張 旭

（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院重慶400074）

模糊綜合評(píng)價(jià)法在橋梁工程評(píng)判中的應(yīng)用

張 旭

（重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院重慶400074）

本文闡述了用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)橋梁工程的技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)評(píng)判的基本原理和方法步驟，并通過(guò)一個(gè)實(shí)際例子詳細(xì)介紹了模糊綜合評(píng)價(jià)方法在橋梁工程評(píng)判中的應(yīng)用，進(jìn)一步說(shuō)明綜合利用多種評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用于橋梁工程評(píng)判的重要性，對(duì)橋梁工程的評(píng)判頗有現(xiàn)實(shí)意義。

模糊數(shù)學(xué)模型；評(píng)判體系；橋梁工程

引言

評(píng)價(jià)方法發(fā)展到目前已有數(shù)十種之多，按評(píng)價(jià)結(jié)果的量化程度分類(lèi)分為定性和定量?jī)深?lèi)；按所采用的理論分類(lèi)分為基于經(jīng)驗(yàn)的、基于數(shù)值和統(tǒng)計(jì)的和基于決策和智能的評(píng)價(jià)方法[1]。這些方法由于來(lái)源于不同的行業(yè)和專(zhuān)業(yè)，因而各有特色，各有其適用對(duì)象，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，各有其局限性。如BP（NNs）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)法是模仿生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能，根據(jù)輸入的信息建立神經(jīng)元，通過(guò)對(duì)給定樣本模式的學(xué)習(xí)或自組織等過(guò)程建立相應(yīng)的非線性數(shù)學(xué)模型，找出輸入與輸出之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而求取問(wèn)題的解決。灰色關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)法GRA是根據(jù)因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相似或相異程度，即“灰色關(guān)聯(lián)度”，來(lái)描述因素間關(guān)系的強(qiáng)弱、大小和次序的一種方法[9]。

怎樣利用這些評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)，滲入于建設(shè)工程的技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)判之中，考慮到安全與危險(xiǎn)其實(shí)是模糊概念，是相對(duì)和辨證統(tǒng)一的；所謂危險(xiǎn)性的大小實(shí)則是對(duì)安全的隸屬度（即取[0，1]區(qū)間作定量判斷），當(dāng)危險(xiǎn)性降至人們可以接受或社會(huì)允許的安全標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就認(rèn)為是安全的[2]。由此出發(fā)，本文擬應(yīng)用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)橋梁工程的技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行評(píng)判介紹。

1 模糊綜合評(píng)價(jià)基本原理

1.1 模糊綜合評(píng)價(jià)的概念

就是通過(guò)一定的模糊數(shù)學(xué)模型，或者說(shuō)以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用模糊關(guān)系合成的原理，將多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值“合成”為一個(gè)整體性的綜合評(píng)價(jià)值[3]。它是對(duì)被評(píng)價(jià)事物隸屬等級(jí)狀況進(jìn)行綜合性評(píng)判的一種方法，也是一種以模糊推理為主的定性與定量相結(jié)合、精確與非精確相統(tǒng)一的分析評(píng)價(jià)方法。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)的基本原理

從影響問(wèn)題的諸因素出發(fā)，首先確定被評(píng)判對(duì)象的因素（指標(biāo)）集和評(píng)價(jià)等級(jí)集；再分別確定各個(gè)因素的權(quán)重及它們的隸屬度向量，獲得模糊評(píng)判矩陣；最后把模糊評(píng)判矩陣與因素的權(quán)向量進(jìn)行模糊合成運(yùn)算，得到模糊評(píng)價(jià)綜合結(jié)果[4]。

1.3 模糊綜合評(píng)價(jià)的特征

（1）模糊性。模糊子集的隸屬度函數(shù)的確定通常是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)[5]，常常帶有主觀性，但模糊性是可以度量的。模糊綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果是一個(gè)集合，而不是一個(gè)點(diǎn)值。

（2）定量性。在定性與定量相結(jié)合方面，通過(guò)一定的模糊數(shù)學(xué)模型將多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)值“合成”為一個(gè)整體性的綜合評(píng)價(jià)值[6]。在精確與非精確相結(jié)合方面，經(jīng)驗(yàn)性評(píng)價(jià)指標(biāo)屬于宏觀評(píng)價(jià)指標(biāo)，缺少具體的可量化測(cè)量工具，只能根據(jù)相關(guān)管理者或?qū)＜医?jīng)驗(yàn)評(píng)分。

（3）多目標(biāo)性、多層次性。建立指標(biāo)分級(jí)體系，是對(duì)多指標(biāo)、多層次進(jìn)行綜合處理。

2 模糊綜合評(píng)價(jià)模型

2.1 單層次(一級(jí))評(píng)價(jià)的模型

2.2 多層次(多級(jí))評(píng)價(jià)的模型

從最低層次的因素開(kāi)始，分別進(jìn)行初級(jí)、二級(jí)、三級(jí)……評(píng)判。

3 模糊綜合評(píng)價(jià)步驟

確定因素集（指標(biāo)體系集）U={u1，u2，…，un}。

確定評(píng)語(yǔ)集V={v1，v2，…，vn}={好，較好，中等，較差，差}或V={10分，8分，6分，4分，2分}。

確定各指標(biāo)ui中隸屬于V中評(píng)語(yǔ)的隸屬度rij，構(gòu)造準(zhǔn)則層B的各級(jí)評(píng)判分矩陣Ri。

確定各級(jí)評(píng)判權(quán)重ak，并對(duì)每一個(gè)ui，分別作出綜合決策（歸一化處理）。

系統(tǒng)分級(jí)和系統(tǒng)總的綜合評(píng)判，選擇評(píng)價(jià)適宜的合成算子，將A與R合成。

對(duì)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)論進(jìn)行分析處理，并作結(jié)果說(shuō)明。

