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大角度V撑蝶形拱式连续梁桥施工风险分析

王立峰 肖子旺 张振伟 贾艳敏 孙勇

王立峰, 肖子旺, 张振伟, 贾艳敏, 孙勇. 大角度V撑蝶形拱式连续梁桥施工风险分析[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(3): 28-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.005
引用本文: 王立峰, 肖子旺, 张振伟, 贾艳敏, 孙勇. 大角度V撑蝶形拱式连续梁桥施工风险分析[J]. 交通运输工程学报, 2012, 12(3): 28-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.005
WANG Li-feng, XIAO Zi-wang, ZHANG Zhen-wei, JIA Yan-min, SUN Yong. Construction risk analysis of butterfly arch continuous girder bridge with large angle V-shaped pier[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(3): 28-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.005
Citation: WANG Li-feng, XIAO Zi-wang, ZHANG Zhen-wei, JIA Yan-min, SUN Yong. Construction risk analysis of butterfly arch continuous girder bridge with large angle V-shaped pier[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2012, 12(3): 28-36. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.005

大角度V撑蝶形拱式连续梁桥施工风险分析

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2012.03.005
基金项目: 

黑龙江省科技计划项目 GZ06A601

详细信息
    作者简介:

    王立峰(1971-), 男, 黑龙江哈尔滨人, 东北林业大学副教授, 工学博士研究生, 从事大跨度桥梁的健康监测与诊断研究

    贾艳敏(1962-), 女, 内蒙古牙克石人, 东北林业大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: U448.215

Construction risk analysis of butterfly arch continuous girder bridge with large angle V-shaped pier

More Information
    Author Bio:

    WANG Li-feng (1971-), male, associate professor, doctoral student, +86-451-82191545, computerwlf@126.com

    JIA Yan-min (1962-), female, professor, PhD, +86-451-82191377, yanminjia2008@126.com

  • 摘要: 基于HGMFN综合评价方法, 分析了桥梁工程施工过程风险问题, 提出了定量研究V撑施工风险因素的实用方法。根据层次分析法并结合灰色理论, 确定了施工过程最大的风险因素, 进行了施工方案比选。运用ANSYS有限元软件, 对V撑应力状态进行了数值模拟。根据蒙特卡洛原理, 采用径向基函数人工神经网络进行风险概率分析。研究结果表明: 当结构应力状态仿真次数超过200万次时, V撑顶部与主梁相接处失效风险比斜腿根部大8.5%, 为施工过程中主要的结构失效风险发生部位; HGMFN综合评价法可以实现对风险因素的定量分析, 具有较高的风险分析计算精度和效率。

     

  • 图  1  蝶形拱式连续梁桥

    Figure  1.  Butterfly arch continuous girder bridge

    图  2  V撑主要尺寸

    Figure  2.  Main sizes of V-shaped pier

    图  3  V撑配筋

    Figure  3.  Steel bar distribution of V-shaped pier

    图  4  V撑局部有限元分析模型

    Figure  4.  Local FE analysis model of V-shaped pier

    图  5  V撑结构加载与计算截面

    Figure  5.  Loading and calculation sections of V-shaped pier structure

    图  6  施工风险分析层次模型

    Figure  6.  Hierarchical model of construction risk analysis

    图  7  RBF网络结构

    Figure  7.  RBF network structure

    表  1  材料参数

    Table  1.   Material parameters

    构件名称 混凝土强度等级 弹性模量/GPa 等效弹性模量/GPa 泊松比 重度/(kN·m-3) 等效重度/(kN·m-3)
    混凝土 主梁 C50 34.5 35.8 0.20 26.00 27.03
    V撑 C40 32.5 35.7 0.20 26.00 27.23
    承台 C25 28.0 28.7 0.20 26.00 26.20
    预应力钢束 195.0 0.30 78.50
    钢板 181.0 0.30 78.50
    拉索 181.0 0.30 78.50
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    表  2  各截面最大应力值

    Table  2.   Maximum stress of each section

    载面 A-A B-B C-C D-D
    应力值/MPa -1.41 1.38 0.30 1.74
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    表  3  风险因素比较标度

    Table  3.   Comparison standards of risk indicators

    比较标度 含义
    1 2个因素重要性相同
    3 2个因素中前者比后者略微重要
    5 2个因素中前者比后者明显重要
    7 2个因素中前者比后者强烈重要
    9 2个因素中前者比后者极端重要
    2、4、6、8 上述两判断的中间值
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    表  4  平均随机一致性系数

    Table  4.   Mean random consistency coefficients

    n 1 2 3 4 5 6 7
    RI 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32
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    表  5  评估矩阵对总目标的相对权重

