大體積混凝土溫控方案評價指標體系研究

摘 要：【目的】選擇合適的大體積混凝土施工溫控方案，有利于大體積混凝土施工過程中的溫度控制，通過構建大體積混凝土溫控方案評價體系，可以較好地實現溫控方案的優選。【方法】本研究探討了大體積混凝土施工溫控方案評價體系中指標的確定方法。結合大體積混凝土施工的特點，選取合適的評價方法，提出采用層次分析法來確定各指標權重，給出指標權重確定的具體步驟，并結合工程實例進行分析論證。【結果】本研究提出的方法可以較好地實現大體積混凝土溫控方案評價指標權重確定。【結論】本研究對類似工程可以起到指導作用，具有一定的工程實用價值。

關鍵詞：大體積混凝土；溫控方案；評價指標；層次分析

中圖分類號：X824? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1003-5168（2023）10-0071-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.010.015

Abstract： [Purposes] The selection of appropriate temperature control scheme for mass concrete construction is conducive to the temperature control during mass concrete construction. The optimization of temperature control scheme can be better achieved by establishing the evaluation system for mass concrete temperature control scheme. [Methods] This study discusses the index determination method in the evaluation system of mass concrete construction temperature control scheme. Combined with the characteristics of mass concrete construction， the appropriate evaluation method is selected， and the analytic hierarchy process is proposed to determine the weight of each index. The specific steps to determine the weight of the index are given， and the analysis and demonstration are carried out with a project example. [Findings] The method proposed in this study can better determine the weight of the evaluation index of mass concrete temperature control scheme. [Conclusions] This study can play a guiding role in similar projects， which has certain practical value in engineering.

Keywords： mass concrete; temperature control scheme; evaluation index; analytic hierarchy process

0 引言

大體積混凝土施工過程復雜，在施工過程中，通常利用溫控方案來獲取較好的施工溫控目標［1-2］。通過選擇合適的溫控方案評價模型、評價方法和評價體系，可以得到較為科學和合理的施工溫控方案［3］。大體積混凝土的溫控方案涉及經濟、工期、技術等多個方面，在進行評價過程中，通過構建多目標評價體系可以系統科學地實現溫控方案的評價［4-5］。本研究旨在探討對于構建的大體積混凝土施工溫控方案和溫控評價體系，如何選擇合適的評價指標，以及如何確定各個指標相應的權重值，從而根據合理的評價指標進行溫控評價，得到相應的評價結論。

1 評價模型

1.1 評價方法選取

通過對溫控方案建立多目標評價體系，其涉及多個目標，針對不同的目標，可以通過多個指標進行衡量，而在確定指標優劣時，往往需要結合經驗進行評價，對于上述評價，一般的數學處理方法難以滿足需要。

在多目標或多影響因素的復雜方案決策情景中，并非完全獨立的各個不同影響因素之間彼此關聯，并且在不同的決策情景中其重要程度也因人因事而異，因此決策者通常無法直接加以判斷選擇。本研究引入基于數據分析的評價優選方法——層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），以便更科學地協助決策者進行判斷和決策。

1.2 層次分析法

層次分析法是美國著名的運籌學家匹茲堡大學教授Thomas L. Saaty在20世紀70年代提出的。首先，決策者按照特征把復雜的系統分解成多個層次；其次，列出各層次的影響要素并利用特定的標度方法對同層次的各要素進行相互比較和打分，最后計算出各個因素對應的權重值，為最優方案評價與選擇提供合理和科學的決策依據［6-8］。

層次分析法是將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法，該方法具有系統、靈活、簡潔的優點。應用層次分析法進行分析決策問題時，首先要把問題條理化、層次化，構造出一個有層次的結構模型，這些層次可以分為三類：最高層（目的層），中間層（準則層），最底層（方案層）。

混凝土的溫控措施評估是一個涉及多層次、多因素、多指標的復雜決策過程。在評估過程中由于主觀的定性評判、一些方法的局限性和受不可定量描述的因素干擾，使得混凝土溫控措施的評估存在極大的不確定性和模糊性。利用層次分析模型可以使評價因素系統化、結構化，從而使得綜合評估溫控方案更為明確。要想使問題得到妥善的應對與解決，保證層次結構的科學性與合理性十分關鍵。同時，要想構建出科學合理的層次結構，需要對實際問題有系統全面的認知。

