中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評價、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
伴隨著我國經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展, 橋梁工程以占取略小的空間從而實現(xiàn)極大的交通過往, 成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)中重中之重。然而在取得驕人成績的同時, 建設(shè)過程中存在的問題隨著時間的積累逐漸的暴露出來, 公路橋梁安全質(zhì)量事故也開始進(jìn)入人們的視野。本文通過在橋梁檢測中對影響橋梁安全的眾多因素進(jìn)行模糊數(shù)學(xué)研究, 可以準(zhǔn)確的得出該橋梁整體安全狀況, 為橋梁后期運營及加固提供科學(xué)依據(jù)。
關(guān)鍵詞：模糊數(shù)學(xué); 橋梁檢測; 模糊測度;
橋梁的安全性更多指的是橋梁具備的一種能力, 眾所周知橋梁會承受恒載、荷載、以及其他荷載等等, 橋梁的安全性就是在這些荷載作用下依舊可以正常工作不造成事故的能力。橋梁檢測的目的就是對橋梁進(jìn)行安全評定并找到橋梁的缺陷和損失的主要原因。橋梁檢測是消除交通安全隱患, 測試橋梁承載力的有效途徑, 是獲得橋梁實際工作狀態(tài)的唯一方法[1]。
1 模糊數(shù)學(xué)
1.1 模糊數(shù)學(xué)的背景
生活中的許多事物, 都或多或少的存在著模糊性和混淆不清的性質(zhì)?！澳：钡母拍钍亲钗⒚詈碗y以捉摸的, 但往往是熟悉的, 最重要的, 但它有一個非常明確的定義在現(xiàn)代數(shù)學(xué)。但是所為"模糊”有兩種含義, 一是恍似關(guān)系、一是佛似關(guān)系[2]。模糊理論的概念強(qiáng)調(diào)用模糊邏輯來描述現(xiàn)實生活中事物的層次, 以補償古典邏輯 (二值邏輯) 不能對不標(biāo)準(zhǔn)定義事物邊界進(jìn)行描述的缺點。人類的語言在表達(dá)上很模糊。用“是非”、“好”或“壞”來描述世界的科學(xué)問題是不可能的。模糊理論定義模糊、模糊集、事件 (事件) 的概念屬于這一組層次 (成員) , 并得到量化和量化級別 (成員) , 來處理問題[3]。
1.2 模糊綜合層次評判法
FAHP評價法是一種將模糊綜合評判法 (Fuzzy Comprehensive Evaluation, FCE) 和層次分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP) 相結(jié)合的評價方法, 在評價體系中, 績效評價有著廣泛的應(yīng)用, 系統(tǒng)優(yōu)化、評價的定性和定量模型, 一般是首先用層次分析法確定因素, 然后用模糊綜合評價確定評價結(jié)果。模糊分析方法是基于層次分析法的。它們相互集成, 具有很好的可靠性[4]。對模糊綜合評價通常按以下步驟進(jìn)行:
(1) 確定因素集 (2) 確定評判集 (3) 進(jìn)行單因素評判得 (4) 構(gòu)造綜合評判矩陣
2 工程實例
2.1 工程概況
瑞祥大街黃花溝橋位于保定市瑞祥大街與河堤路交叉口北側(cè), 建于2014年, 根據(jù)委托方提供的資料, 該橋全長為37.8m, 橋梁跨徑形式為2×5+1—20+2×5m鋼筋混凝土組合拱結(jié)構(gòu), 上部拱圈厚度為0.5米, 跨徑為20米。根據(jù)保定市城市防洪規(guī)劃, 該橋防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇, 橋梁設(shè)計水位為18.12米。
2.2 橋梁安全性評價體系的建立
