模糊綜合法橋梁評估方法研究

王 斌，陳雙慶

(1.湖南省沙坪建筑有限公司，湖南 長沙 410000；2.湖南文理學院土木建筑工程學院，湖南 常德 415000)

橋梁處于自然環(huán)境中，在惡劣條件下容易發(fā)生損傷。定期對橋梁進行評估，即使準確判斷橋梁技術狀況，以此進行橋梁維修加固，對橋梁服役安全至關重要。因此，準確掌握橋梁技術狀況評估方法，了解各方法之間的優(yōu)缺點，具有十分重要的意義。目前，橋梁評估主要是依據(jù)《公路橋梁技術狀況評定標準》，采用給出橋梁各部件評定標度和權重的常規(guī)綜合評估方法。近年來，模糊綜合評估方法也在橋梁評估研究中得到許多應用。但這些橋梁評估缺乏相互間的橫向比較，評估效果的優(yōu)劣難以確定。為此，本文以319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋檢測結果為工程背景，基于模糊評估法對該橋進行評估，研究成果可為橋梁評估方法選擇提供參考。

1 工程概況

319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋，于1989年6月建成通車。上部構造標準跨徑組成為：8×16 m+2×25 m+8×16 m，橋長310.04 m。下部構造采用雙柱式鉆孔樁橋墩橋臺。橋面組成為：0.25 m(防撞欄)+1.0 m(人行道)+2.0 m(非機動車道)+9.0 m(機動車道)+2.0 m(非機動車道)+1.0 m(人行道)+0.25 m(防撞欄)，縱橫坡均為1.5%。25 m后張預應力混凝土T梁采用400#混凝土，橫向由7片T梁組成；現(xiàn)澆16 m鋼筋混凝土T梁采用250#混凝土，橫向由9片T梁組成。原橋面鋪裝為250#混凝土鋪裝，厚度6～19 cm，2 cm瀝青碎石。主梁病害(主梁編號由上游到下游)：25 m后張預應力混凝土T梁經(jīng)檢查無病害。16 m T梁的主要病害：第4跨T梁靠3號墩位置梁端混凝土崩落，鋼筋銹蝕；第5跨T梁于4#墩頂5#梁端混凝土剝落較為嚴重，鋼筋銹蝕嚴重；第18跨T梁靠18臺處2#～3#梁之間、3#～4#梁之間、4#～5#梁之間、5#～6#梁之間翼板順橋向裂縫，有白色物析出。16 m T梁均有較多的裂縫存在，裂縫平均間隔約1 m。檢查過程中將第7跨8#梁作為重點梁進行裂縫檢查，具體見圖1。限于篇幅，其他病害描述從略。

圖1 第7跨8#梁裂縫展開示意圖(長度/cm)

2 模糊綜合評判法

根據(jù)隸屬函數(shù)，求各因素的隸屬度，見表1。

表1 各構件的隸屬度

根據(jù)隸屬度求得綜合評判矩陣R

2.1 采用規(guī)范權重

影響因素權向量A：A=[1，1，23，24，8，3，20，5，1，3，3，1，1，1，1，3，1]，通過B=AR，可得評判結果：B=[29.54,34.45,27.36,4,7]，根據(jù)最大隸屬度原則，可知此橋?qū)儆诘诙悩?。求得?0.34、γ=0.29、α=0.30。

2.2 采用變權法確定的權重

根據(jù)變權系數(shù)α及其相應的權重，利用單級綜合評判，分別取α=0.60、0.65、0.70、0.75、0.80，可得不同變權系數(shù)下的評估結果，見表2。

表2 不同變權系數(shù)下的評估結果

2.3 采用層分法確定的權重

上部結構的評判矩陣

下部結構的評判矩陣

橋面系的評判矩陣

附屬設施的評判矩陣

根據(jù)上面的計算，可得總評判矩陣

影響因素權向量A：A=[0.44,0.44,0.079 7,0.040 2]，通過B=AR可得最終的評判結果：B=[0.269 257,0.373 783,0.339 4,0.014 944,0]，根據(jù)最大隸屬度原則，可知此橋?qū)儆诘诙悩?。求得?0.37、γ=0.34、α=0.41。

3 評估結果比較

對比分析模糊綜合評判法和規(guī)范權重法的對比分析結果，見表3，由表可知，采用規(guī)范推薦的評估方法時，考慮構件的缺損狀態(tài)的權重的評估結果更加接近橋梁的實際工作狀態(tài)，層次分析法求得的權重的評定結果與變權法確定的評估結果更接近；當采用模糊綜合評估方法時，各種權重的評估指標按照最大隸屬度原則來處理，都有效，其中層次分析法得的權重的有效性最大，評估結果與規(guī)范推薦的評估方法評估的結果一致，說明模糊評估能夠準確的反應橋梁的實際工作狀態(tài)，利用層次分析法求得的權重更能夠反映整橋工作狀態(tài)，評估結果更為可信。

表3 評估結果的比較

4 結 論

本文以319國道益陽段一座預應力混凝土簡支T梁和鋼筋混凝土簡支T梁橋為工程背景，基于規(guī)范評估、模糊評估對該橋服役狀況進行評估，對比分析了兩種方法分別采用規(guī)范推薦權重、變權法確定權重和層次分析法確定權重的分析結果，研究結果表明：當采用模糊綜合評估方法時，利用層次分析法求得的權重更能夠反映整橋工作狀態(tài)，評估結果更為可信。