模糊綜合法橋梁評估方法研究

王 斌，陳雙慶

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

橋梁處于自然環境中，在惡劣條件下容易發生損傷。定期對橋梁進行評估，即使準確判斷橋梁技術狀況，以此進行橋梁維修加固，對橋梁服役安全至關重要。因此，準確掌握橋梁技術狀況評估方法，了解各方法之間的優缺點，具有十分重要的意義。目前，橋梁評估主要是依據《公路橋梁技術狀況評定標準》，采用給出橋梁各部件評定標度和權重的常規綜合評估方法。近年來，模糊綜合評估方法也在橋梁評估研究中得到許多應用。但這些橋梁評估缺乏相互間的橫向比較，評估效果的優劣難以確定。為此，本文以319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋檢測結果為工程背景，基于模糊評估法對該橋進行評估，研究成果可為橋梁評估方法選擇提供參考。

1 工程概況

319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋，于1989年6月建成通車。上部構造標準跨徑組成為：8×16 m+2×25 m+8×16 m，橋長310.04 m。下部構造采用雙柱式鉆孔樁橋墩橋臺。橋面組成為：0.25 m(防撞欄)+1.0 m(人行道)+2.0 m(非機動車道)+9.0 m(機動車道)+2.0 m(非機動車道)+1.0 m(人行道)+0.25 m(防撞欄)，縱橫坡均為1.5%。25 m后張預應力混凝土T梁采用400#混凝土，橫向由7片T梁組成；現澆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(主梁編號由上游到下游)：25 m后張預應力混凝土T梁經檢查無病害。16 m T梁的主要病害：第4跨T梁靠3號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重，鋼筋銹蝕嚴重；第18跨T梁靠18臺處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。檢查過程中將第7跨8#梁作為重點梁進行裂縫檢查，具體見圖1。限于篇幅，其他病害描述從略。

圖1 第7跨8#梁裂縫展開示意圖(長度/cm)

2 模糊綜合評判法

根據隸屬函數，求各因素的隸屬度，見表1。

表1 各構件的隸屬度

根據隸屬度求得綜合評判矩陣R

2.1 采用規范權重

影響因素權向量A：A=[1，1，23，24，8，3，20，5，1，3，3，1，1，1，1，3，1]，通過B=AR，可得評判結果：B=[29.54,34.45,27.36,4,7]，根據最大隸屬度原則，可知此橋屬于第二類橋。求得β=0.34、γ=0.29、α=0.30。

2.2 采用變權法確定的權重

根據變權系數α及其相應的權重，利用單級綜合評判，分別取α=0.60、0.65、0.70、0.75、0.80，可得不同變權系數下的評估結果，見表2。

表2 不同變權系數下的評估結果

2.3 采用層分法確定的權重

上部結構的評判矩陣

下部結構的評判矩陣

橋面系的評判矩陣

附屬設施的評判矩陣

根據上面的計算，可得總評判矩陣

影響因素權向量A：A=[0.44,0.44,0.079 7,0.040 2]，通過B=AR可得最終的評判結果：B=[0.269 257,0.373 783,0.339 4,0.014 944,0]，根據最大隸屬度原則，可知此橋屬于第二類橋。求得β=0.37、γ=0.34、α=0.41。

3 評估結果比較

對比分析模糊綜合評判法和規范權重法的對比分析結果，見表3，由表可知，采用規范推薦的評估方法時，考慮構件的缺損狀態的權重的評估結果更加接近橋梁的實際工作狀態，層次分析法求得的權重的評定結果與變權法確定的評估結果更接近；當采用模糊綜合評估方法時，各種權重的評估指標按照最大隸屬度原則來處理，都有效，其中層次分析法得的權重的有效性最大，評估結果與規范推薦的評估方法評估的結果一致，說明模糊評估能夠準確的反應橋梁的實際工作狀態，利用層次分析法求得的權重更能夠反映整橋工作狀態，評估結果更為可信。

表3 評估結果的比較

4 結 論

本文以319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋為工程背景，基于規范評估、模糊評估對該橋服役狀況進行評估，對比分析了兩種方法分別采用規范推薦權重、變權法確定權重和層次分析法確定權重的分析結果，研究結果表明：當采用模糊綜合評估方法時，利用層次分析法求得的權重更能夠反映整橋工作狀態，評估結果更為可信。