在橋梁的檢測過程中, 橋梁安全評價涉及諸多因素, 不可能或不必要對所有因素進(jìn)行科學(xué)的評價, 并結(jié)合橋梁安全風(fēng)險因素集的實際工程因素進(jìn)行綜合評價。首先, 目標(biāo)系統(tǒng)的分析, 確定了影響橋梁安全的幾個因素, 然后找出各因素水平因素的影響下, 逐步形成層次結(jié)構(gòu)。本文選取橋梁的上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)以及橋面系三個主要部分建立一級因素集, 其下屬各部分建立二級因素集如下所示。
橋面系W12={橋面鋪裝, 伸縮縫, 人行道及護(hù)欄, 排水系統(tǒng), 照明}
依據(jù)《城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》對Ⅱ~Ⅴ橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)分為五種。A級完好狀態(tài) (BCI達(dá)到90-100) , B級良狀態(tài) (BCI達(dá)到80-89) , C級為合格狀態(tài) (BCI達(dá)到66-79) , D級為不合格狀態(tài) (BCI達(dá)到50-65) , E級為危險狀態(tài) (BCI小于50) , 對于處于不同等級的橋梁有相應(yīng)處理應(yīng)對措施。由此確定橋梁安全評定等級評判集v 1, v 2, v 3, v 4, v5的分值為90, 80, 70, 60, 50。
2.3 對橋梁檢測結(jié)果進(jìn)行綜合評判
在橋梁安全性評價體系建立后, 一級元素1W, 對二級元素W11W12W13有著支配作用, 對于支配下的兩兩元素進(jìn)行比較可以得出哪個風(fēng)險更大, 同樣需要用數(shù)字表達(dá)出來。根據(jù)相應(yīng)的計算規(guī)則, 通過專家對各指標(biāo)的相對重要性得分可以得出模糊判斷矩陣, 模糊判斷矩陣確定評價的質(zhì)量直接相關(guān), 所以我們應(yīng)該選擇的行業(yè)經(jīng)驗的專家有責(zé)任做出判斷。
通過現(xiàn)場技術(shù)人員的專業(yè)檢測之后, 根據(jù)真實的檢測結(jié)果, 經(jīng)過技術(shù)專家的專業(yè)綜合評定可以得出各個層面對應(yīng)的判斷矩陣為:
各個層面對應(yīng)的排序權(quán)值為:
由以上數(shù)據(jù)可以得出該橋最終評判結(jié)果向量A={0.413, 0.533, 0.054, 0, 0}
2.4 得出評判結(jié)果
通過對該橋目前整體質(zhì)量進(jìn)行了調(diào)查, 檢測發(fā)現(xiàn)橋面平整, 路面完好, 橋下拱頂存在微小裂縫, 拱圈鋼筋保護(hù)層厚度良好, 不存在露筋現(xiàn)象。北側(cè)護(hù)坡?lián)p壞嚴(yán)重, 南側(cè)護(hù)坡保護(hù)完整。東北側(cè)橋臺存在一定程度的破壞, 其他側(cè)橋臺保護(hù)完好?？傮w外觀情況良好, 滿足規(guī)范使用要求。根據(jù)最大隸屬度原則以及各個等級對應(yīng)的分值可以得出該橋的安全度分值為83.59分, 從而確定該橋處于B級良好狀態(tài), 應(yīng)進(jìn)行日常保養(yǎng)和小修。
3 結(jié)語
這幾年, 我國交通規(guī)劃的完善以及運輸業(yè)的快速發(fā)展, 將帶動大量橋梁建設(shè), 橋梁的安全問題逐漸成為橋梁行業(yè)焦點問題, 公路橋梁安全已成為影響民生, 國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵。橋梁檢測是消除橋梁的安全問題避免安全事故發(fā)生的有效途徑, 通過模糊數(shù)學(xué)在橋梁檢測中的應(yīng)用, 對橋梁檢測的結(jié)果有了一個系統(tǒng)化的梳理, 通過結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論可以全面、精確、方便的得出橋梁安全度的綜合評判, 準(zhǔn)確的反映處橋梁當(dāng)前所處的狀態(tài)以及所面臨的風(fēng)險, 位橋梁在日后的運營加固提供了準(zhǔn)確而有效的依據(jù)。
