模糊綜合法橋梁評(píng)估方法研究

王 斌，陳雙慶

(1.湖南省沙坪建筑有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000；2.湖南文理學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，湖南 常德 415000)

橋梁處于自然環(huán)境中，在惡劣條件下容易發(fā)生損傷。定期對(duì)橋梁進(jìn)行評(píng)估，即使準(zhǔn)確判斷橋梁技術(shù)狀況，以此進(jìn)行橋梁維修加固，對(duì)橋梁服役安全至關(guān)重要。因此，準(zhǔn)確掌握橋梁技術(shù)狀況評(píng)估方法，了解各方法之間的優(yōu)缺點(diǎn)，具有十分重要的意義。目前，橋梁評(píng)估主要是依據(jù)《公路橋梁技術(shù)狀況評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》，采用給出橋梁各部件評(píng)定標(biāo)度和權(quán)重的常規(guī)綜合評(píng)估方法。近年來(lái)，模糊綜合評(píng)估方法也在橋梁評(píng)估研究中得到許多應(yīng)用。但這些橋梁評(píng)估缺乏相互間的橫向比較，評(píng)估效果的優(yōu)劣難以確定。為此，本文以319國(guó)道益陽(yáng)段一座預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁和鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋檢測(cè)結(jié)果為工程背景，基于模糊評(píng)估法對(duì)該橋進(jìn)行評(píng)估，研究成果可為橋梁評(píng)估方法選擇提供參考。

1 工程概況

319國(guó)道益陽(yáng)段一座預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁和鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋，于1989年6月建成通車。上部構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)跨徑組成為：8×16 m+2×25 m+8×16 m，橋長(zhǎng)310.04 m。下部構(gòu)造采用雙柱式鉆孔樁橋墩橋臺(tái)。橋面組成為：0.25 m(防撞欄)+1.0 m(人行道)+2.0 m(非機(jī)動(dòng)車道)+9.0 m(機(jī)動(dòng)車道)+2.0 m(非機(jī)動(dòng)車道)+1.0 m(人行道)+0.25 m(防撞欄)，縱橫坡均為1.5%。25 m后張預(yù)應(yīng)力混凝土T梁采用400#混凝土，橫向由7片T梁組成；現(xiàn)澆16 m鋼筋混凝土T梁采用250#混凝土，橫向由9片T梁組成。原橋面鋪裝為250#混凝土鋪裝，厚度6～19 cm，2 cm瀝青碎石。主梁病害(主梁編號(hào)由上游到下游)：25 m后張預(yù)應(yīng)力混凝土T梁經(jīng)檢查無(wú)病害。16 m T梁的主要病害：第4跨T梁靠3號(hào)墩位置梁端混凝土崩落，鋼筋銹蝕；第5跨T梁于4#墩頂5#梁端混凝土剝落較為嚴(yán)重，鋼筋銹蝕嚴(yán)重；第18跨T梁靠18臺(tái)處2#～3#梁之間、3#～4#梁之間、4#～5#梁之間、5#～6#梁之間翼板順橋向裂縫，有白色物析出。16 m T梁均有較多的裂縫存在，裂縫平均間隔約1 m。檢查過(guò)程中將第7跨8#梁作為重點(diǎn)梁進(jìn)行裂縫檢查，具體見(jiàn)圖1。限于篇幅，其他病害描述從略。

圖1 第7跨8#梁裂縫展開(kāi)示意圖(長(zhǎng)度/cm)

2 模糊綜合評(píng)判法

根據(jù)隸屬函數(shù)，求各因素的隸屬度，見(jiàn)表1。

表1 各構(gòu)件的隸屬度

根據(jù)隸屬度求得綜合評(píng)判矩陣R

2.1 采用規(guī)范權(quán)重

影響因素權(quán)向量A：A=[1，1，23，24，8，3，20，5，1，3，3，1，1，1，1，3，1]，通過(guò)B=AR，可得評(píng)判結(jié)果：B=[29.54,34.45,27.36,4,7]，根據(jù)最大隸屬度原則，可知此橋?qū)儆诘诙悩颉Ｇ蟮忙?0.34、γ=0.29、α=0.30。

2.2 采用變權(quán)法確定的權(quán)重

根據(jù)變權(quán)系數(shù)α及其相應(yīng)的權(quán)重，利用單級(jí)綜合評(píng)判，分別取α=0.60、0.65、0.70、0.75、0.80，可得不同變權(quán)系數(shù)下的評(píng)估結(jié)果，見(jiàn)表2。

表2 不同變權(quán)系數(shù)下的評(píng)估結(jié)果

2.3 采用層分法確定的權(quán)重

上部結(jié)構(gòu)的評(píng)判矩陣

下部結(jié)構(gòu)的評(píng)判矩陣

橋面系的評(píng)判矩陣

附屬設(shè)施的評(píng)判矩陣

根據(jù)上面的計(jì)算，可得總評(píng)判矩陣

影響因素權(quán)向量A：A=[0.44,0.44,0.079 7,0.040 2]，通過(guò)B=AR可得最終的評(píng)判結(jié)果：B=[0.269 257,0.373 783,0.339 4,0.014 944,0]，根據(jù)最大隸屬度原則，可知此橋?qū)儆诘诙悩颉Ｇ蟮忙?0.37、γ=0.34、α=0.41。

3 評(píng)估結(jié)果比較

對(duì)比分析模糊綜合評(píng)判法和規(guī)范權(quán)重法的對(duì)比分析結(jié)果，見(jiàn)表3，由表可知，采用規(guī)范推薦的評(píng)估方法時(shí)，考慮構(gòu)件的缺損狀態(tài)的權(quán)重的評(píng)估結(jié)果更加接近橋梁的實(shí)際工作狀態(tài)，層次分析法求得的權(quán)重的評(píng)定結(jié)果與變權(quán)法確定的評(píng)估結(jié)果更接近；當(dāng)采用模糊綜合評(píng)估方法時(shí)，各種權(quán)重的評(píng)估指標(biāo)按照最大隸屬度原則來(lái)處理，都有效，其中層次分析法得的權(quán)重的有效性最大，評(píng)估結(jié)果與規(guī)范推薦的評(píng)估方法評(píng)估的結(jié)果一致，說(shuō)明模糊評(píng)估能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)橋梁的實(shí)際工作狀態(tài)，利用層次分析法求得的權(quán)重更能夠反映整橋工作狀態(tài)，評(píng)估結(jié)果更為可信。

表3 評(píng)估結(jié)果的比較

4 結(jié) 論

本文以319國(guó)道益陽(yáng)段一座預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T梁和鋼筋混凝土簡(jiǎn)支T梁橋?yàn)楣こ瘫尘埃谝?guī)范評(píng)估、模糊評(píng)估對(duì)該橋服役狀況進(jìn)行評(píng)估，對(duì)比分析了兩種方法分別采用規(guī)范推薦權(quán)重、變權(quán)法確定權(quán)重和層次分析法確定權(quán)重的分析結(jié)果，研究結(jié)果表明：當(dāng)采用模糊綜合評(píng)估方法時(shí)，利用層次分析法求得的權(quán)重更能夠反映整橋工作狀態(tài)，評(píng)估結(jié)果更為可信。