同時，按照《鐵路建設(shè)工程風(fēng)險管理技術(shù)規(guī)范》(Q/CR 9006—2014)中的相關(guān)規(guī)定，將風(fēng)險發(fā)生后可能產(chǎn)生的后果分為人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、工期延誤、功能缺陷、環(huán)境影響5個部分(詳見《鐵路建設(shè)工程風(fēng)險管理技術(shù)規(guī)范》)。為了統(tǒng)一計算，邀請橋梁施工方面的專家按照風(fēng)險發(fā)生的可能性以及上述規(guī)范，綜合考慮每個風(fēng)險指標(biāo)發(fā)生后5個部分的后果情況，以10分為滿分給出風(fēng)險概率和風(fēng)險后果的分值，規(guī)定分值精度為0.1。則每個風(fēng)險指標(biāo)的概率等級和后果等級的分值分別形成一個云滴，組成該指標(biāo)的風(fēng)險概率云和風(fēng)險后果云，統(tǒng)稱為二維綜合風(fēng)險云。利用式(5)并借助MATLAB逆向云發(fā)生器生成概率云和后果云的特征值。

式中：Ex，En，He分別為樣本期望、熵和超熵；xk為第k組評分值，S2為方差，q為專家組數(shù)。

將指標(biāo)層概率云和后果云的特征值矩陣分別與對應(yīng)的權(quán)重向量矩陣進(jìn)行合成，可得到準(zhǔn)則層概率云和后果云的特征值，進(jìn)而可得二維綜合風(fēng)險云的特征值。

式中：Ex′,En′,He′分別是上一級指標(biāo)的期望、熵和超熵。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云

將區(qū)間[0,10]平均分成5個標(biāo)準(zhǔn)評級區(qū)間，由式(7)可得橋梁施工風(fēng)險概率等級和后果等級每個區(qū)間對應(yīng)的云特征值，具體內(nèi)容如表1所示。

表1 標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云特征值Table 1 Eigenvalues of standard risk cloud

3.4 風(fēng)險等級云圖

將最終得到的二維綜合風(fēng)險云的特征值和標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云的特征值輸入到MATLAB正向云發(fā)生器，得到二維綜合風(fēng)險云圖與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云圖，通過對比分析綜合風(fēng)險云圖與5級標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云圖之間分布位置的關(guān)系，判斷它們的貼近程度來確定風(fēng)險的等級。二維綜合風(fēng)險云圖與5級標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云圖中的哪一級更為接近，就初步確定出綜合評價結(jié)果為這一級風(fēng)險等級。其原理主要是通過比較各標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云和綜合風(fēng)險云的云特征值中的期望之間的相近關(guān)系得出川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險等級，而期望值在風(fēng)險云圖的體現(xiàn)即為云圖的最高點(diǎn)投影在坐標(biāo)區(qū)域中對應(yīng)于坐標(biāo)軸上的值。

3.5 貼近度

由于得出的綜合風(fēng)險云與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云之間存在相似性，且二維云圖為三維視圖可能會造成一定的視覺誤差，因此為了更加準(zhǔn)確地確定風(fēng)險等級，利用貼近度來計算綜合風(fēng)險云與標(biāo)準(zhǔn)云的貼近程度，貼近度越大說明評估結(jié)果越接近該貼近度對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險等級。

式中：N為貼近度；Ex,Ey分別為綜合風(fēng)險云概率等級和后果等級的期望值；---Ex,---Ey分別為標(biāo)準(zhǔn)云的概率等級和后果等級期望值。

4 案例研究

4.1 工程概況及數(shù)據(jù)

藏木雅魯藏布江特大橋[12](以下簡稱藏木特大橋)位于西藏自治區(qū)加查縣安饒鎮(zhèn)桑加峽谷內(nèi)，是川藏鐵路拉林段施工工期最長、施工難度最大、科技含量最高的控制性工程。橫跨水深達(dá)66 m的雅魯藏布江，全長525.1 m，兩岸對接隧道。大橋主拱跨徑430 m，是世界上跨度最大的鐵路鋼管拱橋，同時該橋的索塔極高，拉薩岸上游塔架總高度170 m，是目前同類型橋梁中最高的纜索吊機(jī)索塔。藏木雅魯藏布江特大橋在纜索吊機(jī)建造前，針對橋位實(shí)際地形、地貌，將架拱所用的纜索吊機(jī)采用常規(guī)方案(兩塔架均設(shè)在拱座后)和特殊方案(一塔架遠(yuǎn)離拱座，一塔架設(shè)在山頂)進(jìn)行設(shè)計比選。經(jīng)過比選并綜合考慮施工成本、安全和進(jìn)度最終選擇了特殊方案，如圖4所示(見文獻(xiàn)[12])。

