桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价模型

仇志明

(铁道部工程质量安全监督总站乌鲁木齐监督站,乌鲁木齐 830011)

桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价模型

仇志明

(铁道部工程质量安全监督总站乌鲁木齐监督站,乌鲁木齐 830011)

钢筋混凝土工程质量的优劣与整体工程的耐久性直接相关。针对当前桥梁钢筋混凝土施工质量评价方法主观性强、效率低等缺陷,结合已有的研究成果和现场经验,建立桥梁钢筋混凝土施工质量评价指标体系及“FAD”模型,并结合塔韩铁路大罕台川特大桥钢筋混凝土工程,对该工程钢筋混凝土质量进行评价,评价结果与现场实际情况吻合,表明该模型适用于实际工程。

钢筋混凝土；施工质量；评价指标；“FAD”模型

随着国家对基础设施投资的持续扩大，各类工程在全国兴起了建设高潮，伴随而来的是大量的以钢筋混凝土为结构的桥梁工程。钢筋混凝土的施工质量是影响桥梁结构安全和耐久性的主要问题，在结构中起主要作用，钢筋混凝土工程质量的好坏，直接影响整个工程的质量与使用寿命[1，2]。因此，系统、全面地评价钢筋混凝土施工质量，是工程施工管理工作的重要方面[3]。

目前国内外有关钢筋混凝土施工质量评价的方法，有单因素预测、多因素综合预测、模糊数学综合评判、灰色系统评价法等。这些方法在钢筋混凝土施工质量评估过程中起到了一定的作用，但由于受人为因素的影响较大，尤其在实际预测过程中不能方便、准确地操作。鉴于此，基于对影响以钢筋混凝土为结构的公路桥梁各因素的全面分析和参考大量文献的基础上，建立了钢筋工程混凝土施工质量的评价指标体系。将模糊数学(Fuzzy mathematics)、层次比较分析法(Analytic hierarchy process)、德尔菲专家法(Delphi experts method)相结合，建立了桥梁钢筋混凝土施工质量评价的“FAD”综合评价模型[4]。模糊数学善于处理不精确的、模糊的信息，模拟人的综合判断推理能力，在定性分析与定量分析之间建立联系。层次比较分析法是一种定性分析与定量分析相结合的系统分析方法。德尔菲专家法是一种在预测、决策和技术咨询中极为广泛应用的能对复杂的决策问题作出群的判断方法。

1 桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价指标体系的建立

指标体系是进行钢筋混凝土施工质量评价的重要基础，直接关系到评价结果的科学性和准确性。在综合参考前人已有的研究成果基础上，考虑满足工程技术需要、更加接近现场实用的思想指导下，建立了相应桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价指标体系，如表1所示。

表1 桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价指标

2 桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价模型的建立

2.1 钢筋混凝土施工质量评价的数学模型

借鉴文献[4]研究成果，模糊评判需要达到的目标集为V=(V1，V2，V3)={优秀，良好，一般}。一级模糊综合评判因素集(母集)可记为

U={U1，U2，…，Ui，… …Um}

(i=1，2，…，m)

二级模糊综合评判因素集(子集)可记为

U1={U11，U12，…U1j，…，U1k1}

U2={U21，U22，…U2j，…，U2k2}

…… ……

Um={Um1，Um2，…Umj，…，Umkm}

其中Uij表示第i类因素中所包含的第j个因素。此时，二级子集综合评判模型为：对于Ui得到V上关于f∶ui→F(V)的模糊影射Ui→ (rij1，rij2，rij3)。可得判断矩阵Ri

其中rij1——第i类因素中第j个因子对于目标集V中的v1权重值；

rij2——第i类因素中第j个因子对于目标集V中v2的权重值；

rij3——第i类因素中第j个因子对于目标集V中v3的权重值。

模糊判断矩阵中r值有待确定，这里采用层次分析法。具体方法如下。

按成对比较法方式列出比较矩阵，按左边列中每一元素与上边行中元素一一比较的顺序进行。并规定其重要程度比不重要程度大很多时为4，大时为3，稍大时为2，同样时为1。如表2所示。

