混凝土桥梁耐久性的多指标时变模型预测法.pdf

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1、桥梁工程器BrldgeEngineering混凝土桥梁耐久性的多指标时变模型预测法苏航，唐颖(天津市市政T程设计研究院，天津300051)摘要：从钢筋混凝土桥梁耐久性的主要影响指标人手，并赋予各指标以时变模型，运用AHP一模糊综合评估的方法建立了耐久性预测的3级模型。通过工程实例对该预测模型进行了验证，从而为今后该类桥梁耐久性的检测评估提供了一种理论参考。关键词：混凝土桥梁；耐久性预测；多指标；时变模型；AHP一模糊综合评估中图分类号：U445．4文献标志码：B文章编号：1009—7767(2叭4)06—0047一04ConcreteBridgeDurabi

2、lityPredictionbyMulti—indexTime—VaI．yingModelSuHang，TangYing混凝土结构耐久性预测的常规方法一般是考虑在某特定指标影响下桥梁耐久性能的变化，即借助经验模型来分析单个因子随时间的变化程度从而确定耐久年限。然而，在桥梁的实际运营过程中，当承载能力满足使用要求时人们更为关心的是桥梁耐久性能的整体状况，显然单指标的时变模型预测方法是达不到这一要求的。1桥梁耐久性AIIP一模糊综合评估1．1基本步骤根据层次分析(AHP)的原理，将混凝土桥梁耐久性的多个影响因素按从属关系分组形成递阶层次结构，确定各层次对象的因素

3、集U={U。，巩，％，⋯，U}，对应的因素权重集A={口，，眈，03，⋯，％l；然后确定评估等级集y={y。，y：，y，，⋯，y。)，参考文献[1]、[2]可将混凝土桥梁耐久性的评估等级划分成5级，即良好、较好、较差、差、危险。在此基础上建立单因素模糊关系矩阵R=(b)栖。式中_为U中因素U对应y中等级y。的隶属关系。选择模糊合成算子，将A与R合成得到评估结果B：B=A·R。(1)式中：“·”为模糊合成算子，钢筋混凝土桥梁的耐久性“1评估以采用运算式6严min{∑哦r和l}为宜。、仁l采用非对称贴近度法分析模糊综合评估结果，按照式(2)可以得到评估结果曰={

4、6。，6：，6。，⋯，6。}与理想目标集D『_(0，1，⋯，0}的贴近度Ⅳ(B，毋)=1一赤委I№(yk)一肋(yk)l‘后。(2)式中：m(y。)为B对应的对象隶属于y。的隶属度。1．2混凝土桥梁耐久性评估模型依据桥梁体系的可分性和相对独立性的基本假定，将钢筋混凝土桥梁分解为上部结构、下部结构、桥面系3个相对独立的结构部分，并梳理各部分问的逻辑关系。可将评估体系分为结构、部件、指标3个层次(为表述方便，每个层次用不同的代码表示)，从而运用AHP一模糊综合评估的方法将钢筋混凝土桥梁的耐久性评估分为3个阶段，即：首先由各指标的评判结果综合评估出对应部件的耐久状

5、况；然后根据各部件的评判结果得到各结构的耐久状况；最后可根据各结构的评判结果综合评估出桥梁整体的耐久状况。具体评估模型见图l。1．3单指标的隶属函数混凝土桥梁耐久性的影响指标包括定量指标(如裂缝宽度、碳化深度等)和定性指标(如冻融损伤、地基冲蚀等)，指标类型不同采用的定级方法也不同。对于定量指标通常采用图2的分级隶属函数法来评定．笔者在分析国内外经验标准的基础上给出了图l评估模型中指标Z1～Z6的分级标准及界限值，见表1。2014卑第6栅(11竹)第32卷啼荭故术47器桥梁工程BrIdgeEnglneering结构层∞部件层(B1指标层∞上部承重部件B1钢筋

6、混凝土桥粱耐久性上部结构(J1)}下部结构(J2)上部——般部件B2二}}‘翼)}l到l薯ll誓!l茎l{票冻融损伤Z7地基冲蚀z8桥面系(J3)霎ll墓ll鑫!!囊!l萋图1桥梁耐久性AHP一模糊综合评估模型表1Z1～Z6的分级标准及界限值照明标志lI(一1．0越秘s∑ox(指标值)图2隶属函数笔者对于定性指标的描述将不采用隶属函数法，而是根据文献f11和f21中的有关规定，直接给出模糊评估等级向量。将单一耐久性指标的模糊综合评价结果进行综合．即可导出模糊评价矩阵。根据层次分析的原理并参考文献『31，比较各指标或部件对结构耐久性的影响程度后，拟定了评估模型

7、中各层次因素的权重判断矩阵。求解判断矩阵并检验结果的一致性后，便可得到因素的权重A。权重A和模糊评价矩阵R确定后，由式(1)求得模糊综合评估结果曰，采用非对称贴近度法对评估结果进行分析可最终确定桥梁的耐久性等级。2多指标时变模型下的耐久性预测2．1选取指标的时变模型桥梁服役期间，结构抗力随时间的增长而衰减，耐48辛荭投术2014No．6(NoV．)v01．32久性指标不断劣化，使用性能和耐久性能也会逐渐下降。笔者搜集了大量有关耐久性指标经时变化的经验模型，并对同一指标的不同经验模型进行了对比分析，整理结果见表2，各模型中参数含义及取值均按照附注文献取用，限于

8、篇幅，笔者不再赘述。对于冻融和地基冲蚀这两项指标．难