• ISSN 0258-2724
  • CN 51-1277/U
  • EI Compendex
  • Scopus 收录
  • 全国中文核心期刊
  • 中国科技论文统计源期刊
  • 中国科学引文数据库来源期刊

基于不确定AHP的桥梁加固方案模糊综合评价

杨永清 杨灯 余取

杨永清, 杨灯, 余取. 基于不确定AHP的桥梁加固方案模糊综合评价[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(2): 219-226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170227
引用本文: 杨永清, 杨灯, 余取. 基于不确定AHP的桥梁加固方案模糊综合评价[J]. 西南交通大学学报, 2019, 54(2): 219-226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170227
YANG Yongqing, YANG Deng, YU Qu. Fuzzy Comprehensive Evaluation of Bridge Reinforcement Scheme Based on Uncertain AHP[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(2): 219-226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170227
Citation: YANG Yongqing, YANG Deng, YU Qu. Fuzzy Comprehensive Evaluation of Bridge Reinforcement Scheme Based on Uncertain AHP[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2019, 54(2): 219-226. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170227

基于不确定AHP的桥梁加固方案模糊综合评价

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20170227
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51508474)
详细信息
    作者简介:

    杨永清(1965—),男,教授,研究方向为大跨度桥梁结构行为,既有桥梁结构评估,E-mail:yangyongqingx@home.swjtu.edu.cn

  • 中图分类号: U44

Fuzzy Comprehensive Evaluation of Bridge Reinforcement Scheme Based on Uncertain AHP

  • 摘要: 为了使桥梁加固方案的模糊评价更为可靠,针对已有评价方法中评价指标模糊处理过于简化以及层次分析法(AHP)确定指标权重主观性强的问题,确立了新的评价指标体系、评价等级与评价指标分级标准;根据模糊数学理论,构建了指标的隶属函数和桥梁加固方案二级模糊综合评价模型;运用群组决策思想,建立了基于专家可信度的不确定型AHP法来计算指标的权重区间,并引入相对优势度分析法将指标的权重区间转换为数字权重,进而对指标进行赋权;结合模糊综合评判法,建立出基于不确定型AHP法的模糊综合评价模型,并运用于工程实例的计算与分析.研究结果表明:方法适用于桥梁加固方案的模糊评价,与工程实际相吻合,具有较高的可行性与合理性.

     

  • 图 1  梯形隶属函数图像

    Figure 1.  Trapezoidal membership function image

    表  1  桥梁加固方案评价指标体系

    Table  1.   Evaluation index system of bridge reinforcement scheme

    1级指标2级指标
    结构功能可靠性安全性要求满足程度
    耐久性要求满足程度
    适用性要求满足程度
    美观性要求满足程度
    经济合理性加固所需费用经济性
    后期养护费用经济性
    技术可靠性加固技术的适用性
    加固技术的先进性
    加固技术的成熟性
    施工过程可靠性施工工艺的适用性
    施工工艺的先进性
    施工工艺的成熟性
    施工过程的安全性
    对交通的影响程度
    对环境的影响程度
    下载: 导出CSV

    表  2  桥梁加固方案评价等级

    Table  2.   Evaluation grade of bridge reinforcement scheme

    等级评分值对应准则
    1级90~100  优级,预计方案实施后桥梁能很好的满足设计要求,获得很好的社会经济效益.
    2级75~90  良好级,预计方案实施后桥梁的结构功能可靠性明显提高,满足设计要求,其他方面较好的满足要求.
    3级60~75  合格级,预计方案实施后桥梁结构功能可靠性有较大提高,不需再加固,但需要小修,其他方面基本满足要求.
    4级45~60  不合格级,预计方案实施后桥梁不需要再加固,但需要中修,其他方面不满足要求.
    5级 < 45  劣级,预计方案实施后桥梁结构功能可靠性基本无改善,需要再进行加固,其他方面不满足要求.
    下载: 导出CSV

    表  3  评价指标分级标准

    Table  3.   Classification criteria of evaluation index

    分类指标基本指标评价指标分级标准
    1级2级3级4级5级
    结构功能可靠性E1安全性要求满
    足程度e11
    显著高于设计要求较高于设计要求基本合格较低于设计要求显著低于设计要求
    耐久性要求满
    足程度e12
    显著高于设计要求较高于设计要求基本合格较低于设计要求显著低于设计要求
    适用性要求满
    足程度e13
    显著高于要求较高于要求基本满足要求较低于要求显著低于要求
    美观性要求满
    足程度e14
    非常美观美观性良好美观性一般美观性较差美观性很差
    经济合理性E2加固所需费用
    经济性e21
    非常经济比较经济一般较差很不经济
    后期养护费用
    经济性e22
    非常经济比较经济一般较差很不经济
    技术可靠性E3加固技术的适用性e31适用性很好适用性较好基本适用于项目适用性较差适用性很差
    加固技术的
    先进性e32
    非常先进比较先进不太先进比较落后很落后
    加固技术的成
    熟性e33
    非常成熟比较成熟不太成熟较差很不成熟
    施工过程
    可靠性E4
    施工工艺的适用性e41适用性很好适用性较好基本适用于项目适用性较差适用性很差
    施工工艺的
    先进性e42
    非常先进比较先进不太先进比较落后很落后
    施工工艺的
    成熟性e43
    非常成熟比较成熟不太成熟较差很不成熟
    施工过程的
    安全性e44
    显著高于要求较高于要求基本合格较低于要求显著低于要求
    对交通的影
    响程度e45
    不中断交通部分中断可通行短时间中断较短时间中断较长时间中断
    对环境的影
    响程度e46
    显著高于要求较高于要求基本合格较低于要求显著低于要求
    下载: 导出CSV

