桥梁风险理论

桥梁风险理论在桥梁评估中的应用综述引言随着经济建设的提高，在上个世纪八、九十年代兴建了大批的桥梁，至今已有几十年的历史，由于各种原因这些桥梁都不同程度的出现了一些病害，对这些桥梁进行诊断加固与修复也显得普遍且必要。

然而随着桥梁结构形式复杂的提高以及全球气候变暖导致的极端气候的出现，加固修复中所面临的各种潜在风险是越来越高，一方面表现在加固过程中桥梁结构的安全风险，另一方面表现在加固费用的高昂与后期桥梁所创造的收益不确定的风险。

这些风险事故所造成的生命、财产损失程度将会大大增加，对社会也会产生非常大的不利影响，这一系列的问题需要我们去深思、去研究。

以上这些问题归根到底都是加固与维修工程风险评估涉及的研究内容，需要通过对工程项目的风险评估研究才能科学地回答这些问题。

1、风险评估理论的概念研究虽然“风险”是人们在日常生活中熟悉的概念，但作为一种有明确内涵的学术概念，最早在19世纪末为西方经济领域研究中所引入[1]。

百年来虽然学术界仍未对其确切的风险定义达成一致，但风险评估和管理已经作为一种考虑不确定性的决策辅助方法得到了迅速的应用和发展，目前已广泛的应用于经济学、社会学、工程科学、环境科学和灾害科学等领域中。

工程领域对风险方法的关注较晚，专注于桥梁工程的风险评估研究就更少了。

工程领域中常见的风险定义为：不利事件发生的概率及可能后果的严重程度，常常用发生概率与可能后果的乘积来表达。

风险评估的最终目的是决策辅助，其突出特点是考虑风险事态发生的不确定性，并且将风险事态发生的不确定性及其可能造成的损失综合起来，以可能的损失最小为决策的主要标准辅助策略。

同时，通过制定一定的风险接受准则，风险评估是不同领域专家，或是专家与决策者、专家与公众之间交流的平台和桥梁。

【1】因此，虽然各个风险评估项目的具体情况可能有差异，可以使用不同方法，但其基本流程和最终结果的形式必须满足一些基本的要求才能起到决策辅助和交流沟通的作用。

2、风险评估理论在桥梁工程领域发展状况目前，国内外的专家学者在对中小桥的管理、修复等方面的风险评估研究较多，而且往往还集中于对桥梁各分部构件的检测与单独评估，并按照评估结果制订对构件的养护、维修或更换决策，但对于大跨桥梁加固修复进行综合评估的研究则不论在国内或国外都比较少见。

J．de Brito等于1994年针对混凝土桥开发了桥梁管理专家系统。

系统功能分为两大模块：（1）检测模块（inspection module）——进行桥梁现场信息定期采集，基于知识的交互式系统（knowledge-based interactive system）作为补充；（2）桥梁管理策略优化模块——包括三个子模块，检测策略（inspection strategy），养护（maintenance）和维修（repair）。

系统中还采用了FORM（first-order reliability methods）方法进行可靠性评估。

Ichizou Mikami 等1994年建立了修复钢桥裂缝的专家系统。

该系统中包括对新知识的描述和新推理机。

知识库建立在钢桥中存在的90种类型裂缝产生关系的基础上，所有关系都假定有一特定因子。

推理机通过修正特定因子实现基于知识的网络模型的成长和优化，因而具有学习功能。

系统在三座钢桥上的实际应用结果表明可以针对钢桥裂缝的不同类型推理出适当的维修方法。

Hitoshi Furuta等1996年采用遗传算法（Genetic Algorithms）与神经网格（Neural Networks）相结合的方法开发了桥梁损伤模糊评估专家系统。

