陳瑞敏 楊廒葆

（河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院 河南焦作 454000）

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，旅游業(yè)得到了快速發(fā)展，旅游景區(qū)也修建起了各式各樣的棧道，因受各種因素的影響，棧道的結(jié)構(gòu)安全性就顯得尤為重要。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于旅游棧道安全性評(píng)估的研究較少，公開(kāi)發(fā)表的有關(guān)文獻(xiàn)資料極少。李建厚[1]針對(duì)龍門(mén)石窟棧道的安全性進(jìn)行了研究，總結(jié)了影響棧道安全性的各種因素，并提出了詳細(xì)的評(píng)估技術(shù)路線；葉增平[2]根據(jù)九龍漈風(fēng)景區(qū)內(nèi)鋼棧道結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提出了棧道安全評(píng)價(jià)應(yīng)包括棧道沿線地質(zhì)條件與依附巖體、棧道剛架與依附巖體連接支座、棧道剛架自身結(jié)構(gòu)和棧道附屬結(jié)構(gòu)等內(nèi)容；宋建學(xué)等[3]根據(jù)棧道結(jié)點(diǎn)連接方式的不同，建立懸挑式、立柱式和斜柱式棧道力學(xué)分析模型，通過(guò)對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)最大彎矩和剪力在水平橫梁上，最大軸力在斜支撐上，并結(jié)合工程實(shí)例證實(shí)了該模型的適用性；林坤[4]分析了棧道力學(xué)模型，計(jì)算實(shí)際荷載作用下桿件的承載力，并對(duì)棧道進(jìn)行了檢測(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果評(píng)價(jià)了棧道的安全性；李木子[5-6]對(duì)木棧道試件進(jìn)行了凍脹試驗(yàn)，得到了試件進(jìn)行反復(fù)凍融易失穩(wěn)的結(jié)論；龍玉鳳等[7-8]對(duì)莫高窟棧道混凝土劣化現(xiàn)狀進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)試。文章采用不確定型層次分析法對(duì)棧道進(jìn)行安全評(píng)估，建立了評(píng)估模型，并通過(guò)工程實(shí)例證實(shí)了此方法的可行性。

1 不確定型層次分析法理論研究

1.1 棧道安全評(píng)估的具體步驟

采用AHP評(píng)估棧道安全性的步驟如下：

（1）建立棧道評(píng)估的遞階層次模型。在評(píng)估模型的同一層次上放置的評(píng)估指標(biāo)應(yīng)是對(duì)棧道安全狀態(tài)影響程度相近或聯(lián)系比較緊密的，通過(guò)這樣的方法可以確定評(píng)估指標(biāo)體系，從而建立多層次關(guān)系評(píng)估模型，每一層上放置的評(píng)估指標(biāo)不能超過(guò)9個(gè)。

（2）構(gòu)造區(qū)間判斷矩陣。采用表1的標(biāo)度尺對(duì)同一層已經(jīng)兩兩比較過(guò)的指標(biāo)進(jìn)行賦值，這樣就構(gòu)造出了判斷矩陣A：A=（aij）n×n。如表2所示，判斷矩陣A只需寫(xiě)出上三角元素，因?yàn)锳的下三角元素與上三角元素互為倒數(shù)。

表1 1~9標(biāo)度尺

表2 區(qū)間判斷矩陣A

（3）進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。各層每個(gè)指標(biāo)在該層的權(quán)重可以通過(guò)每一層的區(qū)間判斷矩陣計(jì)算出，最終得

圖1 等級(jí)隸屬度函數(shù)

到權(quán)重為W=（w1，w2，wi…，wn），其中wi為第i個(gè)因素Ui所對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

（4）建立評(píng)估等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。本文建立的評(píng)估等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)規(guī)范確定，主要分為狀態(tài)良好、較好、較差、壞、危險(xiǎn)5個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)集為V=（v1，v2，v3，v4，v5）。

（5）建立指標(biāo)的隸屬度函數(shù)。棧道評(píng)估的遞階層次模型確立后，根據(jù)文獻(xiàn)[9]建立了適用于本文棧道的評(píng)估等級(jí)隸屬度函數(shù)，如圖1所示。

