新型四面六邊透水框架設計

展朝飛

摘要：根據建筑與力學方面的知識以及一些資料與參考文獻，設計出了一種良好的框架結構——預應力錨桿無底扶壁結構框架結構。為了確保模型的合理性，我們從工程特性、經濟性、施工性以及生態環境等方面因素考慮，采用德爾菲法與層次分析相結合的方法來計算權重，并運用多層次模糊綜合評價法將格賓網墊護岸框架、四面六邊透水框架以及預應力錨桿無底扶壁結構框架進行了比較，最后得到預應力錨桿無底扶壁結構框架的綜合性能最好，驗證模型的可行性。

關鍵詞：預應力錨桿無底扶壁 加權平均原則 多層次模糊綜合評價法 Delphi法 層次分析法

1、前言

在解決設計方案結構強度不足與雖然原則上能夠互相鉤連，但依然不清楚最終堆砌而成的形狀是否合理兩個問題的基礎上，此題研究的是：建立合理的數學模型，進而設計一個良好的框架結構。

在河道整治工程中，需要在受侵蝕嚴重的部位設置一些人工設施，以減弱水流的沖刷，促進該處泥沙的淤積，以保護河岸形態的穩定。四面六邊透水框架在拋投時和在使用過程中，可能被水流沖擊而翻滾移位，使框架群不能達到理想的堆砌效果，對功能有不利影響。為了使框架在水中互相鉤連，需要設計新的形狀。

2、概述

2.1、多層次模糊綜合評價法之評價指標體系的建立

內河航道護岸結構型式評價是要對護岸結構型式的優劣進行評價，從而挑選出合理的護岸型式，本文所建立的內河航道護岸型式評價指標體系，包括3個層次：目標層（U）、準則層（ ui ）、指標層（ uij ）。

2.2 工程特性準則（u1）

工程特性是內河航道護岸首先必須具備的因素，它是保證內河航道能夠具備通航基本功能的前提，可以用穩定性（u11）、抗撞擊性（u12）、柔韌性（u13）、整體性（u14）、耐久性（u15）五個指標來評價。

2.3 經濟性準則（u2）

一項護岸工程的成本除了一次性建設資金的投入，還應包括其將來的維護成本，即需要考慮整個使用壽命中的全部費用，所以引入全壽命周期成本的概念，故用建設費用（u21）、維護費用（u22）兩個指標評價。

2.4 施工性準則（u3）

護岸結構的施工必須是可以進行的，而且是簡單方便的。護岸工程的施工除了應包括基建時的施工問題，還應考慮維護期間的修復施工的難易問題，即應是全過程的施工問題，用施工速度（u31）、施工對環境的影響（u32）、施工質量控制難易程度（u33）、維護施工難易程度（u34）四個指標評價。

2.5 生態環境準則（u4）

護岸結構對生態環境的影響應該是盡可能小的，用生態效應（u41）、景觀性（u42）、親水性（u43）三個指標評價。

2.6 指標權重的確定

在內河航道護岸結構型式評價指標選擇的基礎上，確定各指標的權重是關鍵問題。本文中權重的推求，采用德爾菲法與層次分析相結合的方法，計算結果如下：

ui層對U層的權重為： A=[0.4388 0.1931 0.0746 0.2935]

uij層對ui層的權重分別為：

A1=[0.4174 0.1602 0.0975 0.2634 0.0615]

A2=[0.6667 0.3333]

A3=[0.4668 0.0953 0.2776 0.1603]

A4=[0.5396 0.2970 0.1634]

2.7 模糊評價矩陣的確定

本文采用德爾斐法請7位專家打分，然后對其結果進行統計得出uij層上的每個因素對評語等級上每個等級的隸屬度，得到模糊評價矩陣為

R1=

R2=

R3=

R4=

2.8、綜合評價

計算準則層評價結果如下：

B1=A1*R1=[0 0.1430 0.1518 0.4061 0.2991]

B2=A2*R2=[ 0 0.3810 0.3333 0.2381 0.0476]

B3=A3*R3=[0 0.0594 0.1709 0.5694 0.2003]

B4=A4*R4=[0 0.1195 0.0001 0.6329 0.2475]

計算目標層綜合評價結果如下：

B=A*R=A* =[0.00 0.18 0.14 0.45 0.23]

對得到的評價向量進一步進行量化，即將評價向量轉化為一個具體的數值，以便于比較和排序。本文中規定評語集中各元素的量化值為v1=20，v2=40，v3=60，v4=80，v5=100。對目標層量化處理后：v=74165。為了更清楚了了解各種護岸型式的優缺點，以便于進行護岸型式的選擇，對護岸的準則層也進行量化得：v1=33.89；v2=11.40；v3=5.83；v4=23.53。

同樣可得到預制混凝土塊體護坡和四面六邊透水框架護坡的各項得分，結果見表1。

表1 三種備選護岸型式綜合評價結果

結構形式 工程特性得分 經濟性得分 施工性得分 生態環境得分 總得分

格賓網墊

護岸框架 25.18 11.59 4.84 14.97 57.24

四面六邊

透水框架 35.57 12.14 5.38 9.92 63.01

預應力錨

桿無底扶

壁框架 33.89 11.40 5.83 23.53 74.65

3、結論

（1）工程特性分析：該準則項滿分為43.88，四面六邊透水框架的得分最高為35.57，鉸鏈式略低，而格賓網墊護岸框架得分最低為25.85，說明四面六邊透水框架的工程特性很好，而預制混凝土塊體則很差，與實際情況相符。

（2）經濟特性分析：該準則項滿分為19.31，四面六邊透水框架最高而鉸鏈式則最低，但差值不大。這與現今四面六邊透水框架技術成熟造價降低，而預應力錨桿無底扶壁結構框架作為一種較為新型的技術造價偏高的實際情況相符。

（3）施工特性分析：該準則項滿分為7.46，鉸鏈式最高，四面六邊透水框架略低些，基本處于同一層次，而格賓網墊護岸框架則最低，這也實際施工情況也相符。

（4）生態環境特性分析：該準則項滿分為29.35，預應力錨桿無底扶壁結構框架得分最高為23.53，而四面六邊透水框架得分最小為9.92，預制混凝土塊體居中為14.97。

（5）從總得分來看：預應力錨桿無底扶壁結構框架的總得分最高74.65，說明預應力錨桿無底扶壁結構框架的綜合性能最好，是最合理的選擇。

參考文獻

[1]王多銀，預應力錨桿無底扶壁結構構造設計，中國港灣建設，第2期，第135期，2005年4月

[2]王多垠等，一種新型護岸結構的設計，重慶建筑大學學報，第23卷，第5期，2001年10月