云聚类多属性决策桥梁工程风险评估方法

Theoretical and application research on bridge risk assessment for life circle is of great significance for effective risk management. Based on typical risk resources of each criterion layer in design stage, construction stage and service stage, risk assessment system is established by considering construction conditions, structure schemes, construction technology and operations management, risk assessment method is studied as follows, (1)AHP-Cloud clustering combined method is developed to analyze the weights of risk resources, which is suitable to group decision situation of bridge risk assessment. (2)After identification of typical risk resources, Delphi - finite element - neural network - Monte Carlo (D-FNM)combined method is proposed to analysis all kinds of risk probabilities. (3)With the value conversion function, the risk loss model is transformed to risk loss amplitude model with unified unit scale, quantitative measurements of risk loss is established in this way. Based on the analysis of risk resources' weights, risk probability and risk loss, according to the risk judgment matrix, risk level is obtained. Based on the above theoretical research, verified and applied research on full scale bridge is carried out to prove the rationality and feasibility of the method described above. The research will provide new theoretical basis and practical method for bridge risk assessment.

开展桥梁生命周期风险评估理论及应用研究，对于有效控制风险、防止风险事件发生具有重要的意义。针对设计阶段、施工阶段、运营阶段研究各准则层典型风险源，从建设条件、结构方案、施工技术、运营管理等方面构建风险评价体系并研究风险评估方法：(1)将层次分析法（AHP）和云聚类法结合起来，构造适用于桥梁工程风险评估专家组多人决策情况的AHP云聚类法，获得群决策风险源权重;(2)在风险源辨识的基础上，提出德尔菲-有限元-神经网络-蒙特卡罗（D-FNM）组合算法，用于分析各类风险概率；(3)用损失价值转换函数将风险损失模型转换为具有统一单位的风险损失幅值模型，建立风险损失定量量测实用方法。在分析风险权重、风险概率和风险损失的基础上，根据风险判断矩阵获得风险等级。基于上述理论研究，开展验证和应用研究，证明上述方法的合理性和可行性。本项目的研究可为桥梁工程风险评估提供新理论依据和实用方法。

工程项目风险评价对于有效控制风险，防止风险事件发生具有重要的意义。项目的主要研究内容为：将层次分析法（AHP法）和云模型结合起来，构造适用于桥梁工程风险评估专家组多人决策情况的云聚类群决策法。主要方法如下：①风险源识别。确定建设条件、结构方案、施工技术、工程运营管理四个风险准则层，研究各准则层典型风险源。②云聚类群决策法确定风险概率、风险损失。对于结构失效风险事件，可采用有限元-神经网络-蒙特卡罗法分析风险概率。对于非结构性风险源导致的风险事件，对专家打分的多人决策样本建立等级云，获得群体决策聚类结果。基于上述研究，提出D-FNM组合算法。③云聚类风险源权重分析。对于重要性判断矩阵的每个因子，都有一组打分样本，用逆向云发生器计算数字特征，再用正向云发生器生成该组样本的云滴。云滴凝聚性差，进行第二轮打分。凝聚性好，则根据专家权威度计算每个因子的加权和，得到群决策的重要性判断矩阵，据此计算各风险源权重。④确定风险等级。考虑③所述方法获得的风险权重，对②所述方法获得的风险概率和风险损失计算加权和，得到加权后的风险概率和风险损失，再根据这两个指标，通过《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》给出的风险判断矩阵获得各风险源的风险等级和结构总体风险等级。将上述算法用于一座斜拉桥的风险分析，确定其综合风险等级为Ⅱ级，属中度风险，风险有条件接受。关键数据为：判断矩阵、云期望、云超熵、主要风险源层次总排序权重、风险概率、风险等级。应用研究表明本项目提出的云聚类群决策法是可行的，能较为科学的评估桥梁工程在设计及运营阶段的风险。