在野外桥梁现场获取专家知识有困难的情况下，采用GA-NN相结合的方法，有可能获得新的知识和判断准则。

[2]1995年，铁道部大桥局设计院研制了桥梁数据库系统对不同类型的桥梁设计数据进行了存储、分类和检索。

王永平等提出了永损伤度来度量桥梁结构或构件的损伤程度，并采用模糊数学原理，建立了桥梁使用性能的模糊综合评估体系和桥梁评估的专家系统。

系统知识库通过对众多专家的咨询和对专家的经验的整理分析获得，而且系统也有了一定的机器学习功能。

陆雅兴等在“上海市公路路面——桥梁管理系统”研究中，引入桥梁缺损状况指数BCI（Bridge Condition Index）作为桥梁缺损状况评价指标，建立BCI的计算模型，通过主客观相结合的方法标定了模型的各项参数。

[2]3、桥梁风险理论研究的主要内容风险评估可以分为确定研究目标和内容、风险识别、风险分析、风险评价和风险对策几部分[1]。

确定研究内容是明确项目研究的范围、主要目标、执行和评价的标准以及涉及项目的各个方面对评价目标的具体责任和权力等。

风险识别主要是明确可能出现的各种风险事态及其发生的原因，但在这一阶段并不进行量化的分析，只是找出风险类别和起因。

风险分析包括风险事态发生概率、后果的详细分析，并得到一个风险量值。

此时可以运用各种分析手段和方法进行计算和分析。

风险评价是专家对上述风险分析结果进行评价和分析，对各种分析进行等级评定。

风险对策是对各种风险形成最终的处理方法。

对各种风险处置对策的形成往往也要包括一个损益分析的过程，即量化的评定风险对策的投入收益。

在一些比较高的分析中，常常还要结合风险对策再次进行风险分析和评价，以确保决策科学。

4、桥梁风险理论存在的问题随着时间的推移，越来越多的桥梁达到或接近设计基准期，或各种原因发生的结构性缺损。

另外，由于设计规范的演变和设计理论所采用的基础不同，结构实际的安全度总会有所差别。

从风险识别方法来讲，桥梁加固修复能引起的工程风险因素很多，其后果的严重程度也各不相同，所以不可能将所有的因素完全考虑到风险分析体系中[3]。

通过建立风险源普查表，从已有的桥梁加固实例中筛选确定，进行风险源普查，并根据加固后使用状况对风险源的认识深化，对风险源动态数据库进行新的扩充或删减。

但就从目前收集的文献看，这方面的工作尚未展开。

其次，风险概率估算是风险分析整个过程中最为复杂也是最为关键的核心步骤。

目前工程风险评估领域里，在缺少相关统计资料的情况下，风险概率估计常常应用专家调查法进行，当然，该方法的前提是专家的判断应尽可能的真实可靠。

这在很大程度上还是依赖工程经验和判断。

再次，从风险后果估计方面来讲，定性的后果评价是用定性的指标如严重、一般、轻微等分级来描述损失的严重程度，这种方法对于风险损失难以定量估计情况下，虽然具有一定的适用性，但损失估计结果却不可避免的具有片面性缺陷。

