大体积混凝土温控方案评价指标体系研究

摘 要：【目的】选择合适的大体积混凝土施工温控方案，有利于大体积混凝土施工过程中的温度控制，通过构建大体积混凝土温控方案评价体系，可以较好地实现温控方案的优选。【方法】本研究探讨了大体积混凝土施工温控方案评价体系中指标的确定方法。结合大体积混凝土施工的特点，选取合适的评价方法，提出采用层次分析法来确定各指标权重，给出指标权重确定的具体步骤，并结合工程实例进行分析论证。【结果】本研究提出的方法可以较好地实现大体积混凝土温控方案评价指标权重确定。【结论】本研究对类似工程可以起到指导作用，具有一定的工程实用价值。

关键词：大体积混凝土；温控方案；评价指标；层次分析

中图分类号：X824           文献标志码：A          文章编号：1003-5168（2023）10-0071-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.010.015

Abstract： [Purposes] The selection of appropriate temperature control scheme for mass concrete construction is conducive to the temperature control during mass concrete construction. The optimization of temperature control scheme can be better achieved by establishing the evaluation system for mass concrete temperature control scheme. [Methods] This study discusses the index determination method in the evaluation system of mass concrete construction temperature control scheme. Combined with the characteristics of mass concrete construction， the appropriate evaluation method is selected， and the analytic hierarchy process is proposed to determine the weight of each index. The specific steps to determine the weight of the index are given， and the analysis and demonstration are carried out with a project example. [Findings] The method proposed in this study can better determine the weight of the evaluation index of mass concrete temperature control scheme. [Conclusions] This study can play a guiding role in similar projects， which has certain practical value in engineering.

Keywords： mass concrete; temperature control scheme; evaluation index; analytic hierarchy process

0 引言

大体积混凝土施工過程复杂，在施工过程中，通常利用温控方案来获取较好的施工温控目标［1-2］。通过选择合适的温控方案评价模型、评价方法和评价体系，可以得到较为科学和合理的施工温控方案［3］。大体积混凝土的温控方案涉及经济、工期、技术等多个方面，在进行评价过程中，通过构建多目标评价体系可以系统科学地实现温控方案的评价［4-5］。本研究旨在探讨对于构建的大体积混凝土施工温控方案和温控评价体系，如何选择合适的评价指标，以及如何确定各个指标相应的权重值，从而根据合理的评价指标进行温控评价，得到相应的评价结论。

1 评价模型

1.1 评价方法选取

通过对温控方案建立多目标评价体系，其涉及多个目标，针对不同的目标，可以通过多个指标进行衡量，而在确定指标优劣时，往往需要结合经验进行评价，对于上述评价，一般的数学处理方法难以满足需要。

在多目标或多影响因素的复杂方案决策情景中，并非完全独立的各个不同影响因素之间彼此关联，并且在不同的决策情景中其重要程度也因人因事而异，因此决策者通常无法直接加以判断选择。本研究引入基于数据分析的评价优选方法——层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），以便更科学地协助决策者进行判断和决策。

1.2 层次分析法

层次分析法是美国著名的运筹学家匹兹堡大学教授Thomas L. Saaty在20世纪70年代提出的。首先，决策者按照特征把复杂的系统分解成多个层次；其次，列出各层次的影响要素并利用特定的标度方法对同层次的各要素进行相互比较和打分，最后计算出各个因素对应的权重值，为最优方案评价与选择提供合理和科学的决策依据［6-8］。

层次分析法是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础之上进行定性和定量分析的决策方法，该方法具有系统、灵活、简洁的优点。应用层次分析法进行分析决策问题时，首先要把问题条理化、层次化，构造出一个有层次的结构模型，这些层次可以分为三类：最高层（目的层），中间层（准则层），最底层（方案层）。

混凝土的温控措施评估是一个涉及多层次、多因素、多指标的复杂决策过程。在评估过程中由于主观的定性评判、一些方法的局限性和受不可定量描述的因素干扰，使得混凝土温控措施的评估存在极大的不确定性和模糊性。利用层次分析模型可以使评价因素系统化、结构化，从而使得综合评估温控方案更为明确。要想使问题得到妥善的应对与解决，保证层次结构的科学性与合理性十分关键。同时，要想构建出科学合理的层次结构，需要对实际问题有系统全面的认知。

1.3 指标权重确定方法

层次分析模型的建模过程包括以下5个步骤［9-10］。

1.3.1 建立递阶层次的结构模型。根据递阶层次，建立温控方案评价体系的结构模型，包括目标、准则和方案三个层次。

1.3.2 构造判断矩阵。利用本层所有因素与上一层的某单个因素之间的相对重要性，构造判断矩阵A=（aij）n×n，i，j=1，2，…，n，其中aij为相对重要性的量化值，例如可以采用1-9标度法见式（1）。

