重庆交通大学 土木工程学院 重庆 400074
摘要：因经济飞速发展，交通量和桥梁载重也随着增大，但在役混凝土拱桥的技术标准与大交通量不匹配，且伴随使用时间出现各种病害情况，为解决交通堵塞和在役混凝土拱桥的使用安全性，对混凝土拱桥加固或拆除评估体系进行研究，采用层次分析法建立指标体系，根据指标重要性引入常权与变权建立权重体系，最后利用模糊综合评价法逐级评判。
关键词：在役混凝土拱桥；评估指标；权重体系
前言
随着西部大开发，交通基础设施飞速发展，混凝土拱桥作为一种新兴的桥型，以其充分利用材料、地质条件、美观的特点，迅速在我国桥梁工程中占有一席之地。尤其是在云贵川等多山区地段，混凝土拱更具有得天独厚的优势。但随着经济高速发展，在大交通量和超载作用下，双曲拱桥、混凝土桁架拱桥这两类桥梁因结构本身的先天不足、长期重荷、大交通量等作用出现病害以及不能满足当地交通通行量，因而对混凝土拱桥加固或拆除评估指标体系的研究有重要意义。
1混凝土拱桥状态评估指标构成
1.1温度对钢管混凝土拱的影响
影响桥梁状态的因素很多，包括设计、施工、材料等因素，以及自然环境、外界作用等因素，这些因素往往又相互作用相互影响，使得桥梁状态评估工作变得更加复杂。合理的桥梁状态评估指标构成是评估结果准确与否的关键所在。
桥梁评估指标构成一般应遵循下列原则[1]：完整性，指标体系必须全面反应桥梁结构状态；相对独立性，桥梁结构作为一个整体，评估指标间通常具有关联性，因而选取评估指标时要尽可能的相互独立，避免相互包容；客观性，评估指标要客观反应桥梁的状态，不能因为某些主观原因影响到各种指标的客观评价；代表性，所有指标应具有代表性；可操作性 [2][3]；便捷性，在完整性原则的前提下，用尽可能少的指标。
2钢筋混凝土拱桥状态评估体系
基于层次分析法，建立混凝土拱桥加固或拆除的评估体系（包含指标体系和权重体系）；确定评估体系中各层评估指标的评判标准；采用合适的隶属函数﹐自下而上逐级评判各评估层的状态，最终获得混凝土拱桥加固或拆除的总体状态。主要步骤如下：
（1）建立钢筋混凝土拱桥加固或拆除的评估指标体系。
（2）建立钢筋混凝土拱桥加固或拆除的评估权重体系。
（3）计算底层指标评判标准。
（4）经无量纲化处理后将分值中最小数据做评估标准。
（5）选取合适的隶属函数，建立底层评估指标的评价矩阵，从而确定其权重集。
（6）进行模糊综合评判。
2.1建立评估体系
钢筋混凝土拱桥由主拱圈、横向联系、桥面系、墩台基础及附属设施组成，体系复杂，结合混凝土拱桥的构造、受力和施工特点，考虑对混凝土拱桥评估加固或拆除的因素众多且相互之间存在一定的关联性，故对其进行筛选精简。为了科学、全面掌握结构的健康状态，在满足上述六项原则的要求下，基于层次分析法，建立混凝土拱桥加固或拆除的评估指标体系，如图1所示。混凝土拱桥技术状况评定等级为Ⅲ类时可加固或拆除部分构件，技术评定等级为Ⅳ类桥时通行需卸载，技术评定等级为Ⅴ类时判定为拆除重建。
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图1 钢筋混凝土拱桥加固或拆除评估指标体系
2.2建立权重体系
钢筋混凝土拱桥加固或拆除评估体系中上层指标和中间层指标的权重确定方法是根据各指标对评估结果的影响程度，采用常权法确定。
针对底层评估指标确定权重的方法，考虑到常权法会忽略个别构件存在严重缺陷的情况，导致评估结果变化不大的局限性，不能体现有严重缺陷构件对评估的强影响性，因而采用变权法，这是一种可以反映不利底层评估指标重要性的方法，该方法在满足三条公理的基础上成立：
（1）归一性：
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；
（2）连续性：
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（i=1，2，…，n）关于每个变元连续；
（3）惩罚性：
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关于变元
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单调下降。
由上述公理可以看出，变权的基本思路是：权重随着指标值不断变化，在桥梁状态评估中，当某个指标的状态越差其权重应该越大，这样才能凸显该指标对整体状态的影响。目前常用的变权方法主要是变异系数法，其步骤如下：（1）先给定指标常权值；（2）把指标值代入变异函数求解相应的变异系数；（3）用各指标的常权值乘以相应的变异系数，然后做归一化处理，最终得到变权值。
2.3底层指标权重确定
权重能反映评估指标对目标系统影响的大小程度，权重值与对目标系统影响程度成正比关系。因此，评估指标权重确定的准确性对基于模糊层次分析法的评估有重要作用。本文采用层次分析法中的两两判断矩阵来确定各评估指标的权重值。权重的具体确定方法如下步骤，首先把属于一个层位指标下的所有低层指标（假设有n个）经无量纲化处理后得到一组评价分值
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，再倒数化评价分值后组成一组向量
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，再经归一化处理得到一组初始权重向量
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，然后取底层指标的信息权重
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为
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，为了更科学、准确地确定各底层指标对混凝土拱桥加固或拆除评估的贡献情况，需要修正权重指标为
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。
2.4无量纲化分类
因指标类型不统一，为了使各类评估指标之间有可操作性，使其可以进行比较，故需要将含有不同物理意义的底层评估指标进行无量纲化处理，进而统一评判标准。将混凝土拱桥加固或拆除评估状态分为三类：中等状态、较差状态、危险状态，三种状态分别对应Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这三类技术状况评定等级。
3综合评判
采用合适的隶属函数，对混凝土拱桥加固或拆除评估进行模糊综合评估，自下而上逐级定量评判各层指标，最终得到混凝土拱桥加固或拆除的总体性结论。
4结语
为评估混凝土拱桥加固还是拆除，首先采用了层次分析法建立混凝土拱桥加固或拆除的评估指标体系和权重体系，并运用了能够凸显不利底层评估指标重要性的变权方法，依据指标的重要信息进行了修正权重指标；然后将混凝土拱桥加固或拆除的指标评判标准分成中等状态、较差状态、危险状态3种状态，制定了加固或拆除评估体系的指标评判标准；最后在选取合适的隶属函数前，对加固或拆除的底层评估指标进行无量纲化处理，再进行混凝土拱桥加固或拆除的模糊综合评估。
参考文献：
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