橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

仇志明

(鐵道部工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站烏魯木齊監(jiān)督站,烏魯木齊 830011)

橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

仇志明

(鐵道部工程質(zhì)量安全監(jiān)督總站烏魯木齊監(jiān)督站,烏魯木齊 830011)

鋼筋混凝土工程質(zhì)量的優(yōu)劣與整體工程的耐久性直接相關(guān)。針對(duì)當(dāng)前橋梁鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)方法主觀性強(qiáng)、效率低等缺陷,結(jié)合已有的研究成果和現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),建立橋梁鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系及“FAD”模型,并結(jié)合塔韓鐵路大罕臺(tái)川特大橋鋼筋混凝土工程,對(duì)該工程鋼筋混凝土質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況吻合,表明該模型適用于實(shí)際工程。

鋼筋混凝土；施工質(zhì)量；評(píng)價(jià)指標(biāo)；“FAD”模型

隨著國(guó)家對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施投資的持續(xù)擴(kuò)大，各類工程在全國(guó)興起了建設(shè)高潮，伴隨而來的是大量的以鋼筋混凝土為結(jié)構(gòu)的橋梁工程。鋼筋混凝土的施工質(zhì)量是影響橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性的主要問題，在結(jié)構(gòu)中起主要作用，鋼筋混凝土工程質(zhì)量的好壞，直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量與使用壽命[1，2]。因此，系統(tǒng)、全面地評(píng)價(jià)鋼筋混凝土施工質(zhì)量，是工程施工管理工作的重要方面[3]。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法，有單因素預(yù)測(cè)、多因素綜合預(yù)測(cè)、模糊數(shù)學(xué)綜合評(píng)判、灰色系統(tǒng)評(píng)價(jià)法等。這些方法在鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)估過程中起到了一定的作用，但由于受人為因素的影響較大，尤其在實(shí)際預(yù)測(cè)過程中不能方便、準(zhǔn)確地操作。鑒于此，基于對(duì)影響以鋼筋混凝土為結(jié)構(gòu)的公路橋梁各因素的全面分析和參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，建立了鋼筋工程混凝土施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。將模糊數(shù)學(xué)(Fuzzy mathematics)、層次比較分析法(Analytic hierarchy process)、德爾菲專家法(Delphi experts method)相結(jié)合，建立了橋梁鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的“FAD”綜合評(píng)價(jià)模型[4]。模糊數(shù)學(xué)善于處理不精確的、模糊的信息，模擬人的綜合判斷推理能力，在定性分析與定量分析之間建立聯(lián)系。層次比較分析法是一種定性分析與定量分析相結(jié)合的系統(tǒng)分析方法。德爾菲專家法是一種在預(yù)測(cè)、決策和技術(shù)咨詢中極為廣泛應(yīng)用的能對(duì)復(fù)雜的決策問題作出群的判斷方法。

1 橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

指標(biāo)體系是進(jìn)行鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)，直接關(guān)系到評(píng)價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。在綜合參考前人已有的研究成果基礎(chǔ)上，考慮滿足工程技術(shù)需要、更加接近現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用的思想指導(dǎo)下，建立了相應(yīng)橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如表1所示。

表1 橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

2 橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)模型的建立

2.1 鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)學(xué)模型

借鑒文獻(xiàn)[4]研究成果，模糊評(píng)判需要達(dá)到的目標(biāo)集為V=(V1，V2，V3)={優(yōu)秀，良好，一般}。一級(jí)模糊綜合評(píng)判因素集(母集)可記為

U={U1，U2，…，Ui，… …Um}

(i=1，2，…，m)

二級(jí)模糊綜合評(píng)判因素集(子集)可記為

U1={U11，U12，…U1j，…，U1k1}

U2={U21，U22，…U2j，…，U2k2}

…… ……

Um={Um1，Um2，…Umj，…，Umkm}

其中Uij表示第i類因素中所包含的第j個(gè)因素。此時(shí)，二級(jí)子集綜合評(píng)判模型為：對(duì)于Ui得到V上關(guān)于f∶ui→F(V)的模糊影射Ui→ (rij1，rij2，rij3)。可得判斷矩陣Ri

其中rij1——第i類因素中第j個(gè)因子對(duì)于目標(biāo)集V中的v1權(quán)重值；

rij2——第i類因素中第j個(gè)因子對(duì)于目標(biāo)集V中v2的權(quán)重值；

rij3——第i類因素中第j個(gè)因子對(duì)于目標(biāo)集V中v3的權(quán)重值。

模糊判斷矩陣中r值有待確定，這里采用層次分析法。具體方法如下。

按成對(duì)比較法方式列出比較矩陣，按左邊列中每一元素與上邊行中元素一一比較的順序進(jìn)行。并規(guī)定其重要程度比不重要程度大很多時(shí)為4，大時(shí)為3，稍大時(shí)為2，同樣時(shí)為1。如表2所示。