1.3.3 计算权向量。首先将判断矩阵A中的每一列进行归一化，见式（2）。

然后将归一化后的判断矩阵A按行求和并归一化，见式（3）。

式中：W=（W1，W2，…，Wn）T，代表为所求的特征向量。

1.3.4 层次单排序及一致性检验。计算判断矩阵的特征向量AW，并得出最大特征值λmax，见式（4）。

式中：λmax为矩阵A的最大特征值，（AW）i代表向量AW的第i个分量。

一致性检验见式（5）、式（6）。

以上式中：CR为判断随机一致性比率；CI为一致性判断指标；n为矩阵的阶数；RI为判断矩阵的评价随机一致性指标。当计算所得的CR≤0.1时，可以认为判断矩阵满足一致性要求，否则需要调整判断矩阵，直到满足条件。

1.3.5 层次总排序及一致性检验。层次的总排序从目标层逐层计算至指标层，见式（7）。

式中：ai为准则层的权值，bij为目标层的权值。对总排序的一致性进行检验，只有一致性比率≤0.1时总排序具有一致性。

2 实例选择

工程实例选择河南省某泵站工程，该泵站泵房底板为大体积混凝土工程，在施工过程中采用大体积混凝土温控优化方案。根据工程的特点和施工工艺，从经济合理性等6个准则，材料成本等15个指标，构建温控综合评价体系，如图1所示。

3 指标权重确定

针对构建的评价模型，采用层次分析法确定指标权重，对各指标进行评分，采用调查问卷对6个准则进行评分，本次问卷调研针对不同的专家一共发放了30份问卷，其中，收回有效问卷数据26份，无效问卷数据4份（无效问卷数据主要表现为没有按照问卷规定的标准进行填写），其统计数据如图2所示。

按照上述处理方法，对各指标矩阵的确定见表1至表8。

其中，λmax=5.985 6，CI=0.002 9，CR=0.002 3<0.1，符合一致性检验要求。

其中，λmax=4.023 9，CI=0.008，CR=0.008 8<0.1，符合一致性检验要求。

其中，λmax=2.019 8，CR=0，符合一致性检验要求。

其中，λmax=3.057 6，CR=0.049 7<0.1，符合一致性检验要求。

其中，λmax=1.938 1，CR=0，符合一致性检验要求。

其中，λmax=1.979 8，CR=0，符合一致性检验要求。

其中，λmax=2，CR=0，符合一致性检验要求。

表8中，指标层对于目标层的一致性检验见式（8）。

式中：αi为准则层的权值；CIi为一致性判断指标；RIi为判断矩阵的随机一致性比率。代入式（8）得CR=0.078<0.1，符合一致性检验要求。

4 结语

结合大体积混凝土施工的特点，选取合适的评价方法，有利于合理确定大体积混凝土温控方案中的各个指标。本研究提出采用层次分析法来确定评价体系中的指标权重，根据工程实例的论证，可以较好地实現大体积混凝土温控方案评价指标权重的确定，对类似工程可以起到指导作用，具有一定的工程实用价值。

参考文献：

［1］朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制［M］.北京：水利电力出版社，2012.

［2］LAWRENCE A M，TIA M，FERRARO C C，et al. Effectofearlyage strength oncrackinginmass concrete containing different supplementary cementations materials：experimental and finiteelement investigation［J］. Journal of Materials in Civil Engineering，2014，24（4）：362-372.

［3］邓旭.大体积混凝土温度及应力控制相关问题研究［D］.郑州：郑州大学，2014.

［4］何熊伟.基础大体积混凝土温度动态监测技术［J］.四川建材，2020，46（2）：1-3.

［5］黎柳坤.水工施工中大体积混凝土施工技术研究［J］.珠江水运，2022（16）：55-57.

［6］郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析法的研究与应用［J］.中国安全科学学报，2008，18（5）：148-153.

［7］张炳江.层次分析法及其应用案例［M］.北京：电子工业出版社，2014.

［8］范倩倩.海工大体积混凝土施工温控方案评价与应用研究［D］.长沙：长沙理工大学，2016.

［9］徐泽水.关于层次分析中几种标度的模拟评估［J］.系统工程理论与实践，2000（7）：58-62.

［10］金菊良，魏一鸣，丁晶.基于改进层次分析法的模糊综合评价模型［J］.水利学报，2004（3）：65-70.

收稿日期：2022-11-22

基金项目：中国博士后科学基金第69批面上项目（277583）。

作者简介：胡心勇（1987—），男，本科，工程师，研究方向：建设施工。