本篇论文是一篇土木工程硕士论文范文,数据挖掘技术从一开始就是面向应用的,它不仅是面向特定数据库的简单检索查询调用,而且要对这些数据进行微观、中观乃至宏观的统计、分析、综合和推理,来指导实际问题的求解。同时还可以通过发现事件间的相互关联,利用已有的数据对未来的活动进行预测。
1.1 研究背景
风险是指在某一特定环境下,在某一特定时间段内,某种损失发生的可能性,是复杂系统中的重要概念。风险是由风险因素、风险事故和风险损失等要素组成。风险存在于自然科学、政治、军事以及经济生活诸多方面。不同的领域,有不同的工作定义。人们至今还未能给“风险”一个统一的定义。和在《工程项目风险分析》一书中给出了较权威的定义风险是由于从事某项特定活动过程中存在的不确定性而产生的经济或财务损失、自然破坏或损伤的可能性。而网络计划图中的进度风险可定义为在规定的时间内,施工项目进度计划时间超过规定完工时间的概率。随着科技的飞速发展和人们生活节奏的不断加快,社会环境瞬息万变,各工程项目所涉及的不确定因素日益增多,面临的风险也越来越多,风险所致损失规模也越来越大,这些都促使科研人员和实际管理人员从理论上和实践上重视对工程项目的风险管理。风险管理是从科学的角度看待风险,以科学的手段,为了防止风险的结果出现,对可能发生风险的各种前兆因素进行预测、识别、评估、分析,并在此基础上有效地处置风险,以最低成本实现最大安全保障的科学管理方法。风险管理起源一战后的德国年美国管理协会保险部最先倡导风险管理,并开始以学术会议及研究班等多种形式集中探讨和研究风险管理问题。年成立的纽约经纪人协会标志着风险管理的兴起。年月日的美国通用汽车公司的自动变速装置发生大火,导致该公司蒙受了高达万美元的损失,这场大火震动了美国企业界和学术界,成为风险管理科学发展的契机。年代起风险管理问题在美国工商企业中引起重视并得到推广,并逐渐展开了理论探讨和一些大企业的初步实践。到了上个世纪年代,一门新的管理科学—风险管理在美国正式形成,从此,对风险管理的研究逐步趋向系统化,专门化,使风险管理率先成为企业管理中一门独立学科,在西方资本主义国家得到了迅猛的发展。我国的风险管理研究是从上个世纪年代开始,同时被应用到项目管理之中。在过去的计划经济体制下,原材料的价格由国家控制,国家是唯一的投资主体,企业没有独立的经济效益,风险由国家承担。只是在近几年来,随着社会主义市场经济体制的完善,对风险管理的研究己经在学术界成为了一个热点,在大型工程项目的实践中,也取得了较为明显的效果。工程项目风险管理是项目管理体系的一部分,是将成本控制、进度控制、质量控制、合同管理、信息管理、组织协调与风险的相关内容综合而成的一个独立部分。在工程施工中,充满着各种不确定因素,即充满风险因素和风险事件,对潜在风险正确识别并及时采取避险对策,是风险管理的关键内容。通过风险管理分析,可定量分析和评价各种风险因素和风险事件对工程施工预期目标和计划的影响,从而使工程总目标控制更合理、计划更可行,特别对大型复杂的工程项目,越早实行风险管理,取得的效果就越好。进度风险管理是指在不确定性条件下对工期进行风险管理。作为建筑工程项目实施依据的技术经济分析是建立在分析人员对未来事件所作的预测与判断基础之上的,而工程项目实施的整个过程都受到政治经济形势,资源条件,技术发展情况等因素的影响,而从事项目活动的主体往往因认识不足或者没有足够的力量对风险加以控制,加上预测方法和工作条件的局限性,对建筑工程项目工期中各项活动的估算与预测结果不可避免地会有误差,这使得计划工期的实际使用价值可能偏离其预期价值,从而给业主和施工单位带来很大的风险。要想避免和减少此类损失,就必须了解和掌握项目风险的来源、性质和发生规律,对项目进行有效的管理。