4 模糊綜合評(píng)價(jià)舉例

用模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)某鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋的技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行二級(jí)評(píng)判，過(guò)程如下：

4.1 分析該梁式橋的評(píng)判體系

圖1 橋梁評(píng)價(jià)體系

由圖1得到該橋梁技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)評(píng)判的因素集U= {U1，U2，U3，U4}；U1={u11，u12，u13，u14}；U2={u21，u22，u23，u24}；U3= {u31，u32}；U4={u41，u42，u43，u44}。

4.2 確定評(píng)判等級(jí)集

V={v1，v2，v3，v4，v5}={優(yōu)，良，中，差，很差}

4.3 確定Ui中隸屬于V中的隸屬度rij，構(gòu)造準(zhǔn)則層B的分矩陣Ri

采用10位專(zhuān)家評(píng)委評(píng)分法確定U1隸屬度rij，歸一化處理后結(jié)果如表1。

表1 不同因素的隸屬度

按10位專(zhuān)家評(píng)委評(píng)分法同樣可以確定U2、U3、U4隸屬度rij。據(jù)上表得到因素Ui與評(píng)語(yǔ)Vi間的模糊關(guān)系Ri，即模糊關(guān)系矩陣如下：

4.4 參照橋梁評(píng)判有關(guān)技術(shù)規(guī)程，建立評(píng)判因素權(quán)重集

4.5 選擇評(píng)判適宜的合成算子，將Ai與Ri合成，作系統(tǒng)分級(jí)和系統(tǒng)總的綜合評(píng)判

取M(●,⊕)算子

歸一化處理后得：

其和為1，無(wú)須歸一化處理。

其和為1，無(wú)須歸一化處理。

4.6 作出結(jié)論，說(shuō)明結(jié)果

上述計(jì)算說(shuō)明專(zhuān)家評(píng)委對(duì)該橋梁技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)評(píng)價(jià)為優(yōu)、良、中等、差和很差，分別為23.6﹪、42﹪、22.3﹪、10.5﹪和1.6﹪。

若賦值優(yōu)為95分，良為85分，中等為65分，差為45分，很差為35分，該橋梁技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)得分。

E=95×23.6﹪+85×42﹪+65×22.3﹪+45×10.5﹪+ 35×1.6﹪=77.9分,按優(yōu)≥95，95＞良≥85，85＞中≥65，65＞差≥45，很差＜30等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，評(píng)定為中等水平。

若參照DB29-147-2005《天津市城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程》[8]規(guī)定的BFI和BCI評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)所劃分的5個(gè)狀態(tài)等級(jí)和養(yǎng)護(hù)規(guī)定，如表2、表3所示：

表2 橋梁功能適應(yīng)性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

表3 橋梁技術(shù)狀態(tài)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

A級(jí)：完好狀態(tài)90≤BCI技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)≤100，日常保養(yǎng)；

B級(jí)：良好狀態(tài)80≤BCI技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)＜90，日常保養(yǎng)和小修；

C級(jí)：合格狀態(tài)65≤BCI技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)＜80，專(zhuān)項(xiàng)檢測(cè)后保養(yǎng)、小修或中修；

D級(jí)：不合格狀態(tài)50≤BCI技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)＜65，檢測(cè)評(píng)估后，進(jìn)行中修或大修；

E級(jí)：危險(xiǎn)狀態(tài)BCI技術(shù)狀況和運(yùn)行狀態(tài)＜50，檢測(cè)評(píng)估后，進(jìn)行大修、加固或改建。

則該橋梁應(yīng)予以中修。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜合評(píng)價(jià)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于我國(guó)建設(shè)工程領(lǐng)域，并且發(fā)揮著巨大的作用與效益。雖然模糊綜合評(píng)價(jià)是一種理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的活動(dòng)，用專(zhuān)家評(píng)委評(píng)分法確定隸屬度,要求專(zhuān)業(yè)齊全，對(duì)評(píng)價(jià)者的綜合素質(zhì)要求較高，具體操作過(guò)程較為復(fù)雜，但借助于計(jì)算機(jī)程序既可以簡(jiǎn)單化計(jì)算，又可以避免專(zhuān)家評(píng)分人為因素，利用計(jì)算機(jī)程序開(kāi)發(fā)適合不同用途的綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)，將多種評(píng)價(jià)方法滲入于建設(shè)工程評(píng)判中來(lái)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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[9]鄧聚龍.灰色系統(tǒng)理論教程[M].武漢∶華中理工大學(xué)出版社,1990.3-12.

Application of Fuzzy Comprehensive Evaluation in Bridge Engineering Estimation

Based on fuzzy comprehensive evaluation,according to an example of the method of evaluating bridge technical condition and running condition,the author of this paper first introduced the application of fuzzy comprehensive evaluation method in assessment of bridge engineering,and then further explained the advantages of the application of multi-type evaluation method in evaluation of bridge engineering.The effective method supported by case studies in evaluation of bridge engineering has been demonstrated for the references of the potential readers.

fuzzy mathematical model;evaluation system;bridge engineering

U447

A

1671-9107（2011）10-0012-04

重慶交通大學(xué)研究生教育創(chuàng)新基金項(xiàng)目(2010(上)第6號(hào))

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.10.012

2011-05-29

張旭（1984-），男，湖北荊門(mén)人，碩士研究生，主要從事工程力學(xué)和結(jié)構(gòu)工程方面的研究。