表2 成對(duì)比較法方式列出的比較矩陣

注：k，m，p按實(shí)際情況取1，2，3，4。

將該矩陣每個(gè)列的和分別記為c1、c2、c3，然后用每個(gè)列的和除以列中的每一元素，得到一個(gè)歸一化矩陣(表3)。

表3 比較矩陣歸一化矩陣

將上面矩陣的每行求和

Σ1=1/c1+k/c2+k/c2Σ2=1/k/c1+1/c2+p/c3

Σ3=1/m/c1+1/p/c2+1/c3

可得到權(quán)重值

rij1=1/3Σ1rij2=1/3Σ2rij3=1/3Σ3

2.2 德爾菲法確定權(quán)重值

找到各子因素uij相對(duì)于目標(biāo)集V的判斷矩陣R以后，就要確定各因素及其相應(yīng)子因素的權(quán)重集A。這里采用德爾菲(Delphi)專家打分法，由n個(gè)專家獨(dú)立打分。對(duì)于m類因素(i=1，2，…，m)，其權(quán)重集如表4、表5所示。

表4 子因素權(quán)重集

注:api表示第p個(gè)專家對(duì)第i類因素的打分值，api∈ [0，1]。

表5 母因素權(quán)重集

注：apij表示第p個(gè)專家對(duì)第i類因素的第j個(gè)因子的打分值。

由此可確定母集U的權(quán)重集

A1=(a11，a12，… …，a1i，… …，a1m)

A2=(a21，a22，… …，a2i，… …，a2m)

…… …… ……

An=(an1，an2，… …，ani，… …，anm)

子集ui權(quán)重值集

A1i=(a1i1，a1i2，… …，a1ij，… …，a1iki)

A2i=(a2i1，a2i2，… …，a2ij，… …，a2iki)

…… …… ……

Ani=(ani1，ani2，… …，anij，… …，aniki)

2.3 評(píng)判過程

利用多級(jí)模糊綜合評(píng)判法可得到子集綜合評(píng)判

由子集綜合評(píng)判所得到的Ci，可進(jìn)而得到母集綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

2.4 評(píng)價(jià)結(jié)果處理

由多位專家評(píng)價(jià)得到的結(jié)果采用加權(quán)平均法處理，最后得到橋梁結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果

2.5 結(jié)果分析

由以上計(jì)算得出的結(jié)果，按照最大隸屬度原則，找出最大值，即可得出所評(píng)價(jià)的橋梁工程施工階段質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 應(yīng)用實(shí)例

塔韓鐵路大罕臺(tái)川特大橋位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯境內(nèi)，其跨徑為(32+48+32) m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋，梁體采用單箱單室箱形截面，全聯(lián)梁共設(shè)置4道橫隔板，采用懸臂現(xiàn)澆施工，梁段按施工順序劃分為8種27個(gè)梁段。在工程施工階段，針對(duì)混凝土施工質(zhì)量采用本文提出的模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，驗(yàn)證該模型的可行性。

3.1 子因素相對(duì)于目標(biāo)集的隸屬度

采用層次比較分析法，確定模糊判斷矩陣中rij值，由于篇幅所限，以U11對(duì)目標(biāo)集的隸屬度為例，結(jié)果見表6。

表6 U11對(duì)目標(biāo)集的隸屬度

經(jīng)過表(3)的歸一化處理，可以得到r111=0.119 9，r112=0.272 1，r113=0.608 0。用同樣的方法可得到其他因素對(duì)目標(biāo)集的隸屬度。

3.2 子因素權(quán)重的確定

子因素權(quán)重的確定由德爾菲(Delphi)專家打分法確定，共有3位專家，其中一位的打分結(jié)果如下：

A11=(0.10，0.15，0.08，0.12，0.15，0.25，0.15)

A12=(0.2O，0.15，0.15，0.15，0.15，0.15，0.05)

A13=(0.10，0.25，0.2O，0.25，0.10，0.10)

A14=(0.2，0.2，0.1，0.1，0.1，0.1，0.2)

3.3 子因素的綜合評(píng)判

利用式(2)進(jìn)行子因素的綜合評(píng)判，得到如下的結(jié)果

C1=A11R1=(0.141 8，0.308 5，0.549 7)

C2=(0.141 7，0.310 3，0.548 0)

C3=(0.149 5，0.283 0，0.567 6)

C4=(0.127 2，0.303 7，0.569 1)

