模糊綜合評判法在石拱橋健康狀況評估中的應用

賀華剛

(重慶工商職業學院，重慶　400052)

?

模糊綜合評判法在石拱橋健康狀況評估中的應用

賀華剛

(重慶工商職業學院，重慶400052)

摘要:通過建立模糊層次法的評估模型，根據最大隸屬度原則，對現役石拱橋的健康狀況進行全面綜合評估，為拱橋的加固修繕及日常管理維護工作提供可靠依據。

關鍵詞:模糊綜合評判，石拱橋，健康狀況，隸屬度

0　引言

石拱橋古老而又美觀，它結構簡單、取材方便、造價相對低廉，因此在我國二十世紀七八十年代被大量修建，重慶更是因為其山多溝深的特點，再加上石材豐富，修建了大量的石拱橋。隨著我國經濟發展，交通流量和荷載等級也不斷提高，這些運營了數十年的石拱橋已顯疲態，病害纏身，需要進行加固和修繕，而對現役石拱橋進行準確合理的健康狀況評估是石拱橋合理加固的基礎。

影響拱橋健康狀況的因素多種多樣，錯綜復雜，而且這些因素又具有很大的不確定性，如何合理的消除這種不確定性的影響，是拱橋健康狀況評估的關鍵，模糊綜合評判法在充分考慮這些繁雜的不確定因素的基礎上建立合理的健康狀況評價指標體系，對各因素進行分層分類，并建立隸屬函數，通過對模糊數學與層次分析法的有機結合，進行石拱橋的健康狀況評估，這種方法既合理又簡單易行。

1　工程背景

某石拱橋，建成于20世紀70年代，單跨空腹無鉸結構形式，石拱橋全長62 m，拱上6個腹拱，兩岸分別兩個引拱。主拱圈尺寸為:寬8．6 m，厚0．9 m，凈跨65 m，橋面行車道8．6 m，兩側人行道欄桿分別為0．3 m，設計荷載等級為汽—15，掛—80。

該橋運營幾十年后，病害有所發生，工作人員對該橋進行了詳細而全面的檢查，主要包括:橋梁主體結構外觀檢查、主拱圈線形測量、橋面相對高程測量、構件裂縫檢查和測量等。

2　評估模型的建立

2．1評價指標體系的建立

根據橋梁的實際情況，綜合各方面的影響因素對評價系統進行層次分析，目標層、準則層和指標層如表1所示。

參照我國《公路橋涵養護規范》，本文將石拱橋健康狀況評估的評語集設為A={完好，較好，較差，差，危險}。

表1　石拱橋健康狀況評價體系

2．2確定各層次的權重值

指標權重的合理性與科學性極大地影響著評價結果的準確性，確定各層次指標的權重值顯得尤為關鍵。本文結合層次分析法和專家評測法確定因素權重集。對定性指標采用層次分析法，運用1～9值標度法判斷矩陣(正互反矩陣)，矩陣的一致性必須通過驗證，判斷矩陣最大特征值和對應的標準化特征向量W(即各因素相關評價指標的權重值)可以用相應數學軟件計算，得到相應權重集A。具體如下:

主拱圈影響因素權重集:A11=(0．052，0．489，0．198，0．062，0．198);拱上建筑影響因素權重集:A12=(0．4，0．6);橋臺影響因素權重集:A21=(0．5，0．5);上部結構缺陷因素權重集:A1= (0．833，0．167);下部結構缺陷因素權重集:A2=(0．5，0．5);全橋健康狀況因素權重集:A=(0．5，0．5)。

2．3建立隸屬度矩陣

拱橋健康狀況評估所取指標中包括定量和定性兩種指標。前者根據因素分布特點和相關文獻選擇升降半梯形一元線性隸屬函數，后者的隸屬度則通過專家經驗賦值來確定，各指標隸屬度參見表2。

表2　各因素等級隸屬度

2．4模糊評價

實際工程應用中，影響橋梁健康狀況的因素錯綜復雜，各因素分屬不同的層次，而且很多因素模糊性很強，簡單的一級模糊綜合評判難以獲得準確的評判結果，因此，本文采取三級模糊綜合評判模型，根據最大隸屬度原則，對拱橋健康狀況作出評估。

3　健康狀況的綜合評判

3．1一級模糊綜合評判

主拱圈影響因素權重集:A11=(0．052，0．489，0．198，0．062，0．198)，隸屬度矩陣為R11。

同理，B12=(0．12，0．88，0，0，0)，B21=(0．125，0．775，0．1，0，0)，B22=(0，1，0，0，0)。

3．2二級模糊綜合評判

3．3三級模糊綜合評判

根據最大隸屬度原則可知，該橋梁健康狀況良好。

4　結語

合理地進行石拱橋健康狀況的評估，是拱橋加固及維護的基礎，本文運用模糊理論，并結合層次分析法，獲得對拱橋健康狀況的最終評價結果，使我們對該拱橋的健康狀況有全面了解，并且對其各組成構件的健康情況有清楚的認識，其結果能夠作為該橋加固維修的依據。但是，拱橋健康狀況評估結果的可靠性與評估者的實踐經驗和主觀判斷能力密不可分，因此如何提高評價指標體系的實用性與科學性是進一步研究的方向。

參考文獻:

［1］焦玲．模糊綜合評價法在拱橋健康診斷中的應用研究［J］．許昌學院學報，2011(9):96-97．

［2］林陽子，黃僑，任遠，等．既有石板拱橋的評估及鑒定方法研究［J］．公路交通科技(應用技術版)，2008(4):113-115．

［3］ 蔣田勇，龍偉．基于層次分析的石拱橋技術狀況評定方法［J］．公路交通科技，2015(9):81-82．

中圖分類號:U446

文獻標識碼:A

文章編號:1009-6825(2016)17-0184-02

收稿日期:2016-04-02

作者簡介:賀華剛(1981-)，男，碩士，講師

On application of fuzzy comprehensive evaluation method in healthy status of stone arch bridges

He Huagang
(Chongqing Technology and Business Institute，Chongqing 400052，China)

Abstract:By establishing the evaluation model for the fuzzy hierarchy mthod，the paper undertakes the full-sided comprehensive evaluation of the healthy status of stone arch bridges according to the maximal membership principle，so as to provide some reliable reference for the consolidation repair and daily maintenance of the arch bridges．

Key words:fuzzy comprehensive evaluation，stone arch bridge，health status，membership