工程项目的建设过程是在复杂的自然和社会环境中进行的,项目中的不确定性因素,是我们研究项目工期能否预期实现的关键点,只有分析好了这些因素对项目工期的影响状况,才能更好的预算和控制工程项目的工期,保证工程项目能够顺利完成。随着我国加入场叮后各行各业与国际规则的全面接轨,工程项目的竞争日益激烈,竞争对手也由单纯的国内企业向拥有先进管理经验的国际企业转变。同时,科技的发展和项目内外部环境的变化,使得工程项目所涉及的不确定因素日益增多,面临的风险也越来越大,由此产生的风险损失也越来越重。因此,工程项目的风险管理特别是进度的风险管理与控制成为有效加强工程项目管理函待研究探讨的重要课题之一。
1.2 研究内容
土木工程项目作为最常见也是最典型的项目类型,具有特定的对象、时间的限制、资金的限制和经济性要求、一次性、特殊的组织和法律条件、复杂性和系统性等特点。因为每一个投资项目本身就是一个复杂的系统,尤其是对于建筑工程项目来讲,影响它的风险因素很多,影响关系错综复杂,有直接的,也有间接的,有明显的,也有隐含的,或是难以预料的,而且各个风险因素所引起的后果的严重程度也不一样。由于人们对未来的活动或事件一般不能掌握全部信息,这些干扰因素对进度的影响是无法预测和估计的,需要通过风险识别和分析以降低对项目的不利影响,目的就是减少项目结构的不确定性。这需要清楚项目的组成、各个变数的性质和相互间的关系、项目和环境之间的关系等,在此基础上利用系统的、有章可循的步骤和方法对进度进行风险管理和控制。进度风险伊几主要指项目实施中各工序的工期风险和总工期风险。网络进度的三种优化模型及其基于遗传算法的多准则施工进度的优化模型,均是以为基础的。的基本假定是网络进度计划中的每项活动的持续时间均是确定的。而实际工作中,由于政治、经济、气象、水文、施工方案、资源供应、施工环境等不确定因素的影响,导致了工程项目施工中工序活动持续时间的随机性,因而就出现了如何计算这种网络进度的时间参数及工程施工工期能否按时实现的问题。当施工工期不能按计划实现时,即施工工期风险己经形成。世纪年代末,等人率先提出了田盯俪网络,用于解决某一项目有各项活动组成,每项活动时间错综复杂,但又需要合理确定项目完成时间的场合,。等人提出的网络常称为经典网络,相应解决网络的方法也常称为经典方法。美国海军特种计划局首次将应用于北极星导弹的研制,并取得了成功,使工作效率大为提高,计划工期缩短,比原计划提前两年完成。在关键线路算法方面,与一样仅考虑处于关键线路上的工作对整个项目工期的影响,但是能较好地反映时间参数非肯定型地客观事实,在给定项目的工期时,可以计算网络图上各条线路的工作时间的完成概率,反之,若给定完成概率,亦可以计算每条线路的完成时间。在网络中,可能同时有多条线路将来会成为关键线路,而经典方法忽略了这一事实,过分乐观地估计了完工概率。一般而言,经典所得的关键线路并不一定是最关键线路。经典方法没有考虑非关键线路对于关键线路的影响,因此,其计算结果往往偏于乐观。
2、武广客运专线标二段路基加固施工进度控制风险应对浅析
2.1 地基处理概述
在桥涵、路基和一般建筑物的工程建设中,不可避免地遇到地质条件不好或弱地基,这样的地基不能满足结构物的要求,需要进行人工处理、加固,再修建基础。软基土层的特点是强度较低,压缩性较大,渗透性较小。其原因就土的物理学性质而言,是松软土层的孔隙比较大或含水量较高,也可能二者兼而有之。软土淤泥及淤泥质土、冲填土和杂填土即是典型的松软土层。地基处理的目的是针对松软土层上建造结构物可能产生的问题,采取人工方法提高地基土的抗剪强度,增大地基承载力,避免可能出现的剪力破坏改善地基土的压缩性,减少基础的沉降和不均匀沉降改善地基土的渗透性,加速固结渗透过程改善土的动力性能,防止振动液化,消除或减轻特殊土的不良工程特性。