浅谈桥梁风险评估
2015-04-03
0前言
所谓风险可以理解为现实状态与预期的差异，故风险无处不在。在桥梁规划、设计、施工、使用、维修、拆除等诸多和桥梁结构相关的各个过程中出现的，对相关利益团体的某种既定目标造成影响的不确定事态，称为桥梁的风险事态，即桥梁风险[1]。近年来，我国桥梁建设事业高速发展，截止2010年底，我国公路桥梁数量已经超过65万座，居世界第一，随之而来的问题是在桥梁建设与使用过程中各种事故和潜在风险频繁发生。作为公路交通咽喉的桥梁工程，是国家的重要的基础设施，其投资往往巨大，一旦出现问题，将会对国家造成严重的经济损失。因此，对桥梁进行风险评估具有积极的经济与社会效益。而所谓桥梁风险评估就是对与桥梁相关的潜在风险事态进行识别，对其影响程度、出现可能性等进行某种形式的量测，并对量测的结果进行分析、比较、评价、处置，制定合理对策的过程。
1 常见桥梁风险事态概述
在桥梁风险评估中，桥梁风险的定义强调了四个问题[1]：(1)以桥梁结构为中心，即桥梁风险事态出现在桥梁的生命周期内，须与关注的桥梁结构发生关系；（2）风险事态的出现具有不确定性，不确定性是构成风险的必要条件，一定发生或是一定不发生的事件都不能构成风险事态；（3）须与相关利益团体既定目标有所影响，这里所谓既定目标往往是各种损失；（4）风险的本质是某种事态，进行评估前应首先形成某种风险的量测。对风险进行评估的关键一步就是对风险进行识别，对于桥梁工程而言主要有以下几种风险事态：风致影响的风险事态；船撞影响的风险事态；地震影响的风险事态；洪水影响的风险事态；车撞影响的风险事态等。
2 桥梁风险评估的基本流程
桥梁风险评估的主要任务就是将风险理论和方法引入桥梁工程领域，对现有的工程理论和实践进行补充和完善。风险定义、风险识别、风险估计、风险评价和风险交流是风险评估的基本组成部分。
风险定义阶段需要研究者和业主进行广泛深入的交流，明确进行风险评估的对象，以及业主进行评估研究的目的，确定研究范围，并根据问题的特点，确定合适的风险量测形式，收集基本的项目资料供后续工作使用[2]。
风险识别是根据确定的研究对象和研究目的，研究和发现潜在的风险事态、明确分析重点的过程。对于比较简单、明确的风险评估问题，其风险识别过程常常可以基于经验进行。
风险估计是风险评估的主要工作，包括风险概率估计、风险损失估计和风险量测。风险概率估计是对风险事态出现不确定性的估计。对于大多数桥梁工程领域内的风险评估研究，风险概率本质是风险事态出现且造成结构或构件失效的条件概率。
风险评价是基于风险估计的结果，考虑风险承担者的风险态度和承受能力，对风险程度形成具体的评价结果，同时给出合理的风险对策，以便于决策者做出正确的决策。
风险控制是根据风险评价的结果对风险事态进行事前处理及过程控制的过程，包括风险决策和风险监控。风险决策是根据风险评价的结果，从风险对策集合中选定合适的对策处置风险；而风险监控是指对潜在风险事态进行检测，并适时启动有关风险控制措施的过程[3]。
3 桥梁风险评估方法
有基本一致的评估目标、稳定的评估指标体系和方法系统、解决一类桥梁风险评估问题的风险评估过程，都可以称为一种方法。基本评估流程是各类风险评估问题最为基本的方法。在多年的实践过程中，工程风险评估形成了很多实用的方法。诸如蒙特卡洛模拟法、敏感性分析法、统计和概率法、模糊数学法、层次分析法、调查和专家打分法，这些方法具有简单、易懂以及实用的特点，结合不同桥梁风险的特点，能够在概率和损失评价的基础上快速得到评估结果[4]。
风险评估过程主要基于满意准则（主要是ALARP方法），利用定性和准定量的风险评估手段，确定各种风险事态的严重程度和基本风险对策的过程。对于初步评估不可接受的风险或ALARP区域中的风险事态，可以考虑使用进入第二部分，即风险决策过程。风险决策过程主要基于最优准则，使用贝叶斯方法、随机优势方法等定量决策方法，以形成对严重风险事态的全面认识和系统对策。尤其基于ALARP准则的风险矩阵是满意准则决策方法中最为常用的决策方法之一，当涉及到多种风险或单个灾害性事故的风险值难以计算时，常将事故发生的概率和相应的后果置于一个矩阵中，该矩阵就是风险矩阵。风险矩阵可以看成离散函数形式的风险评价准则形式，风险矩阵的构造是综合考虑风险指标的特点、风险指标的经验水平划分、决策者的风险态度后综合形成的。利用风险矩阵进行桥梁风险评估具有简单明了、适用范围广的特点，将ALARP准则和风险矩阵结合起来，将更有助于反映决策者的风险态度和制定基本的风险对策。
4 桥梁风险评估实例综述
近年来，国内先后对一些重大复杂桥梁工程项目进行了风险评估，如崇明越江通道风险评估、南宁大桥风险评估、苏通大桥索塔施工风险评估、杭州湾大桥风障设置风险评估。
崇明越江通道风险评估是国内第一次系统的工程风险评估研究，该风险评估项目采用的分析评价方法多样，主要采用了专家调查法、数值模拟法、等风险图法等方法[5]。研究成果主要是对各方案风险程度进行了排序。崇明越江通道风险评估表明决策者开始接受工程风险的概念，同时也存在风险方法多样，评价标准不统一的问题。
南宁大桥是一座大跨径外倾曲线梁非对称式拱桥，由南宁国研公司委托同济大学桥梁工程系承担该桥项目风险评估研究。其研究目的有两个方面：一方面是对施工方案进行比选，另一方面是对施工和使用阶段风险进行控制。该桥初步考虑了两种施工方案：斜吊扣挂施工和斜吊支架施工。施工过程中将面临风、地震、洪水、船撞以及施工工艺等多种风险。
苏通大桥索塔施工风险评估过程采用了基于风险评估矩阵的定性评估和定量评估相结合的方法。南索塔系统是整个评估工作的焦点，风险源主要包括天气、水文、地质和施工技术等因素。索塔的施工质量、进度、安全是主要的评估目标。
研究归纳了31项风险事态，并对涡振风险事态、模板风险事态、台风风险事态
三种显著风险事态进行了重点分析研究，并制定相应的风险对策，并编制了风险管理手册，以便于施工单位现场管理。
5 结论与展望
本文阐述了桥梁生命全过程中常见的风险事态及桥梁风险评估的基本流程，对现有的桥梁风险评估方法进行了总结与探讨。现代工程的复杂性、不确定性为工程风险评估发展提供了良好的应用背景和发展前提，运用风险评估的方法可以合理控制桥梁生命周期的风险，平衡工程参与各方的利益，最大限度降低总体成本，使得桥梁风险评估在工程建设的各个阶段扮演着越来越重要的作用，因此具有广阔的发展空间和潜力。
参考文献：
[1]阮欣，陈艾荣，石雪飞.桥梁工程风险评估[M].北京：人民交通出版社，2008.
[2]阮欣.桥梁工程风险评估体系及关键技术研究[D].上海：同济大学，2006，4.
[3]邓铁军.工程风险管理[M].北京：人民交通出版社，2004.
[4]张风华.桥梁风险评估方法与发展研究[J].城市道桥与防洪，2007,5（5）：164-167.