3.4 母因素的綜合評(píng)價(jià)

專家給出的母因素的權(quán)重A1=(0.2，0.20，0.15，0.15，0.2，0.10)，同時(shí)，通過(3)式得出母集的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果B1=(0.137 0，0.308 1，0.554 5)，同理可求出B2、B3。B2=(0.109 3，0.283 6，0.607 1)，B3=(0.154 2，0.325 4，0.520 4)。

3.5 橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果

采用(4)式計(jì)算出最終的評(píng)價(jià)結(jié)果B=(0.560 1，0.305 9，0.133 9)，根據(jù)最大隸屬度原則，可以認(rèn)定該橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)等級(jí)結(jié)果為“優(yōu)秀”，至此完成了整個(gè)評(píng)價(jià)過程。

4 結(jié)語

針對(duì)橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)問題，建立了由4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，16個(gè)二級(jí)指標(biāo)組成的更加科學(xué)、全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并將模糊數(shù)學(xué)、層次比較分析法、德爾菲專家法相結(jié)合，建立了橋梁工程鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的“FAD”綜合評(píng)價(jià)模型，使評(píng)價(jià)的結(jié)果更加準(zhǔn)確，更有科學(xué)性，并通過實(shí)際工程驗(yàn)證了該模型的可行性，為鋼筋混凝土施工質(zhì)量的評(píng)價(jià)問題提供另一種解決辦法。

[1] 龍玉杰.鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的多元識(shí)別方法[J].混凝土，2012(4)：24-26．

[2] 呂文曉.鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的加權(quán)距離判別模型及應(yīng)用[J].混凝土，2011(8)：37-41．

[3] 馬素芳.淺談工程項(xiàng)目管理中的質(zhì)量控制[J]. 經(jīng)濟(jì)師，2012(2)：290-292．

[4] 金浩，邵鋼，楊培中，金先龍.隧道火災(zāi)安全的“FAD”綜合評(píng)價(jià)模型及其工程應(yīng)用[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào)，2006，26(3)：284-289．

[5] 錢桂楓，程飛.滬杭高速鐵路大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程與技術(shù)創(chuàng)新[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2011(6)：63-66．

[6] 孫樹禮.京滬高速鐵路橋梁工程[J]. 鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008(6)：1-4．

[7] 劉揚(yáng).混凝土斜拉橋施工期的時(shí)變可靠性研究[D]. 長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2005．

[8] 吳文清，陳小剛，李波，等.預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)調(diào)查[J]. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2009(3)：42-48．

[9] 陸盛陽.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量的模糊綜合評(píng)價(jià)[D].南京：東南大學(xué)，2005．

[10] 鄭少瑛，陳靜茹.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)中的應(yīng)用研究[J]. 四川建筑科學(xué)研究，2009(6)：301-303．

[11] 陳菡清.公路隧道初期支護(hù)質(zhì)量檢測(cè)及評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2012．

[12] 梁才.基于Bayes判別理論的鋼筋混凝土施工質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)方法[J].混凝土，2011(5)：50-52．

[13] 張穎紅，黃中偉.鋼筋混凝土施工質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的模糊可變?cè)u(píng)價(jià)模型[J].混凝土，2011(8):45-47．

[14] 張穎紅.鋼筋混凝土施工質(zhì)量評(píng)價(jià)的Fisher判別模型[J].混凝土，2011(4)：134-136．

[15] 仲偉秋，貢金鑫，趙國(guó)藩，等.鋼筋混凝土構(gòu)件質(zhì)量綜合評(píng)判的變權(quán)模型[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003(12)：1452-1454．

Construction Quality Evaluation Model of Reinforced Concrete of Bridge Engineering

QIU Zhi-ming

(Urumqi Supervision Station, Safety and Quality Supervision Center, the Ministry of Railways, Urumqi 830011, China)

The construction quality of reinforced concrete engineering is directly related to the durability of the whole project. In this paper, considering that there were some defects in current quality evaluation methods of reinforced concrete bridge engineering, such as the strong subjectivity and low efficient and so on, based on previous research results and field experience, a construction quality evaluation system of reinforced concrete engineering of bridge and a “FAD” model were established. And then in combination with the reinforced concrete engineering of Dahantaichuan Bridge on Tarangaole-Hanjiachun Railway, the construction quality evaluation for this project was carried out. It can be seen that the evaluation result is in concordance with the field actual situation, so it is practicable to use this evaluation model for actual projects.

reinforced concrete; construction quality; evaluation index; “FAD” model

2013-06-20；

：2013-06-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助(51108220)

仇志明(1963—)，男，高級(jí)工程師。

1004-2954(2014)02-0061-03

TU528.01

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.02.015