基于云模型的整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價

丁 磊

(中鐵二十三局集團(tuán)第一工程有限公司 山東日照 276800)

1 引言

隨著我國高速公路建設(shè)快速發(fā)展，高速公路施工也越來越標(biāo)準(zhǔn)化、高效化。而高速公路的預(yù)制箱梁施工多采用組合式模板，使用龍門吊進(jìn)行安裝、拆卸。這種施工技術(shù)在施工過程中存在模板易變形、錯臺漏漿、施工效率低等弊端。為改善組合模板施工的弊端，將整體式液壓模板技術(shù)運(yùn)用于預(yù)制箱梁施工中，不僅能提高預(yù)制箱梁的施工效率，還能保障施工質(zhì)量。近年來，整體式液壓模板技術(shù)以其自動化、高效化優(yōu)勢得到了眾多施工企業(yè)青睞，并逐漸在高速公路的預(yù)制箱梁施工中得以應(yīng)用。然而，整體式液壓模板技術(shù)綜合效益作為衡量其發(fā)展的重要指標(biāo)，尚未形成系統(tǒng)的評價體系。因此，如何評價整體式液壓模板技術(shù)的綜合效益，是現(xiàn)階段亟需完善的理論研究。

目前，針對整體式液壓模板技術(shù)的研究多集中于施工工法，如李銀霞[1]等人以鄭西高速公路為背景，介紹了30 m T梁整體式液壓模板的設(shè)計與施工，并進(jìn)行效益分析；洪虹[2]從臺座施工、模板轉(zhuǎn)運(yùn)與液壓系統(tǒng)拼裝、模板安裝及拆除等施工階段對整體式液壓模板施工技術(shù)進(jìn)行探討。關(guān)于綜合效益評價的研究體現(xiàn)在工程項目的評價體系，如徐婧[3]從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會三方面確定裝配式建筑綜合效益評價指標(biāo)體系，運(yùn)用AHP-物元可拓法進(jìn)行評價分析，并提出提高綜合效益的措施建議；徐偉[4]考慮太陽能光伏建筑的特點，利用模糊層次分析法分析太陽能光伏建筑綜合效益，通過實例分析，驗證評價模型的科學(xué)性；齊穎[5]立足于長效發(fā)展機(jī)制，建立了養(yǎng)老地產(chǎn)項目綜合效益評價指標(biāo)體系，結(jié)合三角模糊數(shù)和模糊綜合評價法對其進(jìn)行評價分析，并提出改進(jìn)措施。

綜上所述，目前學(xué)者對整體式液壓模板技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計及施工工藝展開了研究。然而，關(guān)于整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價研究存在空缺。因此，對整體式液壓模板技術(shù)綜合效益進(jìn)行評價，有利于完善整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價體系，促進(jìn)整體式液壓模板技術(shù)在施工中的應(yīng)用。

2 建立評價指標(biāo)體系

2.1 整體式液壓模板技術(shù)

整體式液壓模板施工技術(shù)就是采用整體式胎模進(jìn)行鋼筋綁扎，采用數(shù)控系統(tǒng)對施工進(jìn)行自動控制，利用整體式液壓模板進(jìn)行混凝土澆筑，采用自動液壓系統(tǒng)進(jìn)行拆模、立模、模板行走，并采用智能噴淋系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)制梁養(yǎng)護(hù)。整體式液壓模板系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、縱向行走系統(tǒng)、液壓平移系統(tǒng)、液壓升降系統(tǒng)、液壓脫模系統(tǒng)、智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)組成，具體施工流程如圖1所示。

圖1 整體式液壓模板施工工藝流程

2.2 確定評價指標(biāo)體系

整體式液壓模板技術(shù)綜合效益是指整體式液壓模板技術(shù)在施工中對工程項目在經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境、安全等多方面產(chǎn)生的集合收益。因此，本文分析整體式液壓模板技術(shù)的施工工藝，識別整體式液壓模板技術(shù)綜合效益的影響因素。結(jié)合相關(guān)領(lǐng)域的專家意見，從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益、安全效益4個方面確定整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)體系

3 構(gòu)建評價模型

3.1 評價方法選擇

常用于綜合效益評價的方法有模糊綜合評價法、層次分析法[6]、DEA法[7]、物元可拓法[8]等。基于整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)體系，考慮整體液壓模板技術(shù)的評價標(biāo)準(zhǔn)存在一定的模糊性，而C-OWA算子結(jié)合屬性加權(quán)和位置加權(quán)來處理數(shù)據(jù)，能夠較好地減輕專家決策的主觀影響，而云模型將定性概念定量轉(zhuǎn)換，能有效解決綜合效益評價準(zhǔn)則模糊性問題。因此，本文基于C-OWA算子和云模型構(gòu)建評價模型。

3.2 基于C-OWA算子計算指標(biāo)權(quán)重

基于組合數(shù)據(jù)的有序加權(quán)平均(combination ordered weighted averaging，C-OWA)算子是指將數(shù)據(jù)重新排序、整合，對數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，削弱不合理數(shù)據(jù)的影響，合理地分配評價指標(biāo)的權(quán)重[9]。

