大體積混凝土溫控方案評價指標(biāo)體系研究

摘 要：【目的】選擇合適的大體積混凝土施工溫控方案，有利于大體積混凝土施工過程中的溫度控制，通過構(gòu)建大體積混凝土溫控方案評價體系，可以較好地實現(xiàn)溫控方案的優(yōu)選。【方法】本研究探討了大體積混凝土施工溫控方案評價體系中指標(biāo)的確定方法。結(jié)合大體積混凝土施工的特點，選取合適的評價方法，提出采用層次分析法來確定各指標(biāo)權(quán)重，給出指標(biāo)權(quán)重確定的具體步驟，并結(jié)合工程實例進(jìn)行分析論證?！窘Y(jié)果】本研究提出的方法可以較好地實現(xiàn)大體積混凝土溫控方案評價指標(biāo)權(quán)重確定?！窘Y(jié)論】本研究對類似工程可以起到指導(dǎo)作用，具有一定的工程實用價值。

關(guān)鍵詞：大體積混凝土；溫控方案；評價指標(biāo)；層次分析

中圖分類號：X824? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1003-5168（2023）10-0071-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.010.015

Abstract： [Purposes] The selection of appropriate temperature control scheme for mass concrete construction is conducive to the temperature control during mass concrete construction. The optimization of temperature control scheme can be better achieved by establishing the evaluation system for mass concrete temperature control scheme. [Methods] This study discusses the index determination method in the evaluation system of mass concrete construction temperature control scheme. Combined with the characteristics of mass concrete construction， the appropriate evaluation method is selected， and the analytic hierarchy process is proposed to determine the weight of each index. The specific steps to determine the weight of the index are given， and the analysis and demonstration are carried out with a project example. [Findings] The method proposed in this study can better determine the weight of the evaluation index of mass concrete temperature control scheme. [Conclusions] This study can play a guiding role in similar projects， which has certain practical value in engineering.

Keywords： mass concrete; temperature control scheme; evaluation index; analytic hierarchy process

0 引言

大體積混凝土施工過程復(fù)雜，在施工過程中，通常利用溫控方案來獲取較好的施工溫控目標(biāo)［1-2］。通過選擇合適的溫控方案評價模型、評價方法和評價體系，可以得到較為科學(xué)和合理的施工溫控方案［3］。大體積混凝土的溫控方案涉及經(jīng)濟(jì)、工期、技術(shù)等多個方面，在進(jìn)行評價過程中，通過構(gòu)建多目標(biāo)評價體系可以系統(tǒng)科學(xué)地實現(xiàn)溫控方案的評價［4-5］。本研究旨在探討對于構(gòu)建的大體積混凝土施工溫控方案和溫控評價體系，如何選擇合適的評價指標(biāo)，以及如何確定各個指標(biāo)相應(yīng)的權(quán)重值，從而根據(jù)合理的評價指標(biāo)進(jìn)行溫控評價，得到相應(yīng)的評價結(jié)論。

1 評價模型

1.1 評價方法選取

通過對溫控方案建立多目標(biāo)評價體系，其涉及多個目標(biāo)，針對不同的目標(biāo)，可以通過多個指標(biāo)進(jìn)行衡量，而在確定指標(biāo)優(yōu)劣時，往往需要結(jié)合經(jīng)驗進(jìn)行評價，對于上述評價，一般的數(shù)學(xué)處理方法難以滿足需要。

在多目標(biāo)或多影響因素的復(fù)雜方案決策情景中，并非完全獨立的各個不同影響因素之間彼此關(guān)聯(lián)，并且在不同的決策情景中其重要程度也因人因事而異，因此決策者通常無法直接加以判斷選擇。本研究引入基于數(shù)據(jù)分析的評價優(yōu)選方法——層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），以便更科學(xué)地協(xié)助決策者進(jìn)行判斷和決策。

1.2 層次分析法

層次分析法是美國著名的運(yùn)籌學(xué)家匹茲堡大學(xué)教授Thomas L. Saaty在20世紀(jì)70年代提出的。首先，決策者按照特征把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成多個層次；其次，列出各層次的影響要素并利用特定的標(biāo)度方法對同層次的各要素進(jìn)行相互比較和打分，最后計算出各個因素對應(yīng)的權(quán)重值，為最優(yōu)方案評價與選擇提供合理和科學(xué)的決策依據(jù)［6-8］。

層次分析法是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)之上進(jìn)行定性和定量分析的決策方法，該方法具有系統(tǒng)、靈活、簡潔的優(yōu)點。應(yīng)用層次分析法進(jìn)行分析決策問題時，首先要把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個有層次的結(jié)構(gòu)模型，這些層次可以分為三類：最高層（目的層），中間層（準(zhǔn)則層），最底層（方案層）。

混凝土的溫控措施評估是一個涉及多層次、多因素、多指標(biāo)的復(fù)雜決策過程。在評估過程中由于主觀的定性評判、一些方法的局限性和受不可定量描述的因素干擾，使得混凝土溫控措施的評估存在極大的不確定性和模糊性。利用層次分析模型可以使評價因素系統(tǒng)化、結(jié)構(gòu)化，從而使得綜合評估溫控方案更為明確。要想使問題得到妥善的應(yīng)對與解決，保證層次結(jié)構(gòu)的科學(xué)性與合理性十分關(guān)鍵。同時，要想構(gòu)建出科學(xué)合理的層次結(jié)構(gòu)，需要對實際問題有系統(tǒng)全面的認(rèn)知。

1.3 指標(biāo)權(quán)重確定方法

層次分析模型的建模過程包括以下5個步驟［9-10］。

1.3.1 建立遞階層次的結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)遞階層次，建立溫控方案評價體系的結(jié)構(gòu)模型，包括目標(biāo)、準(zhǔn)則和方案三個層次。

