孫 博，肖汝誠(chéng)

（同濟(jì)大學(xué) 土木工程學(xué)院，上海200092）

建筑及隧道火災(zāi)由于發(fā)生的頻率較高，火災(zāi)造成的損失嚴(yán)重，因而受到了普遍的重視，研究工作廣泛而深入.橋梁由于開(kāi)放式的結(jié)構(gòu)特性和火災(zāi)發(fā)生頻率相對(duì)較小，其火災(zāi)安全問(wèn)題一直未能受到足夠重視，火災(zāi)安全在橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段幾乎是被忽略的.然而工程實(shí)踐表明，橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中仍存在不可忽視的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)因素.調(diào)查表明，近20年來(lái)美國(guó)高速公路平均每年發(fā)生376 000起車輛火災(zāi)事故，約造成570人傷亡和12.8億美元經(jīng)濟(jì)損失[1].尤其是大型油罐車及船舶引起的火災(zāi)，或者是橋梁結(jié)構(gòu)周邊的易燃易爆物品存放倉(cāng)庫(kù)引發(fā)的火災(zāi)，一旦發(fā)生則會(huì)造成慘重的人員傷亡與經(jīng)濟(jì)損失，影響巨大.2007年4月29日清晨，一輛大型油罐車在位于美國(guó)加州奧克蘭市一處立交橋發(fā)生翻車，所引起的火災(zāi)造成該立交至少兩處垮塌，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)900萬(wàn)美元，其中包括橋梁修復(fù)及交通控制等巨額費(fèi)用[2].對(duì)于此類情況，在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段建立相應(yīng)的橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及有效的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法來(lái)預(yù)防橋梁潛在的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)是十分必要的.

目前，國(guó)內(nèi)外的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究多集中于建筑與隧道等結(jié)構(gòu).田玉敏等[3]建立了適用于4類建筑物的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，給出了火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分方法，并利用層次分析法確定了各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重；Yu[4]應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法獲得了歷史建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素，并對(duì)一組寺廟建筑的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估.而在橋梁火災(zāi)方面，大多數(shù)研究集中于災(zāi)后橋梁狀態(tài)評(píng)估及修復(fù)，在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段的研究仍舊停留在抗火設(shè)計(jì)理論層次，系統(tǒng)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究工作幾乎處于空白狀態(tài).Martha Davis等[5]采用火災(zāi)后檢測(cè)和試驗(yàn)手段分析了比爾威廉河橋在發(fā)生一起油罐車火災(zāi)后的狀態(tài)；劉其偉等[6]結(jié)合江蘇省海安縣千年大橋工程實(shí)例，介紹了火災(zāi)受損后橋梁的檢測(cè)評(píng)估方法和加固設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用；房帥平[7]采用有限元方法，對(duì)橋梁工程普遍采用的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋進(jìn)行了抗火性能研究.

在已有的研究中，層次分析法（analytic hierarchy process，AHP）由于具有實(shí)用、簡(jiǎn)潔和系統(tǒng)的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工程領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，但是其在應(yīng)用過(guò)程中由于無(wú)法有效處理工程問(wèn)題的內(nèi)在不確定性和不精確性也受到一定制約[8].本文引入模糊數(shù)學(xué)（fuzzy set）的概念來(lái)解決層次分析法存在的缺陷.基于模糊理論的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法可以通過(guò)考慮各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的影響程度來(lái)處理傳統(tǒng)數(shù)學(xué)方法無(wú)法考慮到的不確定性[9]，模糊綜合評(píng)價(jià)法（fuzzy comprehensive evaluation，F(xiàn)CE）是其中應(yīng)用最為廣泛的方法.