地基处理技术近二三十年来发展很快,新方法、新材料、新工艺、新理论不断出现,应用于工程实践取得了成功,比较成熟的方法已不下数十种见表一常用地基处理方法及加固原理和使用范围。就其原理来分,大体上分为一类是提高土的密度一类是用其他材料来代替松软土,或掺和到土中还有一类是改善土中的应力状态。提高土的密度是最古老,而有时又是最经济有效的处理方法,如重锤夯实法、强夯法、振动压密法、爆破压密法、砂碎石桩挤密法、预压加固法等。当压密土体达不到预期的加固效果,或不经济时,可采取用其他材料代替松软土,或掺和到土中的方法,如垫层法、挤淤法、灰土地基、振冲碎石桩、深层搅拌法、灌浆胶结法等。此外在某些情况下,可能不加固地基,而采取调整土中应力状态,使剪应力达到抗剪强度的区域很小,甚至没有,来增加土体的稳定性,如土堤的反压法。地基处理是一门技术性和经验性很强的应用科学。我国地域广阔,土类繁多。不同建筑物对地基的要求也不同。因此,在选择地基处理方法之前,必须认真研究上部结构和地基两方面的特点,并结合当地的经验,选择经济有效的处理方法。
2.2 工程概况
武汉至广州客运专线由武汉天兴洲公铁两用长江大桥工程不含正桥工程、乌龙泉至花都段工程、广州铁路枢纽新广州客站及相关工程三个工程项目组成位于湖北、湖南、广东三省境内,自武汉枢纽武汉站引出,向南途经咸宁、岳阳、长沙、株洲、衡阳、郴州、韶关、清远等市,终于广州枢纽内新广州站,正线全长约。全线共有桥梁座计,占线路总长的隧道座计,占线路总长的。全线设车站个,其中始发站有武汉、新长沙、新广州站个正线数目双线最小曲线半径一般,困难正线线间距最大坡度一般地段。,困难地段不超过。设计速度线下基础部分月到发线有效长度牵引种类电力列车运行方式自动控制行车指挥方式综合调度。建设工期为个月含联合调试期个月。牵引供电采用供电方式,设牵引变电所处。列控系统采用基于轨道电路查询应答器一的系统,并符合技术规范。武广客运专线是我国目前在线的速度最快、技术最新、规模最大、要求最高的铁路工程,是迄今为止我国最高等级的新型铁路,是铁路实现跨越式发展的标志性工程。代表着我国铁路科技的最高水平,设计寿命期年。
3、基于人工神经网络的土木工程工期偏差预测分析
3.1 数据发掘
3.2 基于神经网络的进度偏差预测模型构建原理
3.3 神经网络结构与自学原理
3.4 进度风险的网络预测模型
3.5 本章小结
4、基于改进学习曲线的土木工程施工进度风险分析
4.1 学习曲线
4.2 学习曲线的波动
4.3 影响学习曲线的因素
4.4 学习曲线的改进和应用
4.5 工程背景分析
4.6 本章小结
5、土木工程网络路径的矩阵查算法
5.1 网络图的数学描述
5.2 路径的查找及径值计算方法
5.3 实例应用
5.4 本章小结
6、基于网络计划的土木工程施工进度蒙特卡罗仿真分析
6.1 传统网络计划技术
6.2 蒙特卡罗法
6.3 随机网络的蒙特卡罗仿真的基本原理和方法步骤
6.4 基于网络完工概率的仿真分析
6.5 本章小结
7、基于广义成本的土木工程目标均衡优化研究
7.1工期、费用与质量的关系
7.2 时间费用的优化问题
7.3 广义成本理论
7.4 项目目标的综合优化模型
7.5 算例
7.6 本章小结
8、结论与展望
