三标度模糊层次分析法在桥梁安全评估中的应用

王能军

摘 要：桥梁建筑事业的发展必须要做好桥梁安全状况的评估，现阶段我国主要采用评估方法是，三标度层次分析法以及模糊综合评判法。本文主要研究两种方法为一体的集成评估方法的应用，必须要首先利用层次分析法，分析影响到桥梁安全状况的各项指标，同时建立桥梁安全评估的目标、准则以及指标，建立桥梁安全评估指标体系。利用三标度层次分析法将指标体系中的评估指标的各项权重计算出来，然后，利用模糊综合评判模型，对桥梁的安全评估体系进行综合评估。最终得出桥梁的安全等级，这种集成评估方法具有可行性以及实用性，值得推广以及应用。

关键词：桥梁安全‘模糊评判；三标度层次分析，安全评估

桥梁在现代交通运输中应用比较广泛，是一种运输枢纽，可以有效促进国民经济增长以及社会生活水平的提高。为了保证桥梁的安全运行，必须要建立完善的桥梁安全评估体系。

1、国内外桥梁安全评估的研究现状

国外的桥梁安全主要集中在对安全风险的数值模拟以及实验分析上，缺少桥梁安全评估体系的研究[1]。我国的桥梁安全评估技术也得到了广泛的发展。部分学者主张通过分析典型桥梁事故特点，指出桥梁安全事业应该注重在事故预防措施上。本文提出的研究方法，是考虑到桥梁安全评估本身所具有的复杂性、模糊性以及多样性等特点，提出了一种结合三维度层次分析法以及模糊判断法的集合方法，可以有效提高评价指标判断的准确度，减少重复检验过程。这种三标度模糊层次分析法具有客观性的特点，可以有效避免主观性带来的偏差，同时在计算上，也比价方便，避免大量计算[2]。

层次分析法是一种定性和定量相结合的、系统化的、层次化的分析方法。使用层次分析法将桥梁安全性的指标确定下来，利用三标度当做层次评价指标比率标度，建设成比较矩阵。利用矩阵计算出评价指标的权重，使用模糊综合评判模型，判断出桥梁的安全等级，为桥梁的安全管理以及维修加固等工作提供数据参考。

2、桥梁安全状况的评判

对桥梁的综合状态进行安全评估，必须要建立评价指标体系的结构模型。依据《公路桥梁技术评定标准》以及《公路桥涵养护规范》，桥梁的评估指标应该分为上下结构以及桥面三种层面[3]。同时依据相关文献，将桥梁的安全评定等级划分为五个级别（如表1所示）。并根据相关文献，将各个级别的相应指标区间赋予出来。

3、桥梁安全评价的指标权重的确定

对桥梁的安全状况进行模糊综合评判中，比较重要的一个环节便是确定其指标的权重，主要采用的权重判断方法为德尔菲法以及专家打分法。

3.1确定判断矩阵

通过对同一层次的评价指标进行对比，得出比较矩阵。比较矩阵建立的基础是《公路桥梁技术状况评定标准》以及相关专家建议。

第一，必须要建立起准则层对目标层的评价指标的比较矩阵。

第二，根据准则层的评价指标可以得出，桥梁的上下两部结果都影响到桥梁的安全状况，其重要性甚至高于桥面[4]。

3.2计算评估指标权重

根据比较矩阵，计算出评估指标的权重。根据比较矩阵，可以计算出与其对应的准则层的判断矩阵，最终得出指标层的判断矩阵。对各个评价指标的权重进行计算，并将权重进行归一化处理，计算出整合后的权重。

4、综合评判模型的建立

模糊综合评价模型，其基本思想是：在确定评价因素、因子的评价等级和权值的基础上，运用模糊集合变换原理，以隶属度描述个因素、因子的模糊界线，构造模糊矩阵，通过多层的复合运算，最終确定评价对象所属等级。

为对桥梁的安全状况进行综合评价，必须要由安全管理专家对桥梁安全评价体系中的各项指标进行评判，并根据之前环节中设置的指标评语集，建立成单因素模糊综合评判矩阵，并由此矩阵计算出其对应的评估指标权重的向量。计算出分值，根据等级分类表（如表1所示），确定桥梁的安全等级。

5、江坡头大桥桥梁安全评价

我国的江坡头大桥利用三标度模糊层次分析模型，对其安全等级进行了评估。根据上述步骤实施安全评估，对大桥的上部、下部结构以及桥面三部分进行病害的检测，最终测定为三类桥梁。同时，为了进一步精确评估江坡头大桥的安全等级，组建了专业化的评估团队。根据评估团队所打的评分，构成单因素的模糊综合评判矩阵。根据数学上的知识，计算出安全状况的分值，最终的结果是75.48分，是在60～80分之间，与桥梁等级分类表相一致，可以确定该桥梁的安全等级为三级。

6、结束语

利用层次分析方法可以将桥梁的安全评估指标确定下来，建立桥梁的层次分析评估体系。使用三标度层次分析法将各个评估指标的权重计算出来，最终根据模糊综合评判模型将桥梁的安全等级确定下来。

传统的1～9标度法，在桥梁安全评判的标度上划分比较多，具有很严重的差异性以及片面性，会影响到评判结果的科学性以及准确性。而三标度模糊层次分析法，只有三种指标，在选择上更加简单快捷，具有可靠性，能够克服1～9标度法的不足之处。使用三标度模糊层次分析模型可以有效保障桥梁结构的维修以及加固，保障桥梁的运行安全性。

参考文献：

[1]周媛媛，周学军，田培根，左名久，舒畅，乔小瑞.模糊层次分析法在海缆安全评估中的应用[J].海军工程大学学报，2014，04：59-62.

[2]常健，张志军，王君莉.三标度模糊层次分析法在桥梁安全评估中的应用[J].中国安全生产科学技术，2014，08：156-161.

[3]杨丽徙，蔡红飞，任家印，孙恒，郭晨光.模糊层次分析法的改进及其在变压器寿命评估中的应用[J].郑州大学学报（工学版），2013，03：10-13.

[4]李静斌，张军锋，陈淮.层次分析法在桥梁可靠度评估中的应用[A].中国建筑工业出版社、同济大学《建筑钢结构进展》编辑部、香港理工大学《机构工程进展》编委会.第二届结构工程新进展国际论坛论文集[C].中国建筑工业出版社、同济大学《建筑钢结构进展》编辑部、香港理工大学《机构工程进展》编委会：，2010：7.