本文針對(duì)橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)階段火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究方面的空白，建立完整的包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及風(fēng)險(xiǎn)控制四個(gè)階段的橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系.在系統(tǒng)分析橋梁火災(zāi)安全可能存在的風(fēng)險(xiǎn)及影響因素的基礎(chǔ)上，提出了橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)體系，同時(shí)結(jié)合層次分析與模糊綜合評(píng)判各自優(yōu)點(diǎn)，采用層次分析－模糊綜合評(píng)判法（AHP－FCE）對(duì)橋梁火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合估計(jì)，基于二維評(píng)價(jià)矩陣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)并給出基本風(fēng)險(xiǎn)控制準(zhǔn)則，最后將成果應(yīng)用于某跨江大橋方案的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.

1 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的第一階段，是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估其余階段的重要基礎(chǔ)[10].在橋梁火災(zāi)安全問(wèn)題中，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的核心是要確定橋梁結(jié)構(gòu)的危險(xiǎn)部位及其對(duì)火災(zāi)的敏感性，主要內(nèi)容包括火災(zāi)分析理論、火災(zāi)場(chǎng)景分析及火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源分析三方面內(nèi)容，如圖1所示.

圖1 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別流程Fig.1 Flowchart of bridge fire risk identification

1.1 橋梁火災(zāi)分析理論

橋梁火災(zāi)分析理論是場(chǎng)景分析及風(fēng)險(xiǎn)源分析的基礎(chǔ)，主要包括火災(zāi)燃燒分析及結(jié)構(gòu)抗火性能分析[7].火災(zāi)燃燒分析主要通過(guò)對(duì)火災(zāi)燃燒特點(diǎn)和發(fā)展過(guò)程的分析確定火災(zāi)荷載；結(jié)構(gòu)抗火性能分析通過(guò)結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方法與理論，確定橋梁結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)要求、高溫下材料特性、構(gòu)件的臨界溫度及抗火承載力等.

1.2 橋梁火災(zāi)場(chǎng)景分析

火災(zāi)場(chǎng)景是對(duì)不同火災(zāi)類型從火災(zāi)開(kāi)始燃燒至達(dá)到頂峰，到最后造成結(jié)構(gòu)破壞的全過(guò)程的描述[11].橋梁火災(zāi)場(chǎng)景分析的主要內(nèi)容包括：

（1）分析橋梁結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的空間分布，確定火災(zāi)發(fā)生源的類型及危險(xiǎn)火災(zāi)位置.

（2）基于火災(zāi)燃燒分析，確定關(guān)鍵火災(zāi)數(shù)據(jù)，如最大釋熱速率、持續(xù)時(shí)間等.

（3）結(jié)合結(jié)構(gòu)抗火性能分析確定危險(xiǎn)火災(zāi)場(chǎng)景.

表1給出了某跨江大橋方案的典型火災(zāi)場(chǎng)景，由于橋梁上游存在大型油庫(kù)，可以看出風(fēng)速較大時(shí)船舶、油庫(kù)及碼頭流火引起的火災(zāi)是最為不利的火災(zāi)場(chǎng)景.

1.3 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源分析

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源是指能夠給結(jié)構(gòu)火災(zāi)安全帶來(lái)積極或消極作用的關(guān)鍵因素.根據(jù)以往火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估經(jīng)驗(yàn)，可以認(rèn)為其風(fēng)險(xiǎn)源主要包括結(jié)構(gòu)因素、環(huán)境因素、管理因素及人員因素幾個(gè)方面.對(duì)于不同的橋梁工程，在管理及人員因素方面的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源基本相同；而在結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素方面，應(yīng)結(jié)合橋梁工程實(shí)際情況具體分析.

表1 典型火災(zāi)場(chǎng)景Tab.1 Typical fire scenarios

圖2給出了某跨江大橋方案的關(guān)鍵火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源，由于存在船舶火災(zāi)、油庫(kù)及碼頭流火火災(zāi)等極端不利火災(zāi)場(chǎng)景，在結(jié)構(gòu)及環(huán)境因素方面的風(fēng)險(xiǎn)源重點(diǎn)關(guān)注了油庫(kù)及碼頭的影響.