（6）模糊綜合評(píng)估。先采用文獻(xiàn)[10]的方法將底層評(píng)語(yǔ)進(jìn)行無(wú)量綱化處理，之后再進(jìn)行模糊化處理，得到模糊矩陣R=（rij）n×5，其中rij為第i個(gè)指標(biāo)在評(píng)語(yǔ)集里對(duì)應(yīng)第j個(gè)等級(jí)的比重，可以反映該指標(biāo)所屬的狀態(tài)等級(jí)。上層指標(biāo)評(píng)估結(jié)果由每層各指標(biāo)模糊矩陣與本層指標(biāo)權(quán)重相乘得到，經(jīng)過(guò)計(jì)算最終得到棧道評(píng)估結(jié)果。模糊綜合評(píng)估的公式如下：

1.2 最優(yōu)傳遞矩陣法計(jì)算判斷矩陣指標(biāo)權(quán)重

判斷矩陣指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要通過(guò)一系列的計(jì)算過(guò)程，包括：先拆分判斷矩陣A為兩個(gè)獨(dú)立矩陣，然后將兩個(gè)獨(dú)立的矩陣轉(zhuǎn)化為反對(duì)稱(chēng)矩陣 B，再將反對(duì)稱(chēng)矩陣化為最優(yōu)矩陣 C，最后化為一致性矩陣A*，才能得到指標(biāo)權(quán)重區(qū)間，取其平均值作為各指標(biāo)權(quán)重。具體的過(guò)程如下：

（1）先由專(zhuān)家對(duì)各評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分析，比較出各層評(píng)估指標(biāo)兩兩的重要性，根據(jù)比較的結(jié)果構(gòu)造出區(qū)間數(shù)判斷矩陣

（3）令B=lnA=(ln aij)n×n化為反對(duì)稱(chēng)矩陣，則B為A的反對(duì)稱(chēng)區(qū)間矩陣；

（6）將A*歸一化，采用下式計(jì)算指標(biāo)權(quán)重：

2 工程評(píng)估實(shí)例

采用不確定型層次分析法對(duì)某景區(qū)一混凝凝土棧道安全性進(jìn)行評(píng)估，棧道的遞階層次模型如圖 2所示。專(zhuān)家構(gòu)造的一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣如表3所示。

圖2 棧道遞階層次模型

表3 專(zhuān)家建立的一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣

由表3建立不確定型判斷矩陣如下：

由1.2§計(jì)算得，一級(jí)指標(biāo)權(quán)重區(qū)間分別為：U1=[0.740，0.772]，U2=[0.056，0.054]，U3=[0.204，0.173]，則一級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量U=[0.756，0.055，0.189]。同理可得二級(jí)指標(biāo)權(quán)重向量分別為：U1=[0.615，0.274，0.078，0.033]；U2=[0.631，0.231，0.088，0.050]；U3=[0.721，0.222，0.057]。再計(jì)算出評(píng)估結(jié)果，具體過(guò)程表4、表5。

表4 二級(jí)模糊評(píng)估過(guò)程

表5 一級(jí)模糊評(píng)估過(guò)程

最后得到整個(gè)棧道評(píng)估結(jié)果：根據(jù)最大隸屬度鄰近判別法（0.937），棧道整體狀態(tài)良好，但仍需要加強(qiáng)對(duì)棧道的日常檢修與維護(hù)。該評(píng)估結(jié)果基本與專(zhuān)家的評(píng)估一致，驗(yàn)證了不確定性層次分析法在棧道安全評(píng)估中應(yīng)用的可行性。

3 結(jié)論

（1）在對(duì)棧道的安全性進(jìn)行評(píng)估時(shí)，應(yīng)用不確定型層次分析法可以準(zhǔn)確的評(píng)判棧道的安全性，該方法對(duì)于影響棧道安全性的各因素能夠全面的考慮。通過(guò)所建立的棧道安全評(píng)估體系，可以對(duì)棧道所存在的問(wèn)題及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并解決，有利于確保棧道在使用過(guò)程中結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，可以有效的保障棧道的安全和延長(zhǎng)棧道的使用壽命。

（2）將不確定性層次分析法運(yùn)用到實(shí)際棧道工程中，通過(guò)一系列的計(jì)算得到了棧道的安全等級(jí)，該結(jié)果與專(zhuān)家所評(píng)估的基本一致，驗(yàn)證了該方法在棧道安全評(píng)估中的可行性，為其他類(lèi)似工程的安全評(píng)估提供了理論依據(jù)。