模糊综合评判法在石拱桥健康状况评估中的应用

贺华刚

(重庆工商职业学院，重庆　400052)



模糊综合评判法在石拱桥健康状况评估中的应用

贺华刚

(重庆工商职业学院，重庆400052)

摘要:通过建立模糊层次法的评估模型，根据最大隶属度原则，对现役石拱桥的健康状况进行全面综合评估，为拱桥的加固修缮及日常管理维护工作提供可靠依据。

关键词:模糊综合评判，石拱桥，健康状况，隶属度

0　引言

石拱桥古老而又美观，它结构简单、取材方便、造价相对低廉，因此在我国二十世纪七八十年代被大量修建，重庆更是因为其山多沟深的特点，再加上石材丰富，修建了大量的石拱桥。随着我国经济发展，交通流量和荷载等级也不断提高，这些运营了数十年的石拱桥已显疲态，病害缠身，需要进行加固和修缮，而对现役石拱桥进行准确合理的健康状况评估是石拱桥合理加固的基础。

影响拱桥健康状况的因素多种多样，错综复杂，而且这些因素又具有很大的不确定性，如何合理的消除这种不确定性的影响，是拱桥健康状况评估的关键，模糊综合评判法在充分考虑这些繁杂的不确定因素的基础上建立合理的健康状况评价指标体系，对各因素进行分层分类，并建立隶属函数，通过对模糊数学与层次分析法的有机结合，进行石拱桥的健康状况评估，这种方法既合理又简单易行。

1　工程背景

某石拱桥，建成于20世纪70年代，单跨空腹无铰结构形式，石拱桥全长62 m，拱上6个腹拱，两岸分别两个引拱。主拱圈尺寸为:宽8．6 m，厚0．9 m，净跨65 m，桥面行车道8．6 m，两侧人行道栏杆分别为0．3 m，设计荷载等级为汽—15，挂—80。

该桥运营几十年后，病害有所发生，工作人员对该桥进行了详细而全面的检查，主要包括:桥梁主体结构外观检查、主拱圈线形测量、桥面相对高程测量、构件裂缝检查和测量等。

2　评估模型的建立

2．1评价指标体系的建立

根据桥梁的实际情况，综合各方面的影响因素对评价系统进行层次分析，目标层、准则层和指标层如表1所示。

参照我国《公路桥涵养护规范》，本文将石拱桥健康状况评估的评语集设为A={完好，较好，较差，差，危险}。

表1　石拱桥健康状况评价体系

2．2确定各层次的权重值

指标权重的合理性与科学性极大地影响着评价结果的准确性，确定各层次指标的权重值显得尤为关键。本文结合层次分析法和专家评测法确定因素权重集。对定性指标采用层次分析法，运用1～9值标度法判断矩阵(正互反矩阵)，矩阵的一致性必须通过验证，判断矩阵最大特征值和对应的标准化特征向量W(即各因素相关评价指标的权重值)可以用相应数学软件计算，得到相应权重集A。具体如下:

主拱圈影响因素权重集:A11=(0．052，0．489，0．198，0．062，0．198);拱上建筑影响因素权重集:A12=(0．4，0．6);桥台影响因素权重集:A21=(0．5，0．5);上部结构缺陷因素权重集:A1= (0．833，0．167);下部结构缺陷因素权重集:A2=(0．5，0．5);全桥健康状况因素权重集:A=(0．5，0．5)。

2．3建立隶属度矩阵

拱桥健康状况评估所取指标中包括定量和定性两种指标。前者根据因素分布特点和相关文献选择升降半梯形一元线性隶属函数，后者的隶属度则通过专家经验赋值来确定，各指标隶属度参见表2。

表2　各因素等级隶属度

2．4模糊评价

实际工程应用中，影响桥梁健康状况的因素错综复杂，各因素分属不同的层次，而且很多因素模糊性很强，简单的一级模糊综合评判难以获得准确的评判结果，因此，本文采取三级模糊综合评判模型，根据最大隶属度原则，对拱桥健康状况作出评估。

3　健康状况的综合评判

3．1一级模糊综合评判

主拱圈影响因素权重集:A11=(0．052，0．489，0．198，0．062，0．198)，隶属度矩阵为R11。

同理，B12=(0．12，0．88，0，0，0)，B21=(0．125，0．775，0．1，0，0)，B22=(0，1，0，0，0)。

3．2二级模糊综合评判

3．3三级模糊综合评判

根据最大隶属度原则可知，该桥梁健康状况良好。

4　结语

合理地进行石拱桥健康状况的评估，是拱桥加固及维护的基础，本文运用模糊理论，并结合层次分析法，获得对拱桥健康状况的最终评价结果，使我们对该拱桥的健康状况有全面了解，并且对其各组成构件的健康情况有清楚的认识，其结果能够作为该桥加固维修的依据。但是，拱桥健康状况评估结果的可靠性与评估者的实践经验和主观判断能力密不可分，因此如何提高评价指标体系的实用性与科学性是进一步研究的方向。

参考文献:

［1］焦玲．模糊综合评价法在拱桥健康诊断中的应用研究［J］．许昌学院学报，2011(9):96-97．

［2］林阳子，黄侨，任远，等．既有石板拱桥的评估及鉴定方法研究［J］．公路交通科技(应用技术版)，2008(4):113-115．

［3］ 蒋田勇，龙伟．基于层次分析的石拱桥技术状况评定方法［J］．公路交通科技，2015(9):81-82．

中图分类号:U446

文献标识码:A

文章编号:1009-6825(2016)17-0184-02

收稿日期:2016-04-02

作者简介:贺华刚(1981-)，男，硕士，讲师

On application of fuzzy comprehensive evaluation method in healthy status of stone arch bridges

He Huagang
(Chongqing Technology and Business Institute，Chongqing 400052，China)

Abstract:By establishing the evaluation model for the fuzzy hierarchy mthod，the paper undertakes the full-sided comprehensive evaluation of the healthy status of stone arch bridges according to the maximal membership principle，so as to provide some reliable reference for the consolidation repair and daily maintenance of the arch bridges．

Key words:fuzzy comprehensive evaluation，stone arch bridge，health status，membership