基于FAHP法的桥梁加固竣工验收资料质量评定

2018-08-16王声毅王云进符俊冬

山西建筑 2018年20期

王声毅王云进符俊冬

(1.贵州省公路局，贵州贵阳 550000； 2.遵义市公路局，贵州遵义 563000； 3.河海大学土木与交通学院，江苏南京 210098)

0 引言

加固竣工验收质量保证资料是保证桥梁加固工程质量的一个重要指标，记录了桥梁在加固过程中各阶段的作业情况，能够判断桥梁加固是否按照设计以及规范的要求来施工，以及发现加固过程中出现异常状况时的处理情况。因此，它从侧面反映桥梁的加固质量。加固竣工验收质量保证资料越是完整，则体现加固工程越是规范与合理；记录的越差甚至丢失，则加固质量越是得不到保障、显得不规范。由于缺乏相应规程，难以准确评定加固竣工验收质量保证资料的完整度情况。一般而言，加固质量的评定由实测项目、外观检测项目、加固竣工验收质量保证资料等指标决定，但对于后两项指标又有多个定性评价子指标，无法客观反映桥梁加固工程的质量。

国内学者开展了一些关于桥梁加固工程质量等级评定的研究。徐宏等对粘钢加固后的桥梁结构安全、适用、耐久以及外观质量利用层次分析法原理进行量化分析，评价了桥梁的加固质量等级[1]；张劲泉等从基本要求和实测项目两个方面对加固项目进行加固质量评价[2]；徐岳等提出了用统计预测方法和对比原则来对桥梁加固后的效果进行评价[3]。上述研究未涉及到关于桥梁加固竣工验收质量保证资料方面的研究，而此项指标对评价加固工程质量却很重要。

本文针对桥梁加固工程中桥梁加固竣工验收质量保证资料评判结果具有较大主观性和不确定性的情况，应用模糊层次分析法对其作出评价，较科学地解决对桥梁加固竣工质量保证资料进行评价时遇到的问题。

1 模糊层次分析法的原理及步骤

模糊层次分析法是模糊数学的一种应用方法，可以将不确定的各种信息用定量的方法表示出来，再借助于模糊数学运算综合得到结构的评判结果矩阵，通过运算判断矩阵，可以得出评判对象的评判等级。具体步骤及基本原理如下[4]。

1.1 建立因素集与评语集

因素具体指所评价的对象，因素集是以评判对象的各种因素为元素组成的一个集合，可表示为：

U={u1,u2,…,un}

(1)

其中，ui(i=1，2，…，n)为刻画被评价对象的因素(即评价指标)。

评语集是评判对象可能处于各种结果的一个集合。通常表示为：

V={v1，v2，…，vm}

(2)

其中，V={v1，v2，…，vm}为刻画每一因素所处状态的m种评价等级，一般划分为3个～5个等级。

1.2 确定权重

为了确定各影响因素对评价对象的重要程度，在因素集U上构建一个模糊子集，表示为：

W={w1，w2，…，wn}

(3)

其中，W为权重向量;Wi为因素ui(i=1，2，…，n)在总评价中影响程度的大小;∑Wi=1。

质检组一般由多位专家组成，这些专家由不同的年龄段、水平层次以及岗位中的人组成，这样能够做到全面性、客观性、层次性。本文中采用德尔菲法确定权重，其步骤如下[5-7]:

1)根据所选专家的从业年数、学历水平、工作经验、参与工程等进行两两判断，通过“九标度法”获得两两判断矩阵U。两两判断矩阵形式如下:

(4)

W=(w1,w2,…,wi)T=

(5)

其中，uij为ui对uj的相对重要性，一般将这些专家的相对重要性由低到高的顺序排列，即两两判断矩阵中的每一行元素的重要性都是由小到大的顺序。“九标度法”的具体形式详细参考文献[2]。

2)利用公式计算u1，u2，…，un的权重w1，w2，…，wn，计算公式如式(5)。

3)检验判断矩阵的一致性。由于在对每个因素进行模糊判断时具有主观片面性和模糊性，需对判断矩阵进行一致性检验。当两两判断矩阵的随机一致性比例系数CR<0.1时，两两判断矩阵满足一致性，否则不满足要求，应重新构造[5]。CR的计算公式为：

CR=CI/RI

(6)

其中，CI为偏离一致性指标，CI=(λmax-n)/(n-1)，λmax为判断矩阵的最大特征值，计算过程如下：

(7)

(8)

(9)

(10)

其中，(UW)i为矩阵UW的第i个分量;RI为随机一致性指标，可由表1查得。

表1 平均随机一致性指标

1.3 单因素评价

对因素集U中的第i个元素ui(i=1，2，…，n)进行评价，对评语集中的第j个元素vj(j=1，2，…，m)的隶属度为rij，则第i个因素ui的单因素评价集可表示为：

Rij=(ri1,ri2,…,rin)

(11)

其中，rij为关于ui具有评语vj的程度。

1.4 构造综合评判矩阵

把这n个单因素评价集作为行，即可得到因素集和评语集之间的模糊关系评价矩阵R：

(12)

其中,rij为第i个因素ui在第j个评语vj上的频率分布，一般来说有：

∑rij=1

(13)

1.5 确定综合评判模型

当综合评判矩阵R和权重向量W确定之后，进行模糊综合评判，计算如下：

B=W*R=(b1,b2,…,bn)

(14)

其中，*为广义模糊合成运算；B为评语集V上的模糊综合评价集；bj(j=1，2，…，n)为评语集Vj对模糊综合评价集B的隶属度。

1.6 综合评判

在计算得到模糊综合评判矩阵B后，通过建立的评语等级得到的评判等级矩阵V，将评语等级V与模糊综合评判结果B进行模糊综合运算，得出某一个评价指标的最后评价得分：

(15)

倘若某一个目标层由多个评价指标所构成，则选取得分最低的指标作为整个目标层的最终得分。则U的最终得分为：

U=Min{u1,u2,…,un}

(16)

2 工程应用

依据贵州省某桥梁进行加固质量验收时，通过对加固竣工验收质量保证资料进行综合评价，运用模糊层次分析法的思想和步骤，得出此桥梁加固竣工验收质量保证资料的最终评分。下面通过工程实例具体阐述模糊层次分析法在桥梁加固质量评价中的应用。

2.1 建立因素集和评语级

选取贵州某采用粘钢加固的桥梁并对其加固竣工验收质量保证资料进行打分评价，列举出了6个关于加固竣工验收质量保证资料的评价要素[8]，将评价等级分为4种。各等级和分值范围为：“优良”[100，85]；“中等”(85，70]；“合格”(70，60]；“不合格”60以下。一项被评价为不合格的则整个加固资料处于不合格，表2列出各评价因素和等级。