仇志明

(鐵道部工程質量安全監(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量評價模型

仇志明

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

鋼筋混凝土工程質量的優(yōu)劣與整體工程的耐久性直接相關。針對當前橋梁鋼筋混凝土施工質量評價方法主觀性強、效率低等缺陷,結合已有的研究成果和現(xiàn)場經驗,建立橋梁鋼筋混凝土施工質量評價指標體系及“FAD”模型,并結合塔韓鐵路大罕臺川特大橋鋼筋混凝土工程,對該工程鋼筋混凝土質量進行評價,評價結果與現(xiàn)場實際情況吻合,表明該模型適用于實際工程。

鋼筋混凝土；施工質量；評價指標；“FAD”模型

隨著國家對基礎設施投資的持續(xù)擴大，各類工程在全國興起了建設高潮，伴隨而來的是大量的以鋼筋混凝土為結構的橋梁工程。鋼筋混凝土的施工質量是影響橋梁結構安全和耐久性的主要問題，在結構中起主要作用，鋼筋混凝土工程質量的好壞，直接影響整個工程的質量與使用壽命[1，2]。因此，系統(tǒng)、全面地評價鋼筋混凝土施工質量，是工程施工管理工作的重要方面[3]。

目前國內外有關鋼筋混凝土施工質量評價的方法，有單因素預測、多因素綜合預測、模糊數(shù)學綜合評判、灰色系統(tǒng)評價法等。這些方法在鋼筋混凝土施工質量評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，尤其在實際預測過程中不能方便、準確地操作。鑒于此，基于對影響以鋼筋混凝土為結構的公路橋梁各因素的全面分析和參考大量文獻的基礎上，建立了鋼筋工程混凝土施工質量的評價指標體系。將模糊數(shù)學(Fuzzy mathematics)、層次比較分析法(Analytic hierarchy process)、德爾菲專家法(Delphi experts method)相結合，建立了橋梁鋼筋混凝土施工質量評價的“FAD”綜合評價模型[4]。模糊數(shù)學善于處理不精確的、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合的系統(tǒng)分析方法。德爾菲專家法是一種在預測、決策和技術咨詢中極為廣泛應用的能對復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量評價指標體系的建立

指標體系是進行鋼筋混凝土施工質量評價的重要基礎，直接關系到評價結果的科學性和準確性。在綜合參考前人已有的研究成果基礎上，考慮滿足工程技術需要、更加接近現(xiàn)場實用的思想指導下，建立了相應橋梁工程鋼筋混凝土施工質量評價指標體系，如表1所示。

表1 橋梁工程鋼筋混凝土施工質量評價指標

2 橋梁工程鋼筋混凝土施工質量評價模型的建立

2.1 鋼筋混凝土施工質量評價的數(shù)學模型

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

U={U1，U2，…，Ui，… …Um}

(i=1，2，…，m)

二級模糊綜合評判因素集(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個因素。此時，二級子集綜合評判模型為：對于Ui得到V上關于f∶ui→F(V)的模糊影射Ui→ (rij1，rij2，rij3)?？傻门袛嗑仃嘡i

其中rij1——第i類因素中第j個因子對于目標集V中的v1權重值；

rij2——第i類因素中第j個因子對于目標集V中v2的權重值；

rij3——第i類因素中第j個因子對于目標集V中v3的權重值。

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行。并規(guī)定其重要程度比不重要程度大很多時為4，大時為3，稍大時為2，同樣時為1。如表2所示。

表2 成對比較法方式列出的比較矩陣

注：k，m，p按實際情況取1，2，3，4。

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

可得到權重值

rij1=1/3Σ1rij2=1/3Σ2rij3=1/3Σ3

2.2 德爾菲法確定權重值

找到各子因素uij相對于目標集V的判斷矩陣R以后，就要確定各因素及其相應子因素的權重集A。這里采用德爾菲(Delphi)專家打分法，由n個專家獨立打分。對于m類因素(i=1，2，…，m)，其權重集如表4、表5所示。

表4 子因素權重集

注:api表示第p個專家對第i類因素的打分值，api∈ [0，1]。

表5 母因素權重集

注：apij表示第p個專家對第i類因素的第j個因子的打分值。

由此可確定母集U的權重集

A1=(a11，a12，… …，a1i，… …，a1m)

A2=(a21，a22，… …，a2i，… …，a2m)

…… …… ……

An=(an1，an2，… …，ani，… …，anm)

子集ui權重值集

A1i=(a1i1，a1i2，… …，a1ij，… …，a1iki)

A2i=(a2i1，a2i2，… …，a2ij，… …，a2iki)

…… …… ……

Ani=(ani1，ani2，… …，anij，… …，aniki)

2.3 評判過程

利用多級模糊綜合評判法可得到子集綜合評判

由子集綜合評判所得到的Ci，可進而得到母集綜合評價結果

2.4 評價結果處理

由多位專家評價得到的結果采用加權平均法處理，最后得到橋梁結構鋼筋混凝土施工質量評價等級結果

2.5 結果分析

由以上計算得出的結果，按照最大隸屬度原則，找出最大值，即可得出所評價的橋梁工程施工階段質量評價結果。

3 應用實例

塔韓鐵路大罕臺川特大橋位于內蒙古鄂爾多斯境內，其跨徑為(32+48+32) m的預應力混凝土連續(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個梁段。在工程施工階段，針對混凝土施工質量采用本文提出的模型進行評價，驗證該模型的可行性。

3.1 子因素相對于目標集的隸屬度

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對目標集的隸屬度為例，結果見表6。

表6 U11對目標集的隸屬度

經過表(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目標集的隸屬度。

3.2 子因素權重的確定

子因素權重的確定由德爾菲(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 子因素的綜合評判

利用式(2)進行子因素的綜合評判，得到如下的結果

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 母因素的綜合評價

專家給出的母因素的權重A1=(0.2，0.20，0.15，0.15，0.2，0.10)，同時，通過(3)式得出母集的綜合評價結果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量評價結果

采用(4)式計算出最終的評價結果B=(0.560 1，0.305 9，0.133 9)，根據最大隸屬度原則，可以認定該橋梁工程鋼筋混凝土施工質量的評價等級結果為“優(yōu)秀”，至此完成了整個評價過程。

4 結語

針對橋梁工程鋼筋混凝土施工質量的評價問題，建立了由4個一級指標，16個二級指標組成的更加科學、全面的評價指標體系，并將模糊數(shù)學、層次比較分析法、德爾菲專家法相結合，建立了橋梁工程鋼筋混凝土施工質量評價的“FAD”綜合評價模型，使評價的結果更加準確，更有科學性，并通過實際工程驗證了該模型的可行性，為鋼筋混凝土施工質量的評價問題提供另一種解決辦法。

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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

國家自然科學基金資助(51108220)

仇志明(1963—)，男，高級工程師。

1004-2954(2014)02-0061-03

TU528.01

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.02.015