層次分析法在橋梁健康監(jiān)測中的應用綜述

龐耀壟

(河北省阜平縣交通局)

1 橋梁健康監(jiān)測

橋梁健康監(jiān)測不只是傳統(tǒng)的橋梁檢測技術的簡單改進,而是運用現(xiàn)代化傳感設備與光電通信及計算機技術,實時監(jiān)測橋梁運營階段在各種環(huán)境條件下的結構響應和行為,獲取反映結構狀況和環(huán)境因素的信息,由此分析結構健康狀態(tài),評估結構的可靠性,為橋梁的管理與維護提供科學依據(jù)。在偶發(fā)事件發(fā)生后,可通過監(jiān)測數(shù)據(jù)識別結構的損傷和關鍵部位的變化,對大橋結構的承載能力和抗風、抗震能力作出客觀的定量的評估。

2 層次分析法簡介

2.1 層次分析法基本原理

層次分析法是多指標綜合評價的一種定量方法,它通過確定同一層次中各評估指標的初始權重,從而將定性因素定量化,在一定程度上檢驗和減少了主觀的影響,使評價更趨于科學化。在橋梁結構健康監(jiān)測評估系統(tǒng)中,層次分析法中的各種因子包括承載能力、應力、變形、結構損傷、混凝土裂縫、混凝土保護層損傷以及鋼筋銹蝕等內容。

2.2 層次分析法在健康監(jiān)測中的基本步驟

層次分析法的工作步驟主要包括以下幾個部分,結合橋梁綜合評估總結如下。

(1)明確問題。

要應用層次分析法,首先要弄清所要研究的問題的目的、要求和所能掌握的原始信息。橋梁結構狀態(tài)評估要求評估方法能對橋梁目前的工作狀態(tài)做出客觀的評價,而評價的依據(jù)是健康監(jiān)測系統(tǒng)提供的有關橋梁狀態(tài)的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(2)確定相關因素。

在明確問題的基礎上,弄清問題涉及到的主要因素。

(3)建立層次結構。在層次結構中復雜問題被分解為人們稱之為元素的組成部分,這些元素在眾多因素中,可按其相互關系分類。按屬性分成若干組,形成不同層次,同一層次的元素作為準則對下一層的某些元素起支配作用,同時又受上層次元素的支配。層次可分為三類:第一類是最高層。它是問題的預定目標,因此也叫目標層。在橋梁技術評估中就是橋梁結構的技術狀態(tài)評估值;第二類是中間層。這一層次包括為實現(xiàn)目標涉及的中間環(huán)節(jié)所需要考慮的準則。中間層可由若干個層次組成,因而有準則和子準則之分,所以中間層也可稱作準則層。第三類是最底層。這一層次包括為實現(xiàn)目標可供選擇的各種措施、決策方案等。因此也稱為方案層。

(4)構造各層的判斷矩陣。

在同一層次上的各因素,按其重要程度劃分成若干等級,賦以定量值一般采用五級定量法,相應的賦值為 1、3、5、7、9,表示一個因素對另一個因素的重要程度,數(shù)字越大表明越重要,如表 1所示。相反,如果要表示一個因素比另一個因素次要,則定量賦值可取上述賦值 1、3、5、7、9的倒數(shù)。有些問題的分級需要較高的精度,五級定量不足以描述清楚,則可用 2、4、6、8四個數(shù)進行內插,成為九級定量法。

表1 分級定量表

2.3 層次分析法在健康監(jiān)測中應用的特點

(1)系統(tǒng)性。

層次分析法能把數(shù)據(jù)、專家意見和分析者的判斷直接有效的結合起來,提供一種全面系統(tǒng)的分析的科學工具。

(2)簡潔性。

層次分析法環(huán)節(jié)一般比較容易完成,相關計算可以僅依靠小型計算機實現(xiàn)。

(3)靈活性。

對于有爭議的和各種現(xiàn)象相互矛盾的復雜問題,層次分析法可以根據(jù)不同需要調整、修改分析過程和分析結果。

(4)實用性。

層次分析法要求的信息少,不需投入太多的人力、物力,所得結果明確,實用范圍廣。

3 結 語

橋梁健康監(jiān)測能幫助人們了解橋梁的服役狀態(tài)及其受力性能,層次分析法則是健康監(jiān)測的有效工具。文章對層析分析法的基本原理及其在橋梁健康監(jiān)測中的應用步驟進行了介紹,為層次分析法提供新的用武之地。

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