模糊综合评价法在桥梁工程评判中的应用

张 旭

（重庆交通大学土木建筑学院重庆400074）

模糊综合评价法在桥梁工程评判中的应用

张 旭

（重庆交通大学土木建筑学院重庆400074）

本文阐述了用模糊综合评价法对桥梁工程的技术状况和运行状态评判的基本原理和方法步骤，并通过一个实际例子详细介绍了模糊综合评价方法在桥梁工程评判中的应用，进一步说明综合利用多种评价方法的优点应用于桥梁工程评判的重要性，对桥梁工程的评判颇有现实意义。

模糊数学模型；评判体系；桥梁工程

引言

评价方法发展到目前已有数十种之多，按评价结果的量化程度分类分为定性和定量两类；按所采用的理论分类分为基于经验的、基于数值和统计的和基于决策和智能的评价方法[1]。这些方法由于来源于不同的行业和专业，因而各有特色，各有其适用对象，各有其优缺点，各有其局限性。如BP（NNs）神经网络评价法是模仿生物神经网络功能，根据输入的信息建立神经元，通过对给定样本模式的学习或自组织等过程建立相应的非线性数学模型，找出输入与输出之间的内在联系，从而求取问题的解决。灰色关联度评价法GRA是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，即“灰色关联度”，来描述因素间关系的强弱、大小和次序的一种方法[9]。

怎样利用这些评价方法的优点，渗入于建设工程的技术状况和运行状态的评判之中，考虑到安全与危险其实是模糊概念，是相对和辨证统一的；所谓危险性的大小实则是对安全的隶属度（即取[0，1]区间作定量判断），当危险性降至人们可以接受或社会允许的安全标准时，就认为是安全的[2]。由此出发，本文拟应用模糊综合评价法对桥梁工程的技术状况和运行状态进行评判介绍。

1 模糊综合评价基本原理

1.1 模糊综合评价的概念

就是通过一定的模糊数学模型，或者说以模糊数学为基础，应用模糊关系合成的原理，将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评价值[3]。它是对被评价事物隶属等级状况进行综合性评判的一种方法，也是一种以模糊推理为主的定性与定量相结合、精确与非精确相统一的分析评价方法。

1.2 模糊综合评价的基本原理

从影响问题的诸因素出发，首先确定被评判对象的因素（指标）集和评价等级集；再分别确定各个因素的权重及它们的隶属度向量，获得模糊评判矩阵；最后把模糊评判矩阵与因素的权向量进行模糊合成运算，得到模糊评价综合结果[4]。

1.3 模糊综合评价的特征

（1）模糊性。模糊子集的隶属度函数的确定通常是根据经验或统计[5]，常常带有主观性，但模糊性是可以度量的。模糊综合评价的结果是一个集合，而不是一个点值。

（2）定量性。在定性与定量相结合方面，通过一定的模糊数学模型将多个评价指标值“合成”为一个整体性的综合评价值[6]。在精确与非精确相结合方面，经验性评价指标属于宏观评价指标，缺少具体的可量化测量工具，只能根据相关管理者或专家经验评分。

（3）多目标性、多层次性。建立指标分级体系，是对多指标、多层次进行综合处理。

2 模糊综合评价模型

2.1 单层次(一级)评价的模型

2.2 多层次(多级)评价的模型

从最低层次的因素开始，分别进行初级、二级、三级……评判。

3 模糊综合评价步骤

确定因素集（指标体系集）U={u1，u2，…，un}。

确定评语集V={v1，v2，…，vn}={好，较好，中等，较差，差}或V={10分，8分，6分，4分，2分}。

确定各指标ui中隶属于V中评语的隶属度rij，构造准则层B的各级评判分矩阵Ri。

确定各级评判权重ak，并对每一个ui，分别作出综合决策（归一化处理）。

系统分级和系统总的综合评判，选择评价适宜的合成算子，将A与R合成。

对模糊综合评价结论进行分析处理，并作结果说明。

4 模糊综合评价举例

用模糊综合评价法对某钢筋混凝土与预应力混凝土梁式桥的技术状况和运行状态进行二级评判，过程如下：

4.1 分析该梁式桥的评判体系

图1 桥梁评价体系

由图1得到该桥梁技术状况和运行状态评判的因素集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 确定评判等级集

