基于AHP的水工混凝土裂縫綜合評價及應用

李政鵬

摘 要：針對水工混凝土溫度裂縫產生原因難以定量分析和評價的問題，本文采用層次分析法（AHP），結合水利工程實例，構建了混凝土溫度裂縫綜合評價層次分析模型。模型計算結果表明，混凝土溫度裂縫產生的主要因素是澆筑溫度，其次是水泥用量、環境溫度等。結合實際可知，模型計算結果具有一定的合理性，對于水利工程施工溫控防裂具有一定的參考意義。

關鍵詞：溫度裂縫;AHP;層次分析模型

中圖分類號：TV331文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）20-0089-03

Abstract： Aiming at the problem that it is difficult to quantitatively analyze and evaluate the causes of hydraulic concrete temperature cracks， this paper adopted AHP， and combined with the examples of hydraulic engineering， to build a comprehensive analysis model of concrete temperature cracks. The calculation results of the model show that the main factor for concrete temperature cracks is pouring temperature， followed by cement dosage and ambient temperature. Combined with the actual situation， the model calculation results have certain rationality， which has certain reference significance for temperature control and crack prevention of hydraulic engineering construction.

Keywords： concrete temperature cracks;AHP;hierarchical analysis model

水利工程建筑物如水閘、溢洪道等混凝土體積相對較大，在施工過程中，各種因素的疊加易使結構產生溫度裂縫，直接影響工程質量和安全。水工混凝土溫度裂縫的產生與混凝土澆筑時的溫度、水泥用量、施工措施等眾多因素相關，在施工過程中，如果能根據權重對影響混凝土溫度裂縫產生的因素進行排序，對權重較高的因素重點關注并控制使其符合規范要求，就可在一定程度上降低溫度裂縫產生的概率，從而確保建筑物工程質量和安全。本文采用層次分析法，綜合分析特定條件下影響水工混凝土結構溫度裂縫產生的因素，以確定出相對主要因素，為后期工程施工措施的制定提供相應參考依據。

1 層次分析法

1.1 基本模型理論

層次分析法（AHP）是應用網絡系統理論和多目標綜合評價方法得出的一種定性與定量相結合，解決多目標復雜問題的決策分析方法[1]，其具體構建步驟如下。

1.1.1 建立層次結構模型。將復雜問題涵蓋的指標或因素劃為不同層級[2]，包括目標層、準則層、方案層等，具體劃分類型根據實際情況進行確定。同一層的指標或因素受高一級相關指標或因素支配，同時支配下一級的指標或因素。

1.1.2 構造判斷矩陣。判斷矩陣一般應用標度方法進行構建，標度方法采用數字1～9及其倒數的數值建立，對每一指標或因素進行賦值，每一數值具有相對應的含義，數值大小反映了專家對于指標或因素相對重要程度的理解和認知[3]。

1.1.3 層次單排序及一致性檢驗。計算判斷矩陣的最大特征值[λmax]和特征向量，將特征向量歸一化后即得出表示某一層指標或因素對于上一層指標或因素的重要程度排序權值，排序權值是否符合邏輯要求，需要進行一致性檢驗[1]。

1.1.4 層次總排序。層次總排序從最高層到最底層依次進行，其是計算某一層所有指標或因素對于最高層相對重要程度的排序權值[W]。

1.2 AHP法優點與缺陷

AHP法將復雜的問題簡單化為遞階層次關系，通過專家打分、專家意見調查等計算每一層指標或因素對于上一層指標或因素的排序權值，將復雜的多因素問題分解為簡單的多層次問題。

AHP法應用非常廣泛，主要優點如下[4-5]：方法簡單，將復雜問題簡單化、系統化;基于專家打分、專家意見調查等進行，數據量較少，但能反映問題的本質;定性與定量相結合，使問題簡單化。

但是，AHP法有一定的缺陷和局限性，具體如下：AHP法只能在已定的方案中進行比較，而不能額外給出建議和方案;需要依據專家的調查意見、打分進行計算分析，如果調查專家的意見或打分不盡合理，則結果會出現相應偏差。

2 工程應用

水工建筑物在施工過程中產生的結構溫度裂縫將影響整體工程的耐久性和安全性，準確分析影響溫度裂縫產生的相關因素并按權重對其進行排序，對權重較大的因素提前進行相關工程措施的制定，在施工過程中有針對性地進行防范，以降低溫度裂縫產生的概率。

2.1 建立評價層次結構模型

水利工程施工環境情況復雜，影響混凝土溫度裂縫產生的因素眾多，通過施工過程中的實地調查，選取溫度、施工質量、后期養護等三大類因素進行模型構建和分析計算，建立的遞階層次結構模型如圖1所示，其中A為目標層，B為準則層，C為指標層。

2.2 構建判斷矩陣并進行一致性檢驗

根據選取的混凝土溫度裂縫影響因素，邀請本領域內相關專家進行調查與打分，通過專家打分，分析得出不同因素對混凝土溫度裂縫產生的影響程度，構建各層判斷矩陣，如表1至表4所示，表中內容為針對上層指標或因素，本層指標或因素之間的相對重要程度。

正常情況下，對于事件的判斷，如果A比B重要，B比C重要，則A一定比C重要，但在實際判斷中，可能會出現C比A重要，因此應對判斷矩陣進行一致性檢驗，確保各因素的相對重要程度符合邏輯規則。

計算判斷矩陣的一致性比率[CR]，若[CR]<0.1，則認為判斷矩陣中各因素的相對重要程度符合邏輯規則，一致性令人滿意。

本次判斷矩陣計算采用遞推法，即已知[a12]和[a13]，則[a23=a13/a12]，各因素相對重要程度據此計算，其計算過程本身符合邏輯規則，按遞推法計算可確保判斷矩陣中各因素滿足一致性要求，無須再進行一致性判斷。

2.3 層次總排序

根據判斷矩陣，計算層次總排序結果，具體情況如表5所示。

由計算結果可知，在準則層B中和指標層C中，溫度、澆筑溫度權重較大，起主導作用，計算結果中，各因素對溫度裂縫產生的影響程度如下：澆筑溫度>水泥用量>環境溫度>養護時間>配筋>原材料>澆筑厚度>養護方式。

通過分析可知，在建筑物混凝土施工過程中，澆筑溫度影響因素占比最大，與實際施工經驗也相符合，國內現行設計、施工規范中都有將混凝土的澆筑溫度控制在某一范圍之內的相關規定。

3 結論

本文采用AHP法將定性與定量相結合，對影響混凝土溫度裂縫產生的溫度、施工質量、后期養護等主要因素進行了計算與分析，得出了一些有益的評價結論，其不僅可為工程設計人員提供參考，也可作為施工中的理論依據，有一定的實踐價值。

參考文獻：

[1]許樹柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學出版社，1986.

[2]陳鋒，吳壯海，黃宇容.基于模糊層次分析法的水庫移民安置區優選[J].水電能源科學，2014（10）：135-137.

[3]徐存東，姚志鵬，李振，等.基于模糊層次分析法的混凝土結構耐久性等級評估模型及應用[J].水電能源科學，2019（3）：95-99.

[4]樊勝軍.層次分析法在建設工程評標中的應用[D].西安：西安建筑科技大學，2003.

[5]李雄偉.基于Fuzzy-AHP的通信網安全評價方法研究[J].軍事通信技術，2005（2）：6-9.