伏龙大桥加固方案的模糊优选及计算分析

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1、伏龙大桥加固方案的模糊优选及计算分析任宜春，陈锐65伏龙大桥加固方案的模糊优选及计算分析任宜春，陈锐(长沙理工大学土木与建筑学院，湖南长沙410114)摘要：为选择一个技术上可靠、经济上合理的较优加固方案，由桥梁病害着手分析加固方案优选的主要影响因素，提出5项底层评价指标，运用层次分析法建立方案优选三层模型，确定各层级判断矩阵及权重矩阵，根据模糊综合评价原理确定优选加固方案。以使用年限达18年的单跨钢筋混凝土中承式系杆拱桥——伏龙大桥为例，介绍从桥梁检测、病害总结、层次分析、模糊评判到仿真计算的五步加固方

2、案优选办法，并借助有限元软件对加固前、后结构静力性能计算分析，验证优选加固方案的加固效果。结果表明：结构加固效果明显，该加固方案优选办法具有切实可行性与实用性。关键词：拱桥；吊杆；桥梁加固；层次分析法；模糊综合评价；有限元法中图分类号：U445．72文献标志码：A文章编号：1671—7767(2011)04—0065—041引言固方案的准则，该方法对于不同参照集中的方案评自从1965年，美国自动控制专家L．A．Zadeh选具有明显优势。教授提出了模糊数学的概念，到1980年，丹麦的史但是，以上研究大多数缺

3、乏明显的针对性，对于密斯公司成功地将模糊理论应用到水泥窖的自动控不同的桥型层次分析的模型层次必然不同，所选择制中，模糊理论在工程界的应用逐渐受到更多的的底层指标因素也不尽相同；另外，对于加固方案的关注。优选只从模糊理论角度很难全面地概括结构的力学在早期的研究中，学者们主要侧重模糊评价理行为，结合有限元分析软件对优选方案进行验证将论的数学算法研究，比如Saaty[1提出用一致性比例更有说服力。本文运用层次分析法结合吊杆拱桥受来检验判断矩阵的一致性；杜栋提出的双准则标度力机理、病害特点，以及加固方案选择的力学

4、准则、(实用性和客观性)；Harker提出的采用等价判断矩经济指标等提出三层次模糊优选模型及底层评价指阵求解权重的方法等。标，结合工程实例系统性地阐述加固方案模糊优选随后的研究逐渐向工程的实际问题靠拢，主要五步法，该方法对于吊杆拱桥加固方案的选择经过集中在结构耐久性评估及寿命预测领域，如王永平实例证明具有明显的适用性。等人L2建立的桥梁使用性能模糊评估专家系统，通过比较桥梁损伤度隶属函数值的大小探讨了模糊理2层次分析的模糊综合评价原理论在公路桥梁技术状态评估中的应用；赵尚传等多目标模糊综合评价法主要是利用

5、与评价对象人[3提出的基于可靠性与经济优化相结合的混凝土相关的单因素评价结果，构成一个相应的判断矩阵，结构剩余使用寿命评估准则，建立了在役混凝土结并利用一个决定各因素重要性程度的权重集作模糊构剩余使用寿命预测的优化模型等。变换，最终得到对评价对象的评价结果。这些年随着现役桥梁的加固提载需要，模糊综层次分析法的核心是排序问题，包括递阶层次合评价理论逐渐应用于桥梁加固方案选择领域。如原理、标度原理和排序原理。层次分析法体现了人冯忠仁等人L4结合拱桥实例采用了二级模糊综合评们决策思维的基本特征，即分解、判断、综

6、合。层次判决策方法进行加固方案的优选，并介绍了该应用分析法的具体步骤为[6]：①建立描述系统功能或者模型的适用范围，对于层次分析法的深入应用具有是特征的内部相对独立的递阶层次结构；②对同层借鉴意义；李金瑞等人[5]在假设属性指标和权重都特征要素之间进行两两比较相对重要性，构造判断是梯形模糊数的条件下建立决策模型，将模糊矢量矩阵；③求解特征矩阵，得出特征根和特征向量，并之差在模糊权重上的投影系数组合大小作为衡量加且检验矩阵一致性；④如果不满足一致性条件，修改收稿日期：2011—04—15作者简介：任宜春(1

7、969一)，女，副教授，1991年毕业于湖南大学结构工程专业，工学学士，2004年毕业于湖南大学结构工程专业，工学硕士2007年毕业于湖南大学结构工程专业，工学博士(E-mail：mokiki@163．corn)。66世界桥梁2011年第4期判断矩阵，直至满足一致性；⑤计算各个层次的组合权重，检验结构一致性(可不进行)。4伏龙大桥加固方案优选经过检测不难发现，伏龙大桥整体病害分布较3工程概况广，大部分病害集中在吊杆、横梁和主梁。由于吊杆伏龙大桥为单跨钢筋混凝土中承式系杆拱桥，与横梁是该类型拱桥的主要受力结

8、构，桥面恒载与于1992年竣工通车，使用至今已达18年。跨度为活载主要通过横梁传递给吊杆再由吊杆传递到主拱90In，矢高18m(见图1)。该桥每侧拱肋设置15根圈，这要求在制定初选加固方案时必须侧重横梁与吊杆，吊杆间距5m。全桥共18排拱箱，每排横向吊杆的加固。根据文献[6]的评价准则，所选加固方共7个拱箱。桥面铺装为水泥混凝土路面，桥面宽案的最终决策必须从经济、技术、施工等多重角度进7m，双向2车道。行优选。堂查茎鳌尘垦垦堑