模糊综合法桥梁评估方法研究

王 斌，陈双庆

(1.湖南省沙坪建筑有限公司，湖南 长沙 410000；2.湖南文理学院土木建筑工程学院，湖南 常德 415000)

桥梁处于自然环境中，在恶劣条件下容易发生损伤。定期对桥梁进行评估，即使准确判断桥梁技术状况，以此进行桥梁维修加固，对桥梁服役安全至关重要。因此，准确掌握桥梁技术状况评估方法，了解各方法之间的优缺点，具有十分重要的意义。目前，桥梁评估主要是依据《公路桥梁技术状况评定标准》，采用给出桥梁各部件评定标度和权重的常规综合评估方法。近年来，模糊综合评估方法也在桥梁评估研究中得到许多应用。但这些桥梁评估缺乏相互间的横向比较，评估效果的优劣难以确定。为此，本文以319国道益阳段一座预应力混凝土简支T梁和钢筋混凝土简支T梁桥检测结果为工程背景，基于模糊评估法对该桥进行评估，研究成果可为桥梁评估方法选择提供参考。

1 工程概况

319国道益阳段一座预应力混凝土简支T梁和钢筋混凝土简支T梁桥，于1989年6月建成通车。上部构造标准跨径组成为：8×16 m+2×25 m+8×16 m，桥长310.04 m。下部构造采用双柱式钻孔桩桥墩桥台。桥面组成为：0.25 m(防撞栏)+1.0 m(人行道)+2.0 m(非机动车道)+9.0 m(机动车道)+2.0 m(非机动车道)+1.0 m(人行道)+0.25 m(防撞栏)，纵横坡均为1.5%。25 m后张预应力混凝土T梁采用400#混凝土，横向由7片T梁组成；现浇16 m钢筋混凝土T梁采用250#混凝土，横向由9片T梁组成。原桥面铺装为250#混凝土铺装，厚度6～19 cm，2 cm沥青碎石。主梁病害(主梁编号由上游到下游)：25 m后张预应力混凝土T梁经检查无病害。16 m T梁的主要病害：第4跨T梁靠3号墩位置梁端混凝土崩落，钢筋锈蚀；第5跨T梁于4#墩顶5#梁端混凝土剥落较为严重，钢筋锈蚀严重；第18跨T梁靠18台处2#～3#梁之间、3#～4#梁之间、4#～5#梁之间、5#～6#梁之间翼板顺桥向裂缝，有白色物析出。16 m T梁均有较多的裂缝存在，裂缝平均间隔约1 m。检查过程中将第7跨8#梁作为重点梁进行裂缝检查，具体见图1。限于篇幅，其他病害描述从略。

图1 第7跨8#梁裂缝展开示意图(长度/cm)

2 模糊综合评判法

根据隶属函数，求各因素的隶属度，见表1。

表1 各构件的隶属度

根据隶属度求得综合评判矩阵R

2.1 采用规范权重

影响因素权向量A：A=[1，1，23，24，8，3，20，5，1，3，3，1，1，1，1，3，1]，通过B=AR，可得评判结果：B=[29.54,34.45,27.36,4,7]，根据最大隶属度原则，可知此桥属于第二类桥。求得β=0.34、γ=0.29、α=0.30。

2.2 采用变权法确定的权重

根据变权系数α及其相应的权重，利用单级综合评判，分别取α=0.60、0.65、0.70、0.75、0.80，可得不同变权系数下的评估结果，见表2。

表2 不同变权系数下的评估结果

2.3 采用层分法确定的权重

上部结构的评判矩阵

下部结构的评判矩阵

桥面系的评判矩阵

附属设施的评判矩阵

根据上面的计算，可得总评判矩阵

影响因素权向量A：A=[0.44,0.44,0.079 7,0.040 2]，通过B=AR可得最终的评判结果：B=[0.269 257,0.373 783,0.339 4,0.014 944,0]，根据最大隶属度原则，可知此桥属于第二类桥。求得β=0.37、γ=0.34、α=0.41。

3 评估结果比较

对比分析模糊综合评判法和规范权重法的对比分析结果，见表3，由表可知，采用规范推荐的评估方法时，考虑构件的缺损状态的权重的评估结果更加接近桥梁的实际工作状态，层次分析法求得的权重的评定结果与变权法确定的评估结果更接近；当采用模糊综合评估方法时，各种权重的评估指标按照最大隶属度原则来处理，都有效，其中层次分析法得的权重的有效性最大，评估结果与规范推荐的评估方法评估的结果一致，说明模糊评估能够准确的反应桥梁的实际工作状态，利用层次分析法求得的权重更能够反映整桥工作状态，评估结果更为可信。

表3 评估结果的比较

4 结 论

本文以319国道益阳段一座预应力混凝土简支T梁和钢筋混凝土简支T梁桥为工程背景，基于规范评估、模糊评估对该桥服役状况进行评估，对比分析了两种方法分别采用规范推荐权重、变权法确定权重和层次分析法确定权重的分析结果，研究结果表明：当采用模糊综合评估方法时，利用层次分析法求得的权重更能够反映整桥工作状态，评估结果更为可信。