    Table  5.   Relative weights of assessment matrix to final target

    指标 B1 B2 B3
    权重QA 0.285 7 0.142 8 0.571 5
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    表  6  评估矩阵对各子目标的相对权重

    Table  6.   Relative weights of assessment matrix to each subgoal

    指标 C1 C2 C3 C4 C5 C6
    权重QB1 0.075 5 0.268 4 0.302 2 0.059 0 0.156 6 0.138 3
    权重QB2 0.056 6 0.158 3 0.185 2 0.079 0 0.171 5 0.349 5
    权重QB3 0.075 5 0.053 3 0.246 4 0.199 0 0.159 0 0.266 7
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    表  7  风险指标权重排序

    Table  7.   Rank ordering of risk index weights

    风险指标 结构特殊性 资金到位情况 施工工艺 设备安全 工人素质 自然因素
    权重 0.253 6 0.241 8 0.160 0 0.141 9 0.129 7 0.072 8
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    表  8  施工风险指标对不同施工方案影响程度评分

    Table  8.   Ratings of construction risk indicator impact on different working schemes

    风险指标 满堂支架施工法D1(i) 劲性骨架挂模施工法D2(i)
    成本安全 施工工期 人员安全 成本安全 施工工期 人员安全
    结构特殊性 7.8 8.1 8.5 7.7 7.9 8.3
    资金到位情况 8.1 8.3 8.7 8.1 8.2 8.6
    施工工艺 8.3 8.6 8.8 8.1 9.1 8.4
    设备安全 8.6 8.8 8.9 8.6 8.5 9.1
    工人素质 8.7 9.1 9.2 8.7 8.7 9.2
    自然因素 9.4 9.4 9.7 9.6 9.5 9.6
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    表  9  参数变量随机分布

    Table  9.   Random distribution of parameter variables

    参数变量 均值 变异系数值
    钢筋混凝土重度/(kN·m-3) 26.00 0.06
    材料弹性模量/GPa 32.5 0.10
    直线束预加力值/kN 1 745.00 0.05
    曲线束预加力值/kN 2 372.00 0.05
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    表  10  神经网络样本训练数据

    Table  10.   Training data of neural network samples

    序号 弹性模量/MPa 材料重度/(kN·m-3) 曲线筋预应力/kN 直线筋预应力/kN 计算截面最大应力/MPa
    A-A B-B C-C D-D
    1 32 500 26.0 2 372.0 1 745.0 -1.41 1.38 0.30 1.74
    2 34 231 26.3 2 375.0 1 781.4 -1.52 1.30 0.33 1.80
    3 32 637 26.1 2 376.2 1 698.3 -1.45 1.16 0.31 1.82
    4 32 014 25.1 2 536.5 1 732.5 -1.39 1.13 0.41 1.86
    5 36 250 24.2 2 262.5 1 936.1 -1.26 1.83 0.60 2.13
    6 37 166 23.1 2 472.3 1 962.4 -1.16 2.16 0.64 2.81
    7 36 286 25.2 2 601.0 1 596.0 -1.17 1.94 0.06 2.03
    8 26 959 26.9 2 147.8 1 759.7 -1.49 0.77 0.46 2.13
    9 38 317 25.4 2 271.3 1 724.6 -1.26 1.58 0.25 1.74
    10 30 268 24.9 2 492.6 1 925.2 -1.53 1.17 0.28 1.25
    11 35 392 25.2 2 649.3 1 473.6 -1.24 1.63 0.40 2.06
    12 29 415 24.9 2 383.1 1 896.2 -1.25 1.47 0.53 2.25
    13 33 139 27.6 2 185.0 1 704.6 -1.60 0.91 0.42 1.85
    14 42 462 28.9 2 247.8 1 452.6 -1.27 1.57 0.49 1.84
    15 28 274 26.2 2 418.2 1 687.4 -1.26 1.25 0.54 2.33
    16 34 015 22.5 2 478.3 1 639.5 -1.37 2.43 1.86 2.64
    17 29 742 22.6 2 457.4 1 635.3 -1.85 0.55 0.44 2.36
    18 31 641 24.2 2 360.6 1 907.5 -1.86 1.36 0.75 1.60
    19 32 526 24.6 2 374.6 1 837.7 -1.26 1.65 0.37 2.97
    20 29 453 25.7 2 474.7 1 853.6 -1.54 0.95 0.45 1.70
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    表  11  结构失效概率预测结果

    Table  11.   Prediction results of structural failure probabilities

    计算次数/106 截面
    A-A B-B C-C D-D
    0.5 < 10-5 0.006 1 < 10-5 0.054 3
    1.5 < 10-5 0.008 6 < 10-5 0.094 1
    2.0 < 10-5 0.008 9 < 10-5 0.093 9
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  • 收稿日期:  2011-12-28
  • 刊出日期:  2012-06-25

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