在土木工程施工进度控制中,主要关心的有两方面的问题一方面是施工计划的合理性问题,即进度优化问题,包括合理确定工期和科学配置资源另一方面是施工进度的风险问题,即分析施工实现规定工期的可能性或按期完工的风险,为施工进度控制的方案和措施选择提供信息支持。目前,大中型土木工程项目施工进度方面的研究,主要也集中在这两方面。本文以中铁十一局二公司所承接的武广客运专线〔线下土建标二段路基加固项目为风险分析和进度优化的实证案例。做了如下工作针对经典网络的假设和计算过程,分析了它存在的三方面缺陷,提出了解决问题的具体措施,从概率论、数理统计的角度,对关键线路进行了重新定义和确定。利用仿真技术,寻找主导线路和关键线路,并对各线路进行动态仿真分析及关键性比较。根据网络中线路相互影响的特点,寻找合理的方法,对经典网络下的完工概率进行了修正,以谋求网络较为精确的解析算法。借助于计算机,用方法对网络的工期分布进行即时仿真和监控,得到工期的即时分布规律和该分布曲线下的完工概率。建设项目是在复杂的自然环境和社会环境下进行的,导致进度出现偏差的因素错综复杂,影响程度难以量化,本文利用神经网络的函数逼近功能从因素神经元的角度对工期的偏差系数作了横向预测,为管理者对项目进度的主动控制和动态控制提供科学依据。学习曲线所研究的大多都是在确定环境下的成本或进度问题,但影响工程项目进度的因素很多,涉及面也很广,在工程建设项目进度分析中,实际的学习曲线并非是光滑曲线,而是锯齿状波动的曲线,这一波动过程除受“减退”现象和“猎取”现象之外,还受各种风险因素的影响。考虑项目建设环境中各种随机因素的影响作用,建立了随机学习曲线模型,科学地解释和预测了工效的波动状况。网络图的路径查询是网络计划分析的重点。以往的双代号网络图路径的查找及求解方法不够简洁。本文在分析双代号网络图的工序矩阵、关联矩阵与权数矩阵的基础上,提出了一种查询和求解线路及路径值的简便矩阵算法,并给出了通解,最后结合实例验证了该算法的实用性和快捷性。特别是网络涉及较多节点时,可以大大提高计算效。时间费用的交换问题着重研究如何以最少的费用对工期进行优化,而没有考虑这种优化和激励机制对收益的影响。为实现收益最大化,避免企业盲目地变更方案,首次提出广义成本理论,将时间和费用统纳入成本范畴,并基于该理论构建工期与成本的综合优化模型,通过实例分析,论证了该理论的可行性、科学性与经济性。本文对建设项目网络的路线查找、仿真、偏差系数预测、完工概率计算、目标均衡优化等方面做了一些工作,取得了一些初步的研究成果,使工程施工进度风险中的一些问题得到了较好的解决,但如下问题仍有待于更深入的研究工期的预测问题是项目进度风险管理的主要内容,在影响项目进度风险评价指标中既有定性因素,又有定量因素,即使是定量因素,其量纲差异也很大,采用专家打分的方法进行评价,带有浓厚的主观色彩,在此基础上构建的网络能否应用于实际项目,还有待探讨。此外,由于我国对项目风险管理研究起步较晚,目前国内很少有建筑企业能够建立较为完善的风险管理机构与基于不确定因素下的工期偏差系数数据库,本文所建的网络稳定性还有待训练与测试。·在分析双代号网络图的工序矩阵、关联矩阵与权数矩阵的基础上,提出了一种查询和求解线路及路径值的简便矩阵算法,却未能给出相应程序。由于人们认识客观事务的能力有限,对工程项目的认识不可避免地存在信息上的不完备性,从而造成人们对工程项目建设环境缺乏客观认识,基于这种认识下的工序持续活动“三时估计法”能否被本文的用改进学习曲线预测方差法取代,还有待探讨。建设项目管理的根本目的是满足或超越建设项目各相关利益主体的要求和期望。参与项目建设的各方有共同的要求和期望,比如建设项目范围、工期、费用、质量等方面的内容,这是联结有不同利益要求的各方形成一个有共同目标的项目组织的纽带和基础另一方面,他们也有各自的要求和期望,这是由项目组织内建设各方的不同益关系决定的。成功的建设项目管理就是要处理好两者之间的平衡,避免因各自不同的利益关系而破坏项目组织共同的目标。广义成本下的成本因子确定问题关系到整个项目的决策与实施,如何客观的评价各参数的取值,还有待探讨。
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