圖2 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系Fig.2 Index system of bridge fire risk assessment

2 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的主要任務(wù)是基于風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別成果，分析目標(biāo)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)損失，是整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中最為復(fù)雜也最為關(guān)鍵的核心步驟.風(fēng)險(xiǎn)概率與損失的分析方法主要分為定性方法（專家調(diào)查法）和定量方法（概率分析法、層次分析法、事故樹(shù)法及模糊綜合分析法）[3－6]，量化的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果更加符合橋梁設(shè)計(jì)管理人員的決策需要.

橋梁火災(zāi)由于缺少實(shí)際統(tǒng)計(jì)資料，概率分析法難以實(shí)施；同時(shí)，火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估關(guān)注的是潛在火災(zāi)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度，無(wú)需深入挖掘影響因素間的邏輯關(guān)系，采用故障樹(shù)分析也是沒(méi)有必要的.層次分析與模糊綜合評(píng)判相結(jié)合的方法（AHP－FCE）更加符合決策過(guò)程的層次化和數(shù)量化需求，同時(shí)亦考慮了分析的不確定性，適用于橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估.其主要步驟包括：建立層次模型、建立評(píng)語(yǔ)集、建立各評(píng)估指標(biāo)權(quán)重集、建立隸屬度矩陣和多層次綜合評(píng)判.

2.1 建立層次模型

建立多層次評(píng)估模型是層次分析法的主要步驟之一，其大部分工作已在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別中完成.基于火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)源的識(shí)別，將橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的目標(biāo)指標(biāo)U分為m個(gè)子指標(biāo)Ui，i＝1，2，3，…，m，得到相應(yīng)的一級(jí)指標(biāo)集U＝（U1，U2，U3，…，Um）.對(duì)于每一個(gè)一級(jí)指標(biāo)Ui，又可以繼續(xù)分為n個(gè)二級(jí)指標(biāo)Uij，j＝1，2，3，…，n，得到相應(yīng)的二級(jí)指標(biāo)集Ui＝（Ui1，Ui2，Ui3，…，Uij）.這樣便把火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分為兩級(jí)，得到一個(gè)三層次的橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，如圖2所示.

2.2 建立評(píng)語(yǔ)集

評(píng)語(yǔ)集是用以確定指標(biāo)因素集中每個(gè)指標(biāo)狀態(tài)的集合，V＝（V1，V2，V3，…，Vk），Vk代表不同的風(fēng)險(xiǎn)概率或損失等級(jí).在橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，V通常被劃分為5個(gè)等級(jí)（k＝5），V＝（極低，低，中，高，極高）.同時(shí)大多數(shù)情況下為得到最終的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)損失的等級(jí)均需考慮.表2和表3給出了不同風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)的描述[12].

2.3 建立權(quán)重集

權(quán)重分析是層次分析法另一重要內(nèi)容，權(quán)重集是表明各個(gè)層次風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)在各個(gè)層次指標(biāo)因素集中的重要程度的集合.權(quán)重分析包含三個(gè)主要步驟：構(gòu)造優(yōu)先關(guān)系判斷矩陣、構(gòu)造模糊一致判斷矩陣以及計(jì)算權(quán)重集.

表2 風(fēng)險(xiǎn)概率等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.2 Risk probability evaluation criteria

表3 風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Risk loss evaluation criteria

2.3.1 構(gòu)造優(yōu)先關(guān)系判斷矩陣

優(yōu)先關(guān)系判斷矩陣反映了同一指標(biāo)因素集內(nèi)每?jī)蓚€(gè)指標(biāo)因素間的優(yōu)先關(guān)系，通常由專家調(diào)查法對(duì)同一層次不同指標(biāo)因素對(duì)橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的重要性進(jìn)行比較分析獲得.如對(duì)二級(jí)指標(biāo)集Ui的判斷矩陣為

式中：aij（i＝1，2，3，…，n；j＝1，2，3，…，n）為指標(biāo)因素Uei相對(duì)于Uej的重要性（e＝1，2，3，…，m）.現(xiàn)有研究中用于進(jìn)行兩兩比較的數(shù)值標(biāo)度法有很多且各有優(yōu)劣[13]，本文采用3－標(biāo)度法獲得aij.

