系统工程在及其理论基础在土木工程中的应用

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1、系统工程在及其理论基础在土木工程中的应用层次分析法在桥梁评估中的应用摘耍：钢筋混凝土在其服役期间，因内外因素的影响，会造成混凝土桥梁不同程度的损伤。一般而言，服役期越LC其损伤就越严重。20世纪80年代以来，国内外学者对桥梁结构的安全性评价进行了广泛深入的研究，提出了层次分析法、神经网络分析法、灰色理论评价法、模糊综合评判法等。本文参考南宁市邕江一桥检测结果，阐述层次分析法在桥梁评估中的应用，并将之与其他评估方法进行比较。关键词：混凝土桥梁；桥梁检测；层次分析法；评估；性能。一.层次分析法理论介绍层次分析法(Ana

2、lyticHierarchyProcess,简称AIIP)是由美国匹茨堡大学教授T.L.Saaty于20世纪70年代末提出的，它是一种多层次权重解析法。AHP以定性与定量相结合的方法处理各种决策因素，将人的主观判断用数量形式表达和处理，系统系强，使用灵活、简便，在社会经济研究的多个领域得到了广泛的应用。AHP的应用需要掌握一些简单的数学工具,从数学原理上A11P有深刻的内容,但从本质上首先是一种思维方式。它把复杂问题分解成各个组成因素，又将这些因素按支配关系分组成递阶层次结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相

3、对重要性，然后综合专家的判断，确定备选方案相对重要性的总的排序。整个过程体现了人的决策思维的基本特征，即分解、判断、综合。这种方法能够统一处理决策屮的定性与定量因素，具有实用、系统、简洁等优点。钢筋混凝土在其服役期间，因内外因素的影响，会造成混凝土桥梁不同程度的损伤。一般而言，服役期越长，其损伤就越严重。20世纪80年代以来，国内外学者对桥梁结构的安全性评价进行了广泛深入的研究，提出了层次分析法、神经网络分析法、灰色理论评价法、模糊综合评判法等。本文以检查工程为依托，以层次分析法为基础，对公路桥梁进行综合评价。大型

4、桥梁作为一个复杂的系统，影响其安全性的因素众多，且很复杂，大多数因素不能通过定量的方法用函数关系表达出来，而更多的则是依靠专家的经验、评断，同时对大型桥梁的安全性评价，如果不加以分析、简化，处理起来就很闲难。因此，为了便于评价，我们引入层次分析法将影响大型桥梁工作的各因素条理化、层次化，把某个状态影响程度相近或联系比较紧密的因素放在一起，形成一层，建立起多层次关系结构模型。这样，复杂问题被简单化，我们只要搞清某一层次的某个指标跟与其相关的上一层次指标关系以及跟与其相关的下一层次指标的关系即可。一般来说，影响最底层指

5、标状态的因素相对较少，其实际状态比较容易确定，然后再按照加权综合的方法自底层的指标状态得到上层指标的状态，逐层综合，得到整座桥梁的状态。二.层次分析法在桥梁工程中的应用运用以不确定层次分析法为基础的综合评价方法进行桥梁安全性评价，可以分为3个步骤：分解、判断、综合。1.分解分解主耍是建立桥梁工作状态的递阶层次结构阁和由判断矩阵求解个指标的权重。案例1一邕江一桥为例，把影响混凝土桥梁结构工作状态的因素逐级分解为递阶层次结构，如图I所示。这种递阶层次结构较好地反映了影响因素的层次关系，将桥梁的工作状态分解为许多较为简单

6、的子问题。在建立递阶层次模型后，通过专家调查的方式，即可获得各层次的两两比较判断矩阵，通过一系列数学运算可求出个指标的权重。中桥综合性能承重结构B,桥面系B2支座及附属设施b3锥坡护坡P排水系统9护栏C6伸缩缝.05桥而铺装P横向联系Cj梁板P壞台基础P支座P图I评估指标层次结构示意图2.判断判断是确定指标评价体系屮不可再分解的指标评语，即指标的的状态，包含以下两个问题。（1）评价的等级确定评价的等级确定，即对应于构件的某个状态划入哪个级别，例如，构件在込到何种状态时，该构件需要加固、大修等。这需要事先制定一个标准

7、，工程师在对桥梁进行检测时，将拿构件的实际状态与这个标准相对比，以确定构件所属的状态。大型桥梁由于其构件繁多，不同的构件需要制定不同的等级标准，标准的制定时一个复杂的问题。（2）用什么样的方法来量化等级标准用什么样的方法来量化等级标准，即如何把语言表述转换为数字量。不同的评价方法需要的数字表达方式不同。评价等级的确定也以作为一个单独的工作拿出来研宄，本案例不与探讨，仅提出一种等级划分模型（表1）。层次分析法的一个重要特点是尽可能地将定性指标标准化，最大限度地削弱主观随意性的影响，这也是木案例运用层次分析法解决桥梁综

8、合性能评定问题的出发点。根据桥梁的具体状况，将各项评价指标依重要程度定为9级标度，通常取1、3、5、7、9的分析标准，若有折衷，则取相邻两个表读的中间值。表1等级划分表等级优良中差劣分值7—106—75—63—50—33.综合综合是计算各层元素对系统的合成权重，将单一准则下的权重进行合成，并逐层进行总的判断一致性检验。假定已经算出第K-1层上的nM个元素对于