運用模糊理論評判水泥混凝土路面的破損狀況

胡章立 ，賀 平 ，蘇 龍

（1.貴州省建筑設計研究院，貴州 貴陽 550002；2海南銳翔交通工程試驗檢測中心，海南 ?？?571100；3貴州省交通規劃勘察設計研究院，貴州 貴陽 550001）

0 引言

舊水泥混凝土路面狀況調查和評價是選擇養護措施，制定養護策略，規劃養護工程項目，編制養護計劃，進行路面改建設計的一項重要內容。對于改擴建水泥混凝土路面，路況調查與評價不僅是改擴建工作的依據，也是分析和判斷路面可利用性的技術依據。在《公路水泥混凝土路面養護技術規范》（JTJ 073.1-2001）中，采用路面狀況指數（PCI）和斷板率（DBL）兩項指標評定水泥混凝土路面破損狀況。路面狀況指數是一項綜合性評價指標，它反映調查路段路面總破損狀況，即反映病害的類型、輕重程度和范圍3方面屬性對路面狀況影響程度的綜合度量指標。根據水泥混凝土路面破損類型的多樣性和破損程度的模糊性，本文將運用模糊綜合評判原理，建立水泥混凝土路面破損狀況的模糊綜合評價模型，并結合江門市金甌路（江門水道—港澳碼頭）改造工程，探討了模糊綜合評價在舊水泥混凝土路面狀況評價中的應用。

1 舊水泥混凝土路面破損狀況評價指標體系的建立

水泥混凝土路面在使用過程中，在行車荷載和自然因素等的反復作用下，路面將產生各種各樣的破損。水泥混凝土路面破損可以分為斷裂類、豎向位移類、接縫類及表層類4種類型。各種類型的破損又有不同的表現形式。層次分析法（AHP法）把這些病害條理化、層次化，構造一個有層次的結構模型。根據AHP法的基本原理，可以建立如表1所示的水泥混凝土路面破損狀況評價指標體系。

表1 水泥混凝土路面破損狀況評價指標體系

2 舊水泥混凝土路面破損狀況的多級模糊綜合評價模型

根據AHP法建立的水泥混凝土路面破損狀況的評價指標體系，這里需要采取二級模糊綜合評價模型，首先對第二級因素指標層進行單因素評價，然后再對第一級因素準則層做綜合評價。

2.1 建立因素集

根據水泥混凝土路面破損狀況評價指標體系，建立如下因素集：

2.2 建立評判集

為了與《公路水泥混凝土路面養護技術規范》中對水泥混凝土路面破損狀況評定的等級一致，這里評判集取 V={v1，v2，v3，v4，v5}={優，良，中，次，差}。

2.3 確定各破損類型的評判矩陣

rij表示i因素評判為vj的隸屬度，rij可以通過路面損壞測量和調查的具體數據，并對比相應的評分標準（可參考《公路水泥混凝土路面養護技術規范》）進行確定，也可通過專家組集體評議確定。

2.4 確定各指標的權重系數

各指標權重系數的確定，這里采用AHP法確定。

2.5 模糊綜合評價

對于權重 A=（a1，a2，…，an） 和評判矩陣 R，取max-min合成運算，即用模糊型M（∧，∨）計算，可得到綜合評判:

3 工程實例分析

江門市金甌路位于江門市江海區，西起江門水道，東至港澳碼頭，其中東海路至港澳碼頭現狀為水泥混凝土路面。由于金甌路位于工業區，貨車較多，超載十分嚴重，所以該路段路面出現的病害比較多。本文以金甌路（東海路—港澳碼頭）路段為例，運用模糊綜合評價模型評價該路段的路面破損狀況，說明其實用性。

3.1 4種損壞類型的評價矩陣

根據現場調查和測量的各種病害的多少和大小，建立4種損壞類型的評價矩陣：

3.2 各指標權重系數的計算

運用AHP法原理，構造判斷矩陣，運用Matlab計算各指標的權重系數，并進行一致性檢驗，最后經過歸一化處理，得到各指標的權重系數，見表2～表6。

表2 判斷矩陣u1—u1i

表3 判斷矩陣u2—u2 i

λmax=2，CI=0，RI=0，CR=0<0.1。

表4 判斷矩陣u3—u3 i

λmax=6.344 4，CI=0.068 88，RI=1.24，CR=0.055 5<0.1。

表5 判斷矩陣u4—u4 i

λmax=5.284 7，CI=0.071 2，RI=1.12，CR=0.064<0.1。

表6 判斷矩陣U—u i

λmax=4.072 8，CI=0.024 3，RI=0.90，CR=0.027<0.1。

3.3 水泥混凝土路面破損狀況的模糊綜合評價

（1）準則層評價

（2）目標層評價

路面破損狀況模糊綜合評價U=w R=[0.282 0.321 0.263 0.114 0.060]。

根據最大隸屬度原則，可見該路段路面破損狀況的模糊綜合評價為“良”，評價結果與采用路面狀況指數（PCI）和斷板率（DBL）兩項指標評定的結果一致。

4 結語

本文針對水泥混凝土路面破損類型的多樣性和破損程度的“模糊”特征，運用AHP法建立了水泥混凝土路面破損狀況評價體系，提出了水泥混凝土路面破損狀況的模糊綜合評價模型，并結合工程實例，說明了其實用性，其評價結果較真實地反應了路面破損的綜合狀況，有一定的實用性，可供參考。同時也得指出，本評判模型有待進一步改善，判斷矩陣的確定還具有一定的主觀性，在實際應用當中，判斷矩陣根據具體情況進行適當調整。

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[6]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].