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模糊數學(xué)在橋梁檢測中的影響研究
更新時間:2021-04-10 17:51
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伴隨著我國經濟(jì)社會的迅猛發展, 橋梁工程(chéng)以占取略(luè)小的空間從而實(shí)現極大的交通過往, 成為我國經濟建設中重中之重。然而在取得驕人成(chéng)績的同時, 建設過程(chéng)中存在的問題隨著時間(jiān)的積累逐漸的暴露出來, 公路橋梁安全質量事故也開始進入人們的視野。本文通過在橋梁檢測中對影響橋梁(liáng)安全的(de)眾多因素進行模糊(hú)數學研究, 可以準確的得出該橋梁(liáng)整體安全狀況, 為(wéi)橋梁後期運營及加固提供科學依據。

  關鍵詞:模糊數學; 橋梁檢測; 模糊測(cè)度;

模糊數學

  橋梁的(de)安全性更多指的是(shì)橋梁具備的一(yī)種能力, 眾所周知橋(qiáo)梁會承受恒載、荷載、以及其他荷載等等(děng), 橋梁的安全(quán)性就是在這些荷載作用下依舊可以正常工作不造成事故的能力。橋梁檢測(cè)的目的就是對橋梁進行(háng)安(ān)全評定並(bìng)找到橋梁(liáng)的缺陷和損失的(de)主要原因。橋梁檢測是消除交通安全隱患, 測試橋梁承載力的有效途徑, 是獲得橋梁實際工作狀態的唯一方法[1]。

  1 模(mó)糊數學(xué)

  1.1 模糊數學的背景

  生活中的許多事物, 都或多或少的存在著模糊性和混淆不清的性質(zhì)。“模(mó)糊”的概念是最微妙和難以捉(zhuō)摸的, 但往往(wǎng)是熟悉的, 最重要的, 但它有一個非常明確的定義在現代數學。但是所為"模糊”有兩種含義, 一是恍似關係、一是佛似關係[2]。模糊理論(lùn)的(de)概念強調用模糊(hú)邏輯來描(miáo)述(shù)現實生(shēng)活中事物的層次, 以補償古(gǔ)典邏輯 (二值邏(luó)輯) 不能(néng)對不標準定義事物邊界進行描述的缺點。人類(lèi)的語言在(zài)表達上很模糊。用“是非”、“好”或“壞”來描述世界的科學問題是(shì)不可能的。模糊理論定義模糊、模糊集、事件 (事(shì)件) 的(de)概念屬於(yú)這一組(zǔ)層次 (成員) , 並得到量化和量化級別 (成員(yuán)) , 來處理問題[3]。

  1.2 模糊綜合層次評(píng)判法

  FAHP評價(jià)法是一種將(jiāng)模糊綜合評判法 (Fuzzy Comprehensive evalsuation, FCE) 和層次分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP) 相結合的評價方法, 在評(píng)價體係中(zhōng), 績(jì)效評價(jià)有著廣泛的應用, 係統(tǒng)優化、評(píng)價的定性和定量模型, 一般是首先用層(céng)次分析法確定(dìng)因素, 然後用模糊綜合評價確(què)定評價結果。模糊分(fèn)析方(fāng)法(fǎ)是(shì)基於層次分(fèn)析(xī)法的。它們相(xiàng)互集成, 具有(yǒu)很好的可靠性[4]。對模糊綜合評價通常(cháng)按以下步驟(zhòu)進行:

  (1) 確定因素集 (2) 確定評(píng)判集 (3) 進行單因(yīn)素(sù)評判得 (4) 構造綜合評判矩陣

  2 工程實例

  2.1 工程概況

  瑞祥大街黃(huáng)花溝橋位於保定市瑞祥大街與河堤路交叉口北側, 建於2014年, 根據委(wěi)托方提(tí)供的資料, 該橋全長為37.8m, 橋梁跨徑形式為2×5+1—20+2×5m鋼筋混凝土(tǔ)組合拱結構, 上部拱圈厚度為0.5米, 跨徑為20米。根據保定市城市防洪規劃, 該橋防(fáng)洪標準(zhǔn)為50年一遇, 橋(qiáo)梁設計水位為18.12米。

