基于不确定型层次法的中小跨径桥梁耐久性评估技术

1 2n
∏
a ji+ a jj+ ∑ ∏ + + j = 1 i = 1a a ij ii
n
k = 1， 2， 3． ． ． n 1 ，
2n
（ 4）
采用氯离子含量占水泥含量的百分比作为氯离 子含量的评价指标。
表1 氯离子含量评语集
评定等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 评分 100 80 60 40 0 80 60 40 20 20 构件技术状况 良好 较好 较差 坏 危险 氯离子含量 ＜ 0． 15 ［ 0． 15 ， 0． 4］ ［ 0． 4 ， 0． 7］ ［ 0． 7 ， 1． 0］ ＞ 1． 0
（ 3 ） 评价指标评语集量化系统的建立 ； （ 4 ） 桥梁健康状态评价公式的建立。 其技术路线如图 1 所示。
图1
桥梁状态评估技术路线图
不确定型层次分析法计算理论
层次分析法用于桥梁结构状态评估的关键在于 通过构造合理的指标间判断矩阵， 依据相应数学算 法， 计算得到与实际相符的指标权重。 在传统的层 次分析法中， 判断矩阵是由 1 /9 9 之间的数字进行 表达， 可选择性比较低， 无法实现常见模糊事物的表 。 达 不确定型层次分析法通过构造区间判断矩阵对 可以很好地对事物 指标间相对重要程度进行表述， 间模糊性进行表述， 便于专家对指标间相对重要程 度进行判断
（ 3 ） 根据 A － = （ a ij－ ） m。 重系数 k，
n
nˑn
， A + = （ a ij+ ） 1
n
nˑn
计算权
k=
kω － ， mω + ］， 则， 权重向量为 ω = ［ 取权重区间 的中值作为指标的权重值。 2 桥梁耐久性评价指标体系确定及其权重计算
槡
j =1
∑
1
n i =1
， m=
+
n
∑a ij
槡
j =1
∑
（ 5）
－
j =1
∑a ij
用混凝土强度匀质系数作为混凝土强度的评价 指标： K bm = R im R （ 6）
式中： R im —承重构件或其主要受力部位测区平 均换算强度值； R—承重构件混凝土极限抗压强度值 。
表2
构件技术状况 良好 较好 较差 坏 危险
混凝土强度评语集
－ ωk =
[
n j =1
－ － a ki a kk ∏ － － i = 1a a ik ii n
] ]
1 2n
∑ ∏
[ [
－ n ji － i =1 ij
a a a a
－ jj － ii
] ]
1 2n
， k = 1， 2， 3． ． ． n
（ 3）
+ ωk =
[
n
+ + a ki a kk － － i = 1a a ik ii n
［6 ， 7 ］
。不确定型层次分析法用于指标权
重计算的基本步骤如下： （ 1 ） 根据专家意见， 构造相应的判断矩阵 A = （ A ij ）
nˑn
， A ij = ［ a ij ， b ij ］
－ +
（ 1）
（ 2 ） 分别对 A ， A 采用区间数对数最小二乘 法求解， 得 ω
－ － － － + + = （ ω1－ ， …， ω2 ， ω3 ， ωn ） ， ω = （ ω1 ，
· 70·
北
方
交Biblioteka Baidu
通
2012
基于不确定型层次分析法的 中小跨径桥梁耐久性评估技术
肖
摘
1 祥， 魏
拓
2
（ 1． 中铁工程设计院有限公司沈阳分院， 沈阳 110023 ； 2． 辽宁省交通厅公路管理局， 沈阳 110005 ） 要： 桥梁结构状态评估对于保证桥梁的安 全 运 营， 提 高 运 输 效 率 具 有 重 要的 现实 意义。 考虑 到 现 有 规 范
评定等级 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 评分 100 80 60 40 0 80 60 40 20 20
评定准则（ 平均 强度匀质系数） ＞ 1． 0 ［ 0． 95 ， 1． 0］ ［ 0． 9 ， 0． 95］ ［ 0． 85 ， 0． 9］ ＜ 0． 84
及传统分析方法的缺点， 以中小跨径桥梁上部主梁结构为研究对象， 制定桥梁耐 久 性 评价 指标 体 系， 采用 不 确定 型 层次分析法计算指标权重， 降低人为主观因素影响， 最终实现桥梁的耐久性状态评估。 关键词： 桥梁; 耐久性; 不确定型层次分析法; 评估技术 中图分类号： U441 文献标识码： B 文章编号： 1673 － 6052 （ 2012 ） 11 － 0070 － 03
第 11 期
+ + + …， ω2 ω3 ， ωn ） 其中，
肖
祥等：基于不确定型层次分析法的中小跨径桥梁耐久性评估技术 （ 2）
· 71·
采用不确定型层次分析法计算获得各指标的权 示， 列于图 1 对应括号中。 重， 3 评价指标评语集量化体系确定 评价指标体系的评语集可以方便工程技术人员 对提高桥梁评估的准 对指标所处的状态进行评价， 确性具有重要的意义， 部分代表性指标的评语集如 1 4 。 表 表 所示
在我国， 中小跨径的简支梁桥占全部桥梁总数 这些桥梁中很大一部分服役时间已 量的 90% 以上， 经很长， 其安全性及耐久性状态受到严重威胁。 随 着国民经济的持续高速发展， 我国交通运输事业一 方面得到了很大的提升空间， 一方面超载超限等现 象屡禁不止， 从而加剧了现役桥梁疲劳损伤的存在 。 桥梁结构的状态评估技术是基于桥梁静动力检 测、 无损检测等数据信息， 对桥梁的承载能力水平、 服务水平等进行综合评定。准确的桥梁状态评估对 确定相应 于桥梁管理部门掌握桥梁现有技术状况、 的养护维修策略、 优化资源配置等具有重要的现实 意义。常用的桥梁结构状态评估包含承载能力状 态、 耐久性状态等几个方面， 本文针对桥梁耐久性状 。 态开展相应研究工作 传统的确定型层次分析法在桥梁状态评估中得 到了广泛的应用， 该方法将桥梁的工作状态进行条 理化、 层次化， 实现桥梁结构的递阶逐步分析评估， 具有结构简单、 易于理解等优点， 得到了工程技术人 员的重视。但桥梁实际的评估过程中存在很多的复 杂性及不确定性， 确定型的方法无法很好地对这些 ［5 ］ 现象进行解决处理 。 因此， 本文采用不确定性层 次分析法实现了桥梁上部结构耐久性的评价 ， 从而 使桥梁状态评估的结构更准确可靠， 该体系包含的 主要内容如下： （ 1 ） 桥梁健康状态评价指标体系的确定 ； （ 2 ） 评价指标权重体系的建立； 1