1.3.2 構(gòu)造判斷矩陣。利用本層所有因素與上一層的某單個因素之間的相對重要性，構(gòu)造判斷矩陣A=（aij）n×n，i，j=1，2，…，n，其中aij為相對重要性的量化值，例如可以采用1-9標(biāo)度法見式（1）。

1.3.3 計算權(quán)向量。首先將判斷矩陣A中的每一列進(jìn)行歸一化，見式（2）。

然后將歸一化后的判斷矩陣A按行求和并歸一化，見式（3）。

式中：W=（W1，W2，…，Wn）T，代表為所求的特征向量。

1.3.4 層次單排序及一致性檢驗。計算判斷矩陣的特征向量AW，并得出最大特征值λmax，見式（4）。

式中：λmax為矩陣A的最大特征值，（AW）i代表向量AW的第i個分量。

一致性檢驗見式（5）、式（6）。

以上式中：CR為判斷隨機(jī)一致性比率；CI為一致性判斷指標(biāo)；n為矩陣的階數(shù)；RI為判斷矩陣的評價隨機(jī)一致性指標(biāo)。當(dāng)計算所得的CR≤0.1時，可以認(rèn)為判斷矩陣滿足一致性要求，否則需要調(diào)整判斷矩陣，直到滿足條件。

1.3.5 層次總排序及一致性檢驗。層次的總排序從目標(biāo)層逐層計算至指標(biāo)層，見式（7）。

式中：ai為準(zhǔn)則層的權(quán)值，bij為目標(biāo)層的權(quán)值。對總排序的一致性進(jìn)行檢驗，只有一致性比率≤0.1時總排序具有一致性。

2 實例選擇

工程實例選擇河南省某泵站工程，該泵站泵房底板為大體積混凝土工程，在施工過程中采用大體積混凝土溫控優(yōu)化方案。根據(jù)工程的特點和施工工藝，從經(jīng)濟(jì)合理性等6個準(zhǔn)則，材料成本等15個指標(biāo)，構(gòu)建溫控綜合評價體系，如圖1所示。

3 指標(biāo)權(quán)重確定

針對構(gòu)建的評價模型，采用層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重，對各指標(biāo)進(jìn)行評分，采用調(diào)查問卷對6個準(zhǔn)則進(jìn)行評分，本次問卷調(diào)研針對不同的專家一共發(fā)放了30份問卷，其中，收回有效問卷數(shù)據(jù)26份，無效問卷數(shù)據(jù)4份（無效問卷數(shù)據(jù)主要表現(xiàn)為沒有按照問卷規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行填寫），其統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖2所示。

按照上述處理方法，對各指標(biāo)矩陣的確定見表1至表8。

其中，λmax=5.985 6，CI=0.002 9，CR=0.002 3<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=4.023 9，CI=0.008，CR=0.008 8<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=2.019 8，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=3.057 6，CR=0.049 7<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=1.938 1，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=1.979 8，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=2，CR=0，符合一致性檢驗要求。

表8中，指標(biāo)層對于目標(biāo)層的一致性檢驗見式（8）。

式中：αi為準(zhǔn)則層的權(quán)值；CIi為一致性判斷指標(biāo)；RIi為判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率。代入式（8）得CR=0.078<0.1，符合一致性檢驗要求。

4 結(jié)語

結(jié)合大體積混凝土施工的特點，選取合適的評價方法，有利于合理確定大體積混凝土溫控方案中的各個指標(biāo)。本研究提出采用層次分析法來確定評價體系中的指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)工程實例的論證，可以較好地實現(xiàn)大體積混凝土溫控方案評價指標(biāo)權(quán)重的確定，對類似工程可以起到指導(dǎo)作用，具有一定的工程實用價值。

參考文獻(xiàn)：

［1］朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制［M］.北京：水利電力出版社，2012.

［2］LAWRENCE A M，TIA M，F(xiàn)ERRARO C C，et al. Effectofearlyage strength oncrackinginmass concrete containing different supplementary cementations materials：experimental and finiteelement investigation［J］. Journal of Materials in Civil Engineering，2014，24（4）：362-372.

［3］鄧旭.大體積混凝土溫度及應(yīng)力控制相關(guān)問題研究［D］.鄭州：鄭州大學(xué)，2014.

［4］何熊偉.基礎(chǔ)大體積混凝土溫度動態(tài)監(jiān)測技術(shù)［J］.四川建材，2020，46（2）：1-3.

［5］黎柳坤.水工施工中大體積混凝土施工技術(shù)研究［J］.珠江水運(yùn)，2022（16）：55-57.

［6］郭金玉，張忠彬，孫慶云.層次分析法的研究與應(yīng)用［J］.中國安全科學(xué)學(xué)報，2008，18（5）：148-153.

［7］張炳江.層次分析法及其應(yīng)用案例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2014.

［8］范倩倩.海工大體積混凝土施工溫控方案評價與應(yīng)用研究［D］.長沙：長沙理工大學(xué)，2016.

［9］徐澤水.關(guān)于層次分析中幾種標(biāo)度的模擬評估［J］.系統(tǒng)工程理論與實踐，2000（7）：58-62.

［10］金菊良，魏一鳴，丁晶.基于改進(jìn)層次分析法的模糊綜合評價模型［J］.水利學(xué)報，2004（3）：65-70.

收稿日期：2022-11-22

基金項目：中國博士后科學(xué)基金第69批面上項目（277583）。

作者簡介：胡心勇（1987—），男，本科，工程師，研究方向：建設(shè)施工。