式中：t（i），t（j）為指標(biāo)因素Uei和Uej在兩兩比較中的重要性.3－標(biāo)度法屬于互補(bǔ)型標(biāo)度，并且與人們的日常邏輯思維相協(xié)調(diào).

2.3.2 構(gòu)造模糊一致判斷矩陣

模糊一致判斷矩陣是指具有中分傳遞性和魯棒性的判斷矩陣，符合人們決策思維的心里特征.引入模糊一致判斷矩陣可以避免由于判斷的主觀性帶來(lái)的一致性檢驗(yàn)程序.有關(guān)模糊一致判斷矩陣的一致性證明見(jiàn)李永等[14]、姚敏等[15]的研究.由優(yōu)先關(guān)系判斷矩陣a可得到模糊一致判斷矩陣A＝（Aij）n×n.

2.3.3 計(jì)算權(quán)重集

由判斷矩陣獲得權(quán)重集的方法有很多且各有優(yōu)劣[13]，本文采用和行歸一法[12]由模糊一致判斷矩陣A計(jì)算權(quán)重.首先將A中元素Aij按列進(jìn)行歸一化得矩陣E＝（eij）n×n.

其次將E中元素按行相加得向量F＝（f1，f2，f3，…，fn），對(duì)向量F進(jìn)行量綱一化處理得權(quán)重集Wi＝（wi1，wi2，wi3，…，win）T.

一級(jí)指標(biāo)集U的權(quán)重集W可通過(guò)同樣方法求得，對(duì)于一些特定的層次結(jié)構(gòu)，也可以通過(guò)專家調(diào)查意見(jiàn)直接指定一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重.

2.4 建立隸屬度矩陣

隸屬度矩陣是用來(lái)描述各個(gè)指標(biāo)對(duì)于評(píng)語(yǔ)集各個(gè)等級(jí)的隸屬度的矩陣，是基礎(chǔ)的評(píng)價(jià)結(jié)果.

式中：rij（i＝1，2，3，…，n；j＝1，2，3，…，k）為第i個(gè)指標(biāo)關(guān)于第j個(gè)評(píng)語(yǔ)等級(jí)的隸屬度.對(duì)于可以量化的指標(biāo)因素，可通過(guò)隸屬度函數(shù)[16]由指標(biāo)特征值計(jì)算其隸屬度；但對(duì)于大多數(shù)工程領(lǐng)域風(fēng)險(xiǎn)分析問(wèn)題，指標(biāo)因素往往很難量化，可采用專家調(diào)查法由統(tǒng)計(jì)手段獲得其隸屬度.表4給出了結(jié)構(gòu)因素指標(biāo)集U1＝（U11，U12，U13，U14）的風(fēng)險(xiǎn)概率專家調(diào)查結(jié)果.

表4 結(jié)構(gòu)因素集風(fēng)險(xiǎn)概率專家調(diào)查表Tab.4 Risk probability investigation results of structure sub－factors

2.5 多層次綜合評(píng)判

多層次綜合評(píng)判是指基于所得隸屬度矩陣和權(quán)重集由底層至目標(biāo)層，逐層向上計(jì)算各層次評(píng)判集，并最終獲得目標(biāo)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果的過(guò)程.

2.5.1 二級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)判

由二級(jí)指標(biāo)權(quán)重集Wi和隸屬度矩陣Ri，可得到二級(jí)指標(biāo)評(píng)判集Bi.

Bi＝WTioRi＝（wi1，wi2，…，win）o

式中：“o”為模糊運(yùn)算符.本文采用Zadeh算子，為主因素決定型，即M（∧，∨），突出主要因素的影響而忽略其他次要因素[17]，即

對(duì)Bi作歸量綱一化處理.

2.5.2 一級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)判

由二級(jí)指標(biāo)評(píng)判集Bi，可得一級(jí)指標(biāo)隸屬度矩陣R.