表2 成对比较法方式列出的比较矩阵

注：k，m，p按实际情况取1，2，3，4。

将该矩阵每个列的和分别记为c1、c2、c3，然后用每个列的和除以列中的每一元素，得到一个归一化矩阵(表3)。

表3 比较矩阵归一化矩阵

将上面矩阵的每行求和

Σ1=1/c1+k/c2+k/c2Σ2=1/k/c1+1/c2+p/c3

Σ3=1/m/c1+1/p/c2+1/c3

可得到权重值

rij1=1/3Σ1rij2=1/3Σ2rij3=1/3Σ3

2.2 德尔菲法确定权重值

找到各子因素uij相对于目标集V的判断矩阵R以后，就要确定各因素及其相应子因素的权重集A。这里采用德尔菲(Delphi)专家打分法，由n个专家独立打分。对于m类因素(i=1，2，…，m)，其权重集如表4、表5所示。

表4 子因素权重集

注:api表示第p个专家对第i类因素的打分值，api∈ [0，1]。

表5 母因素权重集

注：apij表示第p个专家对第i类因素的第j个因子的打分值。

由此可确定母集U的权重集

A1=(a11，a12，… …，a1i，… …，a1m)

A2=(a21，a22，… …，a2i，… …，a2m)

…… …… ……

An=(an1，an2，… …，ani，… …，anm)

子集ui权重值集

A1i=(a1i1，a1i2，… …，a1ij，… …，a1iki)

A2i=(a2i1，a2i2，… …，a2ij，… …，a2iki)

…… …… ……

Ani=(ani1，ani2，… …，anij，… …，aniki)

2.3 评判过程

利用多级模糊综合评判法可得到子集综合评判

由子集综合评判所得到的Ci，可进而得到母集综合评价结果

2.4 评价结果处理

由多位专家评价得到的结果采用加权平均法处理，最后得到桥梁结构钢筋混凝土施工质量评价等级结果

2.5 结果分析

由以上计算得出的结果，按照最大隶属度原则，找出最大值，即可得出所评价的桥梁工程施工阶段质量评价结果。

3 应用实例

塔韩铁路大罕台川特大桥位于内蒙古鄂尔多斯境内，其跨径为(32+48+32) m的预应力混凝土连续梁桥，梁体采用单箱单室箱形截面，全联梁共设置4道横隔板，采用悬臂现浇施工，梁段按施工顺序划分为8种27个梁段。在工程施工阶段，针对混凝土施工质量采用本文提出的模型进行评价，验证该模型的可行性。

3.1 子因素相对于目标集的隶属度

采用层次比较分析法，确定模糊判断矩阵中rij值，由于篇幅所限，以U11对目标集的隶属度为例，结果见表6。

表6 U11对目标集的隶属度

经过表(3)的归一化处理，可以得到r111=0.119 9，r112=0.272 1，r113=0.608 0。用同样的方法可得到其他因素对目标集的隶属度。

3.2 子因素权重的确定

子因素权重的确定由德尔菲(Delphi)专家打分法确定，共有3位专家，其中一位的打分结果如下：

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 子因素的综合评判

利用式(2)进行子因素的综合评判，得到如下的结果

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 母因素的综合评价

专家给出的母因素的权重A1=(0.2，0.20，0.15，0.15，0.2，0.10)，同时，通过(3)式得出母集的综合评价结果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 桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价结果

采用(4)式计算出最终的评价结果B=(0.560 1，0.305 9，0.133 9)，根据最大隶属度原则，可以认定该桥梁工程钢筋混凝土施工质量的评价等级结果为“优秀”，至此完成了整个评价过程。

4 结语

针对桥梁工程钢筋混凝土施工质量的评价问题，建立了由4个一级指标，16个二级指标组成的更加科学、全面的评价指标体系，并将模糊数学、层次比较分析法、德尔菲专家法相结合，建立了桥梁工程钢筋混凝土施工质量评价的“FAD”综合评价模型，使评价的结果更加准确，更有科学性，并通过实际工程验证了该模型的可行性，为钢筋混凝土施工质量的评价问题提供另一种解决办法。

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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

国家自然科学基金资助(51108220)

仇志明(1963—)，男，高级工程师。

1004-2954(2014)02-0061-03

TU528.01

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.02.015