  2.2 橋梁安全性評價體係的建立

  在橋梁的檢測過程中, 橋梁安全評價(jià)涉(shè)及諸多因素(sù), 不(bú)可能或不必要對所有因素進行科(kē)學的評價, 並結(jié)合橋梁(liáng)安全風險因素集的實際工程因素進行綜合評價。首先, 目標係統的分析, 確定了影響橋梁安全的幾個因素, 然後找出各因素水平因素的影響下, 逐步形成(chéng)層次(cì)結構。本文選取橋梁的上部(bù)結構、下部結構以及橋麵係三個(gè)主(zhǔ)要部分建(jiàn)立一級因素集, 其下屬各(gè)部分建立二級因素集如下所示。

  橋麵係W12={橋麵(miàn)鋪裝, 伸縮縫, 人行道及護欄, 排水(shuǐ)係統, 照明}

  依據《城市橋梁養護技(jì)術規(guī)範》對Ⅱ~Ⅴ橋梁技術狀況評(píng)定標準分(fèn)為五種。A級完好狀態 (BCI達到90-100) , B級良狀態(tài) (BCI達到80-89) , C級(jí)為合格狀態 (BCI達到66-79) , D級為不合格狀態 (BCI達到50-65) , E級為危險狀態 (BCI小於(yú)50) , 對於處於不(bú)同(tóng)等級的(de)橋梁有相應處理(lǐ)應對措施。由(yóu)此確定橋梁安(ān)全評定等級評判集v 1, v 2, v 3, v 4, v5的分值為90, 80, 70, 60, 50。

  2.3 對橋梁檢測結果進行(háng)綜合評判

  在橋梁安全性(xìng)評價體係建立後(hòu), 一級元素1W, 對二級元(yuán)素W11W12W13有著支配作用, 對於支配下的兩兩元素進行比較可以(yǐ)得出哪(nǎ)個風險更大, 同樣需要用數字表達出來(lái)。根據相應的計算規則, 通(tōng)過專家對(duì)各指標的相對重(chóng)要性得分可以得出模糊判斷矩陣, 模糊判斷(duàn)矩陣確定評價的質量直接相關, 所以我們應該選擇的行業(yè)經驗的專家有責任做出判斷。

  通過現場技術人員的專業檢測之(zhī)後, 根據(jù)真實的檢測結果, 經(jīng)過技術專(zhuān)家的專業綜合評定可以(yǐ)得出各個層麵對應的判斷矩陣(zhèn)為:

  各個層麵對應的排序權值為:

  由(yóu)以上數據可以得出該(gāi)橋最終評判結果向量(liàng)A={0.413, 0.533, 0.054, 0, 0}

  2.4 得出評(píng)判結果(guǒ)

  通過對該橋目前整體質量進行了調查, 檢測(cè)發現橋麵平(píng)整(zhěng), 路麵完好, 橋下拱頂存在微小裂縫, 拱圈鋼筋保護層(céng)厚(hòu)度良好, 不(bú)存在露筋(jīn)現象。北側護坡損壞嚴(yán)重, 南側護坡保護完整。東北側橋台存在一定程度的破壞(huài), 其他側橋台保護完好。總體外觀情況良好, 滿足規範(fàn)使用要求。根據最大隸屬度原則以(yǐ)及各個等級對應的(de)分值可以得出該橋的安全度分值為83.59分, 從而確定該橋處於B級良好狀態(tài), 應(yīng)進行日常保養(yǎng)和小修。

  3 結語

  這幾年, 我國交通規劃的完善以及運輸業的快速發展, 將帶動大量橋(qiáo)梁建設, 橋梁(liáng)的安全問題逐漸成為橋梁行業焦(jiāo)點問題(tí), 公路橋梁安全已成為影響民生, 國民經(jīng)濟發展的關鍵。橋梁檢測(cè)是消除橋梁(liáng)的安全問題避免安全事故(gù)發生的(de)有效途徑, 通過(guò)模糊數學(xué)在橋梁檢測中的應(yīng)用, 對橋梁檢測的(de)結果有了一個係統(tǒng)化的(de)梳理, 通過結合模糊數學理(lǐ)論可(kě)以全麵(miàn)、精確、方便的得出橋梁(liáng)安(ān)全度的綜合評判, 準確的反映處橋梁(liáng)當前所處的(de)狀態以及所麵臨的風險, 位橋梁在日後的運營加固提供了準確而有效的依據。

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