考慮一級(jí)指標(biāo)權(quán)重集W，可得一級(jí)指標(biāo)評(píng)判集B.

對(duì)Bi作量綱一化處理.

對(duì)于W直接由專家經(jīng)驗(yàn)給出的情況，B可以由以下公式得到：

2.5.3 目標(biāo)指標(biāo)綜合評(píng)判

對(duì)于一些復(fù)雜問(wèn)題，層次模型可能存在多個(gè)中間層，依據(jù)上述步驟由底層向上層逐層進(jìn)行評(píng)判，可得評(píng)判集B.由評(píng)語(yǔ)集V評(píng)分區(qū)間中間值建立評(píng)分集G＝（0.1，0.3，0.5，0.6，0.9），可得目標(biāo)指標(biāo)U的風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)結(jié)果D為

3 橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和控制

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)就是在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的基礎(chǔ)上，綜合風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)結(jié)果Dp和風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)結(jié)果Dl并結(jié)合相應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的整體水平與嚴(yán)重等級(jí)并給出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施.火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型采用二維評(píng)價(jià)模型，如表5所示.表6給出了不同風(fēng)險(xiǎn)水平的控制措施準(zhǔn)則.

表5 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型Tab.5 Risk evaluation model

表6 風(fēng)險(xiǎn)控制準(zhǔn)則Tab.6 Risk control principle

4 案例分析

某跨江大橋方案是一座跨越甬江的部分斜拉橋，跨境布置50 m＋110 m＋465 m＋110 m＋50 m＝785 m.大橋周邊環(huán)境較為復(fù)雜，越江線位從三官塘中石化油庫(kù)用地東南側(cè)穿過(guò)，由于越江工程處在油庫(kù)的下游，油庫(kù)火災(zāi)及其流火對(duì)大橋帶來(lái)嚴(yán)重的火災(zāi)安全隱患，因此在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃階段對(duì)大橋進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是十分必要的.

4.1 建立權(quán)重集

由專家調(diào)查結(jié)果及式（1）～（5），可得火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)二級(jí)指標(biāo)集Ui的權(quán)重集Wi為

一級(jí)指標(biāo)集U的權(quán)重集W由專家經(jīng)驗(yàn)直接給出

W＝（0.25，0.25，0.25，0.25）T

4.2 建立隸屬度矩陣

由結(jié)構(gòu)因素集風(fēng)險(xiǎn)概率專家調(diào)查結(jié)果，結(jié)構(gòu)因素集U1的風(fēng)險(xiǎn)概率隸屬度矩陣R1為

其他二級(jí)指標(biāo)隸屬度矩陣Ri可由相同方法獲得.

4.3 多層次綜合評(píng)判

以風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)為例，由計(jì)算所得Wi和Ri及式（7）～（8），可得二級(jí)指標(biāo)評(píng)判集Bi為

B1＝（0.134 9，0.098 9，0.194 2，0.255 4，0.316 6）B2＝（0.100 9，0.057 7，0.187 4，0.327 0，0.327 0）B3＝（0.076 1，0.180 8，0.237 8，0.231 9，0.273 4）B4＝（0.111 0，0.167 7，0.154 2，0.283 5，0.283 5）

由式（9）～（11），一級(jí)指標(biāo)評(píng)判集B為

由式（12），大橋風(fēng)險(xiǎn)概率評(píng)分為

Dp＝B·（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）T＝0.607 4

同樣地，可得風(fēng)險(xiǎn)損失評(píng)分為Dl＝0.631 5.

4.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和控制

已知風(fēng)險(xiǎn)概率和風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)結(jié)果分別為Dp＝0.607 4和Dl＝0.631 5，又由評(píng)價(jià)矩陣可知，跨江大橋方案的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)屬于Ⅳ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，雖然在Ⅳ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)中水平較低，但此類風(fēng)險(xiǎn)屬于不可接受的極高風(fēng)險(xiǎn)水平，必須高度重視，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，否則應(yīng)當(dāng)不惜代價(jià)將風(fēng)險(xiǎn)降到不期望的水平.