1.3 指標權重確定方法

層次分析模型的建模過程包括以下5個步驟［9-10］。

1.3.1 建立遞階層次的結構模型。根據遞階層次，建立溫控方案評價體系的結構模型，包括目標、準則和方案三個層次。

1.3.2 構造判斷矩陣。利用本層所有因素與上一層的某單個因素之間的相對重要性，構造判斷矩陣A=（aij）n×n，i，j=1，2，…，n，其中aij為相對重要性的量化值，例如可以采用1-9標度法見式（1）。

1.3.3 計算權向量。首先將判斷矩陣A中的每一列進行歸一化，見式（2）。

然后將歸一化后的判斷矩陣A按行求和并歸一化，見式（3）。

式中：W=（W1，W2，…，Wn）T，代表為所求的特征向量。

1.3.4 層次單排序及一致性檢驗。計算判斷矩陣的特征向量AW，并得出最大特征值λmax，見式（4）。

式中：λmax為矩陣A的最大特征值，（AW）i代表向量AW的第i個分量。

一致性檢驗見式（5）、式（6）。

以上式中：CR為判斷隨機一致性比率；CI為一致性判斷指標；n為矩陣的階數；RI為判斷矩陣的評價隨機一致性指標。當計算所得的CR≤0.1時，可以認為判斷矩陣滿足一致性要求，否則需要調整判斷矩陣，直到滿足條件。

1.3.5 層次總排序及一致性檢驗。層次的總排序從目標層逐層計算至指標層，見式（7）。

式中：ai為準則層的權值，bij為目標層的權值。對總排序的一致性進行檢驗，只有一致性比率≤0.1時總排序具有一致性。

2 實例選擇

工程實例選擇河南省某泵站工程，該泵站泵房底板為大體積混凝土工程，在施工過程中采用大體積混凝土溫控優化方案。根據工程的特點和施工工藝，從經濟合理性等6個準則，材料成本等15個指標，構建溫控綜合評價體系，如圖1所示。

3 指標權重確定

針對構建的評價模型，采用層次分析法確定指標權重，對各指標進行評分，采用調查問卷對6個準則進行評分，本次問卷調研針對不同的專家一共發放了30份問卷，其中，收回有效問卷數據26份，無效問卷數據4份（無效問卷數據主要表現為沒有按照問卷規定的標準進行填寫），其統計數據如圖2所示。

按照上述處理方法，對各指標矩陣的確定見表1至表8。

其中，λmax=5.985 6，CI=0.002 9，CR=0.002 3<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=4.023 9，CI=0.008，CR=0.008 8<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=2.019 8，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=3.057 6，CR=0.049 7<0.1，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=1.938 1，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=1.979 8，CR=0，符合一致性檢驗要求。

其中，λmax=2，CR=0，符合一致性檢驗要求。

表8中，指標層對于目標層的一致性檢驗見式（8）。

式中：αi為準則層的權值；CIi為一致性判斷指標；RIi為判斷矩陣的隨機一致性比率。代入式（8）得CR=0.078<0.1，符合一致性檢驗要求。

4 結語

結合大體積混凝土施工的特點，選取合適的評價方法，有利于合理確定大體積混凝土溫控方案中的各個指標。本研究提出采用層次分析法來確定評價體系中的指標權重，根據工程實例的論證，可以較好地實現大體積混凝土溫控方案評價指標權重的確定，對類似工程可以起到指導作用，具有一定的工程實用價值。

參考文獻：

［1］朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制［M］.北京：水利電力出版社，2012.

［2］LAWRENCE A M，TIA M，FERRARO C C，et al. Effectofearlyage strength oncrackinginmass concrete containing different supplementary cementations materials：experimental and finiteelement investigation［J］. Journal of Materials in Civil Engineering，2014，24（4）：362-372.

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［10］金菊良，魏一鳴，丁晶.基于改進層次分析法的模糊綜合評價模型［J］.水利學報，2004（3）：65-70.

收稿日期：2022-11-22

基金項目：中國博士后科學基金第69批面上項目（277583）。

作者簡介：胡心勇（1987—），男，本科，工程師，研究方向：建設施工。