圖4 藏木雅魯藏布江特大橋橋梁纜索吊裝布置示意圖Fig.4 Schematic diagram of cable hoisting layout of the Zangmu Yarlung Zangbo River Bridge

該橋地處青藏高原地區(qū)，地勢陡峭，屬典型的高山峽谷地貌，橋址處海拔3 350 m，是世界上同類型橋梁中地處海拔最高的。該地區(qū)施工地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候環(huán)境惡劣，地震、強(qiáng)風(fēng)、等自然災(zāi)害[13]常有發(fā)生，且高寒缺氧、紫外線極強(qiáng)，同時既是高空施工，又是臨水作業(yè)，這為藏木特大橋的施工帶來巨大的風(fēng)險。因此，將上述邀請的10位專家隨機(jī)分為5組，按照該橋梁的地質(zhì)勘測情況和橋梁風(fēng)險發(fā)生的歷史情況為風(fēng)險指標(biāo)發(fā)生的可能性以及發(fā)生后可能造成的后果進(jìn)行初次評分(分別用S1和S2表示)，如表2所示。

表2 初次評估及動態(tài)風(fēng)險評分Table 2 Initial assessment and dynamic risk score

藏木特大橋在施工時氣候條件相當(dāng)惡劣，出現(xiàn)最大風(fēng)速12級，使得纜索吊機(jī)塔架拼裝施工風(fēng)險增加，且該地區(qū)日溫差達(dá)到30℃，需考慮混凝土凍脹，使質(zhì)量控制和頂升風(fēng)險同時增加。由于強(qiáng)紫外線的影響，大橋的主拱鋼材采用免涂裝耐候鋼新材料，在國內(nèi)鐵路大型橋梁主體工程中首次使用，拱管內(nèi)采用C60自密實(shí)、易流動補(bǔ)償收縮混凝土，該混凝土在海拔3 350 m的雪域高原也屬首次使用。而且該橋梁設(shè)計新穎，鋼管混凝土拱橋拱圈首次采用變管徑設(shè)計，主管管徑由1.8 m漸變至1.6 m。為適應(yīng)橋位特殊地質(zhì)和地形環(huán)境，創(chuàng)新性采用“鉆孔群樁與嵌固樁組合基礎(chǔ)”。同時，施工工藝中纜索吊機(jī)首次采用不對稱、不等邊跨、不等高塔架、同一側(cè)塔架使用高低腿、吊塔扣塔合一、纜索在塔頂和后錨均橫移的布置形式?？紤]以上實(shí)際情況都為藏木特大橋的施工增加極大的風(fēng)險，故而經(jīng)專家組討論決定風(fēng)險指標(biāo)Z4，Z5，Z8，W3，W4，J2，J3以及J4的概率和后果動態(tài)評分相應(yīng)增加，以突出施工過程中實(shí)際的風(fēng)險情況，具體增加的分值分別用s1和s2表示，如表2所示。

4.2 計算動態(tài)權(quán)重

根據(jù)動態(tài)權(quán)重模型的計算原理，對橋梁施工事故原因的統(tǒng)計分析，計算出風(fēng)險指標(biāo)的普適標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重，然后，對表2中5組初次評分取平均值并由式(1)計算出指標(biāo)的工程標(biāo)準(zhǔn)權(quán)重，最后，由式(2)及表2中初次評分和動態(tài)評分的平均值計算出指標(biāo)的權(quán)重乘子，再由式(3)可計算出各風(fēng)險指標(biāo)的動態(tài)權(quán)重，具體權(quán)重值如表3所示。由表3中各指標(biāo)的權(quán)重值可進(jìn)一步得到準(zhǔn)則層的權(quán)重，具體數(shù)值列入表4。

4.3 繪制綜合風(fēng)險云圖

將表2中風(fēng)險指標(biāo)動態(tài)評估后的總分值代入式(5)，可得各指標(biāo)概率云和損失云的特征值，然后，由表3中指標(biāo)的動態(tài)權(quán)重和云特征值以及式(6)可得準(zhǔn)則層風(fēng)險概率云和損失云的特征值。同理，可得綜合風(fēng)險云的特征值，如表4所示。

表3 動態(tài)權(quán)重Table 3 Dynamic weights

將表4中綜合風(fēng)險云特征值以及表1中標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云特征值的輸入到MATLAB正向云發(fā)生器，可得綜合風(fēng)險云與標(biāo)準(zhǔn)云的對比云圖，如圖5所示。

表4 風(fēng)險云特征值Table 4 Eigenvalues of risk cloud

由圖5可知，藏木特大橋施工綜合風(fēng)險云與Ⅴ級標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云非常接近，尤其從俯視圖可更加清楚的看出綜合風(fēng)險云與Ⅴ級標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云基本重合，故而可初步判定藏木特大橋施工風(fēng)險等級為Ⅴ級，施工風(fēng)險程度極高。