為達(dá)到上述目的，應(yīng)采取消防設(shè)計(jì)、防火設(shè)計(jì)、船舶火災(zāi)防控和油庫(kù)及碼頭防火等風(fēng)險(xiǎn)控制措施來(lái)降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，其主要內(nèi)容和控制原則包括：

（1）消防設(shè)計(jì)措施.應(yīng)采取有效的管理措施，減少（避免）火災(zāi)的發(fā)生；應(yīng)完善消防主動(dòng)防火滅火措施，迅速控制火災(zāi)，減小火災(zāi)危害，避免大橋主體結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下發(fā)生破壞.

（2）防火設(shè)計(jì)措施.橋梁結(jié)構(gòu)所采用的防火保護(hù)除了應(yīng)具有良好的防火隔熱性能、與結(jié)構(gòu)的防腐面層相匹配外，還應(yīng)具有良好的力學(xué)性能、耐久性能、耐候性能，同時(shí)應(yīng)兼顧外觀和經(jīng)濟(jì)性能.

（3）船舶火災(zāi)防控措施.應(yīng)加強(qiáng)船員消防安全培訓(xùn)，增強(qiáng)船舶消防設(shè)施的建設(shè)，全面強(qiáng)化船舶消防安全監(jiān)管，建立“人、物、機(jī)”一體的火災(zāi)監(jiān)控體系.

（4）油庫(kù)及碼頭防火安全措施.基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的防火要求，包括安全距離、耐火等級(jí)、防爆設(shè)計(jì)、防雷擊防靜電設(shè)計(jì)、消防設(shè)施的配備及阻火器的設(shè)計(jì)等內(nèi)容，油庫(kù)及碼頭一旦發(fā)生火災(zāi)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行撲救.

（5）采取控制措施后風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

表7給出了采取建議的風(fēng)險(xiǎn)控制措施后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果及其與采取風(fēng)險(xiǎn)控制措施前的對(duì)比.從表7可以看出，采取控制措施后跨江大橋方案的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)屬于Ⅲ級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，成功降低至不期望的水平.

表7 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)比Tab.7 Comparison of risk evaluation results

5 結(jié)語(yǔ)

由于常常被投資和管理人員忽視，正確認(rèn)識(shí)和識(shí)別橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能存在的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)非常重要.橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估可以使得橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段具有預(yù)見(jiàn)性，它有助于更好地理解橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，防范災(zāi)難事故的發(fā)生，減少由此帶來(lái)的損失.本文研究取得如下成果：

（1）建立了完整的橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別流程，并系統(tǒng)地分析了橋梁可能存在的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)及影響因素，提出了橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系.

（2）結(jié)合層次分析與模糊綜合評(píng)判各自的優(yōu)點(diǎn)，采用層次分析－模糊綜合評(píng)判法（AHP－FCE）建立了橋梁火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)流程.指標(biāo)因素的權(quán)重通過(guò)層次分析法獲得并引入模糊一致判斷矩陣來(lái)保證一致性，同時(shí)引入模糊數(shù)學(xué)理論來(lái)更為有效地處理火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題中的不確定性.

（3）結(jié)合不同風(fēng)險(xiǎn)概率、風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)及其相應(yīng)描述建立其與風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)評(píng)分值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到風(fēng)險(xiǎn)概率及風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn).基于二維評(píng)價(jià)矩陣建立了橋梁火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，并給出了基本的風(fēng)險(xiǎn)控制準(zhǔn)則.

（4）通過(guò)以上研究工作，建立了一套橋梁火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，用以在橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃階段分析評(píng)估橋梁的潛在火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn).根據(jù)某跨江大橋方案工程實(shí)際，運(yùn)用該評(píng)估體系對(duì)其火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析評(píng)估.案例分析表明，所提出的理論和方法能有效分析預(yù)測(cè)橋梁工程的火災(zāi)安全風(fēng)險(xiǎn).