V={v1，v2，v3，v4，v5}={优，良，中，差，很差}

4.3 确定Ui中隶属于V中的隶属度rij，构造准则层B的分矩阵Ri

采用10位专家评委评分法确定U1隶属度rij，归一化处理后结果如表1。

表1 不同因素的隶属度

按10位专家评委评分法同样可以确定U2、U3、U4隶属度rij。据上表得到因素Ui与评语Vi间的模糊关系Ri，即模糊关系矩阵如下：

4.4 参照桥梁评判有关技术规程，建立评判因素权重集

4.5 选择评判适宜的合成算子，将Ai与Ri合成，作系统分级和系统总的综合评判

取M(●,⊕)算子

归一化处理后得：

其和为1，无须归一化处理。

其和为1，无须归一化处理。

4.6 作出结论，说明结果

上述计算说明专家评委对该桥梁技术状况和运行状态评价为优、良、中等、差和很差，分别为23.6﹪、42﹪、22.3﹪、10.5﹪和1.6﹪。

若赋值优为95分，良为85分，中等为65分，差为45分，很差为35分，该桥梁技术状况和运行状态得分。

E=95×23.6﹪+85×42﹪+65×22.3﹪+45×10.5﹪+ 35×1.6﹪=77.9分,按优≥95，95＞良≥85，85＞中≥65，65＞差≥45，很差＜30等级标准，评定为中等水平。

若参照DB29-147-2005《天津市城市桥梁养护技术规程》[8]规定的BFI和BCI评定标准所划分的5个状态等级和养护规定，如表2、表3所示：

表2 桥梁功能适应性评定标准

表3 桥梁技术状态评定标准

A级：完好状态90≤BCI技术状况和运行状态≤100，日常保养；

B级：良好状态80≤BCI技术状况和运行状态＜90，日常保养和小修；

C级：合格状态65≤BCI技术状况和运行状态＜80，专项检测后保养、小修或中修；

D级：不合格状态50≤BCI技术状况和运行状态＜65，检测评估后，进行中修或大修；

E级：危险状态BCI技术状况和运行状态＜50，检测评估后，进行大修、加固或改建。

则该桥梁应予以中修。

5 结束语

综合评价技术已经广泛应用于我国建设工程领域，并且发挥着巨大的作用与效益。虽然模糊综合评价是一种理论性和实践性很强的活动，用专家评委评分法确定隶属度,要求专业齐全，对评价者的综合素质要求较高，具体操作过程较为复杂，但借助于计算机程序既可以简单化计算，又可以避免专家评分人为因素，利用计算机程序开发适合不同用途的综合评价系统，将多种评价方法渗入于建设工程评判中来具有重要的现实意义。

[1]胡永宏,贺思辉.综合评价方法[M].北京：科学出版社,2000∶1-18.

[2]张跃,邹寿平,宿芬编著.模糊数学方法及其应用[M].北京∶煤炭工业出版社,1992∶10-34.

[3]李宝山.管理系统工程[M].北京∶中国人民大学出版社,2004∶1-13.

[4]孙日瑶，宋宪华.综合评价——理论、模型、应用[M].银川∶宁夏人民出版社,1993∶1-11.

[5]陈守煜.工程模糊集理论及其应用[M].北京∶国防工业出版社,1999∶12-25.

[6]张自煌.基于模糊数学的城市绿化工程质量综合评价[J].科技信息,2007(16)∶30-36.

[7]郭齐胜等.系统建模原理与方法[M].长沙∶国防科技大学出版社,2003.26-38.

[8]天津市建设委员会.DB29-147-2005天津市城市桥梁养护操作技术规程[S],2005.8.1.

[9]邓聚龙.灰色系统理论教程[M].武汉∶华中理工大学出版社,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

重庆交通大学研究生教育创新基金项目(2010(上)第6号)

10.3969／j.issn.1671-9107.2011.10.012

2011-05-29

张旭（1984-），男，湖北荆门人，硕士研究生，主要从事工程力学和结构工程方面的研究。