圖5 綜合風(fēng)險云圖及俯視圖Fig.5 Comprehensive risk cloud and top view

為反映出準(zhǔn)則層的具體風(fēng)險情況及其對藏木特大橋施工綜合風(fēng)險影響的大小，這里選擇準(zhǔn)則層G和Z繪制了其風(fēng)險云與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云的對比云圖，如圖6所示。由于準(zhǔn)則層Z，W和J的風(fēng)險云特征值非常相近，且文章篇幅有限，因而這里只繪制了準(zhǔn)則Z的風(fēng)險云圖，其余類比可得。

圖6 準(zhǔn)則層風(fēng)險云Fig.6 Criteria layer risk cloud

由圖6可知，準(zhǔn)則層G介于Ⅳ級和Ⅴ及標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云之間，而準(zhǔn)則層Z，W和J的風(fēng)險云非常接近Ⅴ級標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云，可見藏木特大橋施工的風(fēng)險主要來源于青藏高原地區(qū)惡劣的地質(zhì)和氣候環(huán)境以及為克服這些惡劣環(huán)境而使用的新設(shè)備、新材料、新技術(shù)和新工藝。

但針對該地區(qū)的環(huán)境和地勢特征，藏木特大橋因地制宜采用的這一系列新技術(shù)和新設(shè)計對高原惡劣氣候、陡峭峽谷地形等自然和地質(zhì)環(huán)境帶來的風(fēng)險具有一定的減災(zāi)效果[12]，具體有如下：

采用兩岸邊跨不對稱、兩岸塔架位置不對稱、兩岸塔架高度不對稱、兩岸塔架頂標(biāo)高不等高這些不對稱設(shè)計順應(yīng)了山體地形，減少了高地應(yīng)力帶來的風(fēng)險，有效解決山體地形地貌及不利地質(zhì)條件的影響。

因山體地形受限，無法進(jìn)行大范圍、大方量的山體爆破，故塔架結(jié)構(gòu)采用左右幅不對稱高度結(jié)構(gòu)設(shè)計，而且采用了塔頂和后錨雙橫移技術(shù)，這些設(shè)計和技術(shù)有效減少了山體爆破開挖量，對高原脆弱生態(tài)破壞更小，同時也減少了施工中的風(fēng)險。

橋梁采用“手提籃”形狀，該種設(shè)計剛度大，穩(wěn)定性好，對該地區(qū)強(qiáng)陣風(fēng)和高地震有很好的抵抗作用。

施工采用了“大力士”吊架，施工現(xiàn)澆混凝土主梁的吊架最大施工載重為680 t，峽谷最大陣風(fēng)達(dá)12級，這種技術(shù)降低了施工中強(qiáng)陣風(fēng)帶來的風(fēng)險。

4.4 確定風(fēng)險等級

由于綜合風(fēng)險云與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云存有相似性，且三維圖形會造成視覺上的誤差，只能初步確定出風(fēng)險等級，故本文引入貼近度準(zhǔn)確確定出藏木特大橋施工風(fēng)險等級。將綜合風(fēng)險云的特征值與標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云的特征值代入式(8)可計算出綜合風(fēng)險云與各標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)險云的貼近度，分別用DⅠ，DⅡ，DⅢ，DⅣ，DⅤ表示。

可知，貼近度的大小關(guān)系為DⅤ>DⅣ>DⅢ>DⅡ>DⅠ，故最終確定藏木特大橋施工風(fēng)險等級為Ⅴ級，這與中鐵廣州工程局給出的該橋梁施工風(fēng)險等級一致。

5 結(jié)論

1)基于一般環(huán)境下橋梁施工風(fēng)險因素，考慮川藏鐵路青藏高原地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境和氣候特征，篩選出25個的風(fēng)險指標(biāo)構(gòu)建了川藏鐵路橋梁施工風(fēng)險評估體系，并依據(jù)橋梁施工實(shí)時更新的動態(tài)風(fēng)險信息，利用動態(tài)權(quán)重模型為指標(biāo)賦權(quán)，消除了固定權(quán)重的缺陷，保證了權(quán)重的準(zhǔn)確度。

2)以橋梁施工風(fēng)險的概率和后果作為基礎(chǔ)變量構(gòu)建了二維云模型評估橋梁施工的風(fēng)險程度，并借助MATLAB軟件繪制二維風(fēng)險云圖，初步反映橋梁施工的風(fēng)險等級情況，最后利用貼近度準(zhǔn)確地確定出橋梁施工的風(fēng)險等級。

3)依托川藏鐵路拉林段的藏木雅魯藏布江特大橋，利用動態(tài)權(quán)重-二維云模型通過初次評估以及施工中的動態(tài)評估分析其施工的風(fēng)險等級和程度，得出的結(jié)論與該橋的實(shí)際風(fēng)險等級一致，驗(yàn)證了該模型的有效性和可行性。