新型四面六边透水框架设计

展朝飞

摘要：根据建筑与力学方面的知识以及一些资料与参考文献，设计出了一种良好的框架结构——预应力锚杆无底扶壁结构框架结构。为了确保模型的合理性，我们从工程特性、经济性、施工性以及生态环境等方面因素考虑，采用德尔菲法与层次分析相结合的方法来计算权重，并运用多层次模糊综合评价法将格宾网垫护岸框架、四面六边透水框架以及预应力锚杆无底扶壁结构框架进行了比较，最后得到预应力锚杆无底扶壁结构框架的综合性能最好，验证模型的可行性。

关键词：预应力锚杆无底扶壁 加权平均原则 多层次模糊综合评价法 Delphi法 层次分析法

1、前言

在解决设计方案结构强度不足与虽然原则上能够互相钩连，但依然不清楚最终堆砌而成的形状是否合理两个问题的基础上，此题研究的是：建立合理的数学模型，进而设计一个良好的框架结构。

在河道整治工程中，需要在受侵蚀严重的部位设置一些人工设施，以减弱水流的冲刷，促进该处泥沙的淤积，以保护河岸形态的稳定。四面六边透水框架在抛投时和在使用过程中，可能被水流冲击而翻滚移位，使框架群不能达到理想的堆砌效果，对功能有不利影响。为了使框架在水中互相钩连，需要设计新的形状。

2、概述

2.1、多层次模糊综合评价法之评价指标体系的建立

内河航道护岸结构型式评价是要对护岸结构型式的优劣进行评价，从而挑选出合理的护岸型式，本文所建立的内河航道护岸型式评价指标体系，包括3个层次：目标层（U）、准则层（ ui ）、指标层（ uij ）。

2.2 工程特性准则（u1）

工程特性是内河航道护岸首先必须具备的因素，它是保证内河航道能够具备通航基本功能的前提，可以用稳定性（u11）、抗撞击性（u12）、柔韧性（u13）、整体性（u14）、耐久性（u15）五个指标来评价。

2.3 经济性准则（u2）

一项护岸工程的成本除了一次性建设资金的投入，还应包括其将来的维护成本，即需要考虑整个使用寿命中的全部费用，所以引入全寿命周期成本的概念，故用建设费用（u21）、维护费用（u22）两个指标评价。

2.4 施工性准则（u3）

护岸结构的施工必须是可以进行的，而且是简单方便的。护岸工程的施工除了应包括基建时的施工问题，还应考虑维护期间的修复施工的难易问题，即应是全过程的施工问题，用施工速度（u31）、施工对环境的影响（u32）、施工质量控制难易程度（u33）、维护施工难易程度（u34）四个指标评价。

2.5 生态环境准则（u4）

护岸结构对生态环境的影响应该是尽可能小的，用生态效应（u41）、景观性（u42）、亲水性（u43）三个指标评价。

2.6 指标权重的确定

在内河航道护岸结构型式评价指标选择的基础上，确定各指标的权重是关键问题。本文中权重的推求，采用德尔菲法与层次分析相结合的方法，计算结果如下：

ui层对U层的权重为： A=[0.4388 0.1931 0.0746 0.2935]

uij层对ui层的权重分别为：

A1=[0.4174 0.1602 0.0975 0.2634 0.0615]

A2=[0.6667 0.3333]

A3=[0.4668 0.0953 0.2776 0.1603]

A4=[0.5396 0.2970 0.1634]

2.7 模糊评价矩阵的确定

本文采用德尔斐法请7位专家打分，然后对其结果进行统计得出uij层上的每个因素对评语等级上每个等级的隶属度，得到模糊评价矩阵为

R1=

R2=

R3=

R4=

2.8、综合评价

计算准则层评价结果如下：

B1=A1*R1=[0 0.1430 0.1518 0.4061 0.2991]

B2=A2*R2=[ 0 0.3810 0.3333 0.2381 0.0476]

B3=A3*R3=[0 0.0594 0.1709 0.5694 0.2003]

B4=A4*R4=[0 0.1195 0.0001 0.6329 0.2475]

计算目标层综合评价结果如下：

B=A*R=A* =[0.00 0.18 0.14 0.45 0.23]

对得到的评价向量进一步进行量化，即将评价向量转化为一个具体的数值，以便于比较和排序。本文中规定评语集中各元素的量化值为v1=20，v2=40，v3=60，v4=80，v5=100。对目标层量化处理后：v=74165。为了更清楚了了解各种护岸型式的优缺点，以便于进行护岸型式的选择，对护岸的准则层也进行量化得：v1=33.89；v2=11.40；v3=5.83；v4=23.53。

同样可得到预制混凝土块体护坡和四面六边透水框架护坡的各项得分，结果见表1。

表1 三种备选护岸型式综合评价结果

结构形式 工程特性得分 经济性得分 施工性得分 生态环境得分 总得分

格宾网垫

护岸框架 25.18 11.59 4.84 14.97 57.24

四面六边

透水框架 35.57 12.14 5.38 9.92 63.01

预应力锚

杆无底扶

壁框架 33.89 11.40 5.83 23.53 74.65

3、结论

（1）工程特性分析：该准则项满分为43.88，四面六边透水框架的得分最高为35.57，铰链式略低，而格宾网垫护岸框架得分最低为25.85，说明四面六边透水框架的工程特性很好，而预制混凝土块体则很差，与实际情况相符。

（2）经济特性分析：该准则项满分为19.31，四面六边透水框架最高而鉸链式则最低，但差值不大。这与现今四面六边透水框架技术成熟造价降低，而预应力锚杆无底扶壁结构框架作为一种较为新型的技术造价偏高的实际情况相符。

（3）施工特性分析：该准则项满分为7.46，铰链式最高，四面六边透水框架略低些，基本处于同一层次，而格宾网垫护岸框架则最低，这也实际施工情况也相符。

（4）生态环境特性分析：该准则项满分为29.35，预应力锚杆无底扶壁结构框架得分最高为23.53，而四面六边透水框架得分最小为9.92，预制混凝土块体居中为14.97。

（5）从总得分来看：预应力锚杆无底扶壁结构框架的总得分最高74.65，说明预应力锚杆无底扶壁结构框架的综合性能最好，是最合理的选择。

参考文献

[1]王多银，预应力锚杆无底扶壁结构构造设计，中国港湾建设，第2期，第135期，2005年4月

[2]王多垠等，一种新型护岸结构的设计，重庆建筑大学学报，第23卷，第5期，2001年10月