如何对桥梁加固修复风险后果进行系统、全面地分析与估算，是一个亟待解决的问题。

桥梁加固修复工程事态所建立的后果模型既要考虑模型内部固有的风险，又要考虑模型本身失效的风险。

最后，安全与否的判定，需要确定一个风险接受标准。

风险可接受的标准实际上是公众愿意承受的经济负担和能够承受得起的风险之间的一种平衡，是经济、技术和安全之间的一种平衡。

对于我国国情，桥梁工程加固修复风险分析才刚刚起步，尚没有确定相应的风险可接受标准。

5、桥梁风险理论的一些想法前文讲述了桥梁工程加固修复的重要性以及桥梁风险理论运用在桥梁工程中的趋势。

尽管目前人们对各种风险水平的认识比较接近，但准确地进行风险评估，还处在探索和研究阶段。

这方面的研究有很好的应用前景，以后如果我有幸从事这方面研究，可以着眼于结构可靠度进而研究桥梁加固修复风险理论。

风险在某种程度上就是可靠度[4]的另外一种描述，在桥梁设计过程中都是基于可靠度设计，其中其材料特性，荷载特性，使用年限都是固定的。

然而接近设计使用期或超过使用期的桥梁中，其材料特性，荷载特性都是在各不相同的，且加固修复的方式有多种多样，对其加固的成本，收益也是动态的。

因而以后桥梁加固需亟待解决的问题是统计加固桥梁的材料特性，荷载特性，以及各种加固方式的可靠性，成本，收益数据，建立一套完整的资料库，运用动态可靠度[6]的概念，基于概率方法选择加固方式，并对加固前加固后分别进行可靠度分析，可以对桥梁加固修复给出一个较为科学的风险评定。

对加固后的桥梁进行使用寿命预测[5]，这样不仅可以揭示潜在危机，及时作出继续维修、加固或拆除的决策，避免事故发生，而且研究成果可以直接用于指导加固后桥梁的耐久性评定，提高加固桥梁的耐久性，这也是对风险理论的一个补充。

6、小结综上所述，从风险评价方法来看，桥梁风险评估在工程中扮演着越来越重要的角色，桥梁加固修复风险评估理论研究在国内外都处在起步阶段，还有很多的基础性工作需要完善，专家和工程师们不得已只得采用一些主观性和经验性的判断方法。

同时，桥梁加固修复风险评估也有良好的应用前景，应会逐步走向科学性和客观性，是一个值得关注的研究方向。

参考文献1、阮欣，石雪飞，陈艾荣。

风险评估在桥梁中应用的综述与展望。

摘要：本文介绍了工程领域中风险的基本概念、风险评估的基本内容以及各种风险接受准则。

综述和比较了国内外在单独风险事态和多风险事态作用下的桥梁工程风险评估研究现状和特点，归纳了存在的问题。

提出了桥梁风险评估标准研究、桥梁灾害统计和研究、桥梁工程风险接受准则研究、桥梁风险决策方法研究等研究的关键问题，并展望了风险评估在桥梁设计，咨询，施工，管理等方面的应用前景。

2、张凤华。

桥梁风险评估方法与发展研究。

摘要：桥梁在其生命过程的每时每刻都面临着风险，为了解并正确评价这些风险，该文对目前桥梁风险评价的方法和发展做了简要的总结。

首先列举了桥梁发生的再喊事故及桥梁在各个生命阶段可能遇到对的各类风险；介绍了目前国内外桥梁风险评价的发展状况；总结了目前对桥梁进行风险评估的方法；最后对桥梁风险评价的发展方向进行了展望。

3、李会会。

桥梁风险分析方法研究。

摘要：近年来桥梁施工期和运行期事故的频繁发生，给社会的和谐发展带来了严重的影响，文章对桥梁风险评估理论在桥梁工程领域研究现状、风险分析在桥梁工程中的应用，桥梁风险分析存在的问题和桥梁结构风险概率综合分析方法进行了研究。

4、孙晓燕，黄承逵等。

基于动态可靠度和经济优化相结合的服役桥梁维修加固风险决策。

摘要：服役桥梁的维修加固需要综合考虑安全和经济的问题，基于服役桥梁的动态可靠度，以后服役期内收益期望值最大或损失值最小为目标函数，对服役桥梁的维修加固决策进行了探讨，利用实际检测数据修正抗力模型，对一座服役期为35年的钢筋混凝土桥梁动态可靠度进行了计算，同时，比较分析了汽车荷载等级的提高和采用不同维护加固措施对后续服役期内动态可靠度的影响。

该方法结合工程实际，把失效损失和失效风险相结合，对桥梁结构的维修加固决策有一定的指导作用。

5、高亚丽，韩阿慧。

加固后桥梁结构可靠度研究现状。

摘要：加固前的可靠度和加固后可靠度是桥梁结构加固可靠度的研究主要涉及的两方面的信息。

本文根据文献资料，从加固后桥梁结构可靠度研究现状以及研究意义等方面进行了综述。