[1] Garlock M，Paya－Zaforteza I，Kodur V，et al.Fire hazard in bridges：review，assessment and repair strategies [J].Engineering Structures，2012，35：89.

[2] Kodur V，Gu L，Garlock M E M.Review and assessment of fire hazard in bridges [J].Transportation Research Record：Journal of the Transportation Research Board，2010，2172（1）：23.

[3] 田玉敏，蔡晶菁.建筑火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及其軟件系統(tǒng)研究[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，19（1）：118.TIAN Yumin，CAI Jingjing.Study on software application system of fire risk assessment methods for buildings [J].Journal of Basic Science and Engineering，2011，19（1）：118.

[4] Yu K.Fuzzy comprehensive evaluation of fire safety risk of historic buildings based on fuzzy mathematics[J].International Journal of Applied Mathematics and Statistics，2013，50（20）：396.

[5] Martha Davis P E，Paul Tremel P E.Bill Williams river concrete bridge fire damage assessment[J].Structure，2008，31.

[6] 劉其偉，王峰，徐開(kāi)順，等.火災(zāi)受損橋梁檢測(cè)評(píng)估與加固處理[J].公路交通科技，2005，22（2）：71.LIU Qiwei，WANG Feng，XU Kaishun，et al.Detection evaluation and repairing of fire damaged bridge[J].Journal of Highway and Transportantion Research and Development，2005，22（2）：71.

[7] 房帥平.預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋抗火性能研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2011.FANG Shuaiping.Research on fire resistance performance of prestressed concrete box girder bridge[D].Xi’an：Changan University，2011.

[8] Tiryaki F，Ahlatcioglu B.Fuzzy portfolio selection using fuzzy analytic hierarchy process[J].Information Sciences，2009，179（1）：53.

[9] Maeda H，Murakami S.The use of fuzzy decision－making method in a large－scale computer system choice problem [J].Fuzzy Set and Systems，1993，54（3）：235.

[10] Tchankova L. Risk identification－basic stage in risk management[J].Environmental Management and Health，2002，13（3）：290.

[11] 楊昀，曹麗英.地鐵火災(zāi)場(chǎng)景設(shè)計(jì)探討[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2006，15（4）：121.YANG Yun，CAO Liying.Preparatory study on scenario design for subway fire[J].Journal of Natural Disasters，2006，15（4）：121.

[12] 張杰.大跨度橋梁施工期風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.ZHANG Jie.Study on risk analysis method of long－span bridges during construction[D].Shanghai：Tongji University，2008.

[13] Dong Y，Xu Y，Li H，et al.A comparative study of the numerical scales and the prioritization methods in AHP [J].European Journal of Operational Research，2008，186（1）：229.

[14] 李永，胡向紅，喬箭.改進(jìn)的模糊層次分析法[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，35（1）：11.LI Yong，HU Xianghong，QIAO Jian.An improved fuzzy AHP method [J].Journal of Northwest University：Natural Science，2005，35（1）：11.

[15] 姚敏，張森.模糊一致矩陣及其在軟科學(xué)中的應(yīng)用[J].系統(tǒng)工程，1997，15（2）：54.YAO Min，ZHANG Sen.Fuzzy consistent matrix and its applications in soft science[J].Systems Engineering，1997，15（2）：54.

[16] Feng S，Xu L D.Decision support for fuzzy comprehensive evaluation of urban development[J].Fuzzy Sets and Systems，1999，105（1）：1.

[17] 項(xiàng)貽強(qiáng)，吳強(qiáng)強(qiáng)，張婷婷.基于AHP－FCE模型的橋梁設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究[J].土木工程學(xué)報(bào)，2010，43：275.XIANG Yiqiang，WU Qiangqiang，ZHANG Tingting.The risk assessment of bridge design based on the AHP－FCE model[J].China Civil Engineering Journal，2010，43：275.