3.3 基于云模型確定評價等級

4 案例分析

4.1 項目概況

本文以成綿蒼巴高速公路項目為案例進(jìn)行綜合效益評價。成綿蒼巴高速公路位于我國西南地區(qū)，該項目七分部共有預(yù)制箱梁1 200片，均采用整體式液壓模板施工，共縮短工期3個月，節(jié)省工程費約370萬元，施工現(xiàn)場如圖2所示。

圖2 整體式液壓模板預(yù)制箱梁施工現(xiàn)場

4.2 權(quán)重計算

邀請7位專家，針對該項目實際情況，對整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行評分。以指標(biāo)C1為例，權(quán)重計算過程如下:

(1)確定指標(biāo)權(quán)重評分集

指標(biāo)C1的初始評分集為:

將初始評分集重新排列，得到新集合:

(2)計算加權(quán)向量

根據(jù)公式(1)，可求得集合B的加權(quán)向量，即:

(3)計算絕對權(quán)重

根據(jù)公式(2)，計算指標(biāo)C1的絕對權(quán)重:

同理，可得到其他一級指標(biāo)的絕對權(quán)重:

(4)計算相對權(quán)重

根據(jù)式(3)，可計算一級指標(biāo)的相對權(quán)重:

同理，可求得各二級指標(biāo)的權(quán)重，計算結(jié)果如表2所示。

表2 整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)權(quán)重

4.3 綜合評價

4.3.1 確定標(biāo)準(zhǔn)云

結(jié)合該項目運(yùn)用整體式液壓模板技術(shù)施工的實際情況，將整體式液壓模板技術(shù)綜合效益的評價等級劃分為5個，評分取值為[0，10]。通過公式(4)，計算標(biāo)準(zhǔn)云的數(shù)字特征，根據(jù)項目實際情況，將超熵He設(shè)為0.05，如表3所示。

表3 評價等級數(shù)字特征

利用MATLAB軟件，生成整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價標(biāo)準(zhǔn)云圖，如圖3所示。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)云圖

4.3.2 確定評價云

(1)二級指標(biāo)評價云

邀請前述7位專家根據(jù)該項目實際情況，對評價指標(biāo)體系中的各二級指標(biāo)進(jìn)行評分，并通過式(5)計算各二級指標(biāo)對應(yīng)的評價云數(shù)字特征，如表4所示。

表4 二級評價指標(biāo)云數(shù)字特征

(2)一級指標(biāo)評價云

根據(jù)各個二級指標(biāo)的權(quán)重和數(shù)字特征，通過式(6)計算一級指標(biāo)評價云的數(shù)字特征:經(jīng)濟(jì)效益C1＝(8.768 5，0.451 5，0.112 0)；環(huán)境效益C2＝(7.863 3，0.400 4，0.127)；社會效益C3＝(8.606 8，0.519 5，0.139 7)；安全效益C4＝(8.031 1，0.517 6，0.071 6)。

(3)綜合評價云

根據(jù)一級指標(biāo)的權(quán)重和數(shù)字特征，通過式(6)，可計算該項目綜合評價云的數(shù)字特征，綜合評價云C＝(8.082 8，0.469 1，0.113 9)。

利用MATLAB軟件，生成該項目整體式液壓模板技術(shù)綜合效益綜合評價云圖，如圖4所示。

圖4 綜合評價云圖

4.3.3 計算云相似度

計算綜合評價云和各個標(biāo)準(zhǔn)云之間的相似度，相似度最大所對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)云等級即為綜合評價云的評價等級。根據(jù)綜合評價云的數(shù)字特征，通過公式(7)～式(8)，計算出綜合評價云的相似度，分別為 0.000 0、0.000 0、0.000 6、0.077 5、0.157 2。

4.4 結(jié)果分析

分析所計算結(jié)果，整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價云相似度最大值為0.157 2，根據(jù)最大隸屬度原則，成綿蒼巴高速公路項目的整體式液壓模板技術(shù)綜合效益的綜合評價等級為“優(yōu)”，說明在施工中運(yùn)用整體式液壓模板技術(shù)，為該項目帶來不錯的綜合效益。

5 結(jié)論

(1)本文通過文獻(xiàn)研究，分析整體式液壓模板技術(shù)在預(yù)制箱梁施工中的施工工藝，從經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、社會效益和安全效益4個方面，建立整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價指標(biāo)體系。

(2)考慮評價指標(biāo)的實際情況，基于C-OWA算子計算指標(biāo)權(quán)重，削弱人為因素的主觀影響，引入云模型理論，解決綜合效益評價準(zhǔn)則的模糊性問題。

(3)通過工程實例研究分析，該項目案例評價等級為“優(yōu)”，與項目實際情況基本吻合，表明本文所建立的評價指標(biāo)體系和評價模型具有良好的實用性。本研究不僅有利于完善整體式液壓模板技術(shù)綜合效益評價體系，還能促進(jìn)整體式液壓模板技術(shù)在高速公路預(yù)制箱梁施工中推廣應(yīng)用。