文/新疆維吾爾自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院 賀國峰

近年來我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量不斷增加，尤其是重載車的增加，致使早期修建的公路涵洞出現(xiàn)了一系列的病害問題。然而現(xiàn)有公路涵洞的評價是參考公路橋梁的評價標(biāo)準(zhǔn)，未給出涵洞各部位的權(quán)重值。為了能準(zhǔn)確地對涵洞病害進(jìn)行評價，本文采用層次分析法來確定涵洞各部位所占的權(quán)重。層次分析法（AHP）是一種把定性與定量結(jié)合起來，用決策者的經(jīng)驗和知識來判斷各指標(biāo)之間的相對重要程度，并給出一個合理的權(quán)數(shù)的方法，能處理多層次的復(fù)雜問題。

層次分析法的步驟

構(gòu)建層次分析法的評價模型

將要評價的對象、第一層決策指標(biāo)和第二層決策指標(biāo)等按照它們之間內(nèi)在的邏輯關(guān)系繪出層次結(jié)構(gòu)圖。將要辦理的問題、要處理的事情放在最上面，思考的因素、決策的標(biāo)準(zhǔn)放在下面。對于相鄰的兩層，上一層為目標(biāo)層，下一層為指標(biāo)層。

構(gòu)造判斷矩陣

在構(gòu)造判斷矩陣時，選用Santy建議的一致矩陣法來確定不同指標(biāo)之間的權(quán)重，即把指標(biāo)進(jìn)行兩兩互相對比，采用相對比較值來衡量結(jié)果。

判斷矩陣是表示某一目標(biāo)的所有指標(biāo)相對之間重要性的比較。采用1-9的標(biāo)度方式給出，如表1所示。

表2 隨機(jī)一致性指標(biāo)RI

層次排序及其一致性檢驗

判斷矩陣最大特征根的特征向量，經(jīng)歸一化后記為權(quán)重向量W，進(jìn)行一致性檢驗，有兩個定理。

定理1：n階一致陣的唯一非零特征根為n；定理2：n階正互反陣A的最大特征根, 僅當(dāng)時，A為一致陣。

定義一致性指標(biāo)：CI接近于0，有滿意的一致性。為衡量CI 的大小，引入隨機(jī)一致性指標(biāo) RI，如表2所示。

定義一致性比率：當(dāng)＜0.1時，認(rèn)為能通過一致性檢驗，否則要重新調(diào)整構(gòu)造矩陣A。將下層次計算的權(quán)向量乘以對應(yīng)的上層次的權(quán)重，即可求出下層次對總目標(biāo)的權(quán)重。

公路涵洞綜合質(zhì)量評估

構(gòu)建涵洞層次結(jié)構(gòu)評估模型及專家比較矩陣

以新疆戈壁地區(qū)鋼筋混凝土蓋板明涵為對象，將涵洞的狀態(tài)作為最高層（目標(biāo)層），涵洞的四大部件：蓋板、邊墻、涵底、附屬結(jié)構(gòu)作為準(zhǔn)則層（第一層指標(biāo)），各個部件的病害類型作為指標(biāo)層（第二層指標(biāo)），如圖1所示。向國內(nèi)涵洞專家征求意見，專家給出的比較矩陣如表3所示。

最大特征值對應(yīng)向量

求取各個二級指標(biāo)的權(quán)向量構(gòu)造二級指標(biāo)的評估矩陣，并進(jìn)行求解，得到各個二級指標(biāo)的權(quán)向量為：

表1 1—9的判斷尺

圖1 構(gòu)建涵洞層次結(jié)構(gòu)評估模型

表3 一級指標(biāo)專家評估矩陣

表4 各項指標(biāo)綜合權(quán)重

表5 涵洞調(diào)查情況表

確定總體目標(biāo)評價值

參考《公路橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)》《公路橋梁養(yǎng)護(hù)規(guī)范》將涵洞評定分為一類、二類、三類、四類等級。對新疆戈壁地區(qū)一段10公里的高速公路共29個涵洞進(jìn)行調(diào)查，下表列出了五個涵洞的調(diào)查情況，對照文章所列涵洞病害種類進(jìn)行打分，乘以對應(yīng)的權(quán)重，可得到本涵洞的最終得分以及等級，與當(dāng)?shù)毓肪纸o的資料進(jìn)行對比，兩者結(jié)果基本一致。

結(jié)論

本文構(gòu)建了公路涵洞的綜合評價體系，采取層次分析法來計算新疆戈壁地區(qū)蓋板涵洞典型病害的權(quán)重，并將評價結(jié)果與當(dāng)?shù)毓肪值暮答B(yǎng)護(hù)狀態(tài)進(jìn)行對比，驗證了本方法的有效性，為涵洞病害評價提供了一種更直觀全面的方法。