    表  4  加固方案评价矩阵因素

    Table  4.   Evaluation matrix of reinforcement scheme

    指标梁底粘贴钢板法梁底粘贴预应力碳纤维板
    1级2级3级4级5级1级2级3级4级5级
    e1100.90.1000.10.9000
    e120.30.70000.40.6000
    e1300.60.40000.90.100
    e1400.90.10001.0000
    e210.50.50000.10.9000
    e2200.60.40000.70.300
    e310.10.90000.50.5000
    e3200.40.60000.80.200
    e330.850.150000.50.5000
    e4100.850.15000.40.6000
    e4200.550.45000.150.85000
    e430.70.30000.30.7000
    e4401.00000.20.8000
    e4400.20.800000.650.350
    e4600.70.30000.80.200
    下载: 导出CSV

    表  5  部分评价指标权重

    Table  5.   Weights of some evaluation indices

    专家可信度指标权重区间
    结构功能可靠性经济合理性技术可靠性施工过程可靠性
    专家A(0.258 4)(0.480 4,0.532 8)(0.103 2,0.130 8)(0.197 9,0.231 3)(0.1575,0.1901)
    专家B(0.245 7)(0.488 8,0.539 4)(0.111 0,0.135 7)(0.195 1,0.225 8)(0.146 5,0.175 3)
    专家C(0.237 1)(0.462 3,0.533 3)(0.083 9,0.118 3)(0.217 6,0.269 3)(0.161 2,0.196 5)
    专家D(0.258 8)(0.468 3,0.507 3)(0.098 8,0.119 1)(0.217 3,0.244 9)(0.164 0,0.187 6)
    基于专家可信度的权重区间(0.475 0,0.528 0)(0.099 4,0.126 0)(0.206 9,0.242 5)(0.157 3,0.187 3)
    指标权重向量W00.372 10.146 70.267 90.213 3
    专家可信度指标权重区间
    安全性要求满足程度耐久性要求满足程度适用性要求满足程度美观性要求满足程度
    专家A(0.264 9)(0.527 7,0.6072)(0.112 7,0.140 8)(0.197 7,0.278 4)(0.070 6,0.098 1)
    专家B(0.255 6)(0.504 7,0.609 4)(0.101 3,0.129 0)(0.201 1,0.337 8)(0.063 3,0.093 7)
    专家C(0.225 0)(0.481 9,0.548 4)(0.125 8,0.147 2)(0.230 5,0.300 1)(0.078 8,0.104 9)
    专家D(0.254 5)(0.489 2,0.592 4)(0.100 1,0.140 2)(0.195 7,0.330 3)(0.082 3,0.103 4)
    基于专家可信度的权重区间(0.501 7,0.590 8)(0.109 5,0.139 1)(0.205 5,0.311 7)(0.073 5,0.099 8)
    指标权重向量W10.363 50.203 80.274 30.158 4
    下载: 导出CSV

    表  6  评价指标权重值

    Table  6.   Weights values of the evaluation index

    权重向量指标权重向量值
    W0(0.372 1,0.146 7,0.267 9,0.213 3)
    W1(0.363 5,0.203 8,0.274 3,0.158 4)
    W2(0.699 8,0.300 2)
    W3(0.490 8,0.193 2,0.316 0)
    W4(0.190 7,0.111 3,0.156 2,0.246 4,
    0.117 3,0.178 1)
    下载: 导出CSV

    表  7  评价结果

    Table  7.   Evaluation results

    加固方案结果向量评价结果向量值
    梁底粘贴
    钢板法
    U1(0.061 1,0.777 0,0.161 9,0,0)
    U2(0.349 9,0.530 1,0.120 0,0,0)
    U3(0.317 7,0.566 4,0.115 9,0,0)
    U4(0.109 3,0.664 7,0.226 0,0,0)
    N0(0.182 5,0.660 4,0.157 1,0,0)
    梁底粘贴碳
    纤维板法
    U1(0.117 9,0.854 7,0.027 4,0,0)
    U2(0.070 0,0.840 0,0.090 0,0,0)
    U3(0.403 4,0.558 0,0.038 6,0,0)
    U4(0.189 1,0.658 0,0.111 9,
    0.041 0,0)
    N0(0.202 5,0.731 1,0.057 6,
    0.008 8,0)
    下载: 导出CSV
  • 马建,孙守增,杨琦,等. 中国桥梁工程学术研究综述2014[J]. 中国公路学报,2014,27(5): 1-96. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2014.05.001

    MA Jian, SUN Shouzeng, YANG Qi, et al. Review on China’s bridge engineering research:2014[J]. China Journal of Highway and Transport, 2014, 27(5): 1-96. doi: 10.3969/j.issn.1001-7372.2014.05.001
    姜禹,郝伟. 基于赋权关联度法的桥梁加固方案优选研究[J]. 铁道科学与工程学报,2016,13(7): 1318-1322.

    JIANG Yu, HAO Wei. Research on bridge reinforcement scheme optimization based on empowerment relational degree[J]. Journal of Railway Science and Engineering, 2016, 13(7): 1318-1322.
    王永平,张宝银,张树仁. 桥梁使用性能模糊评估专家系统[J]. 中国公路学报,1996,9(2): 62-67.

    WANG Yongping, ZHANG Baoyin, ZHANG Shuren. Expert system for comprehensive assessment to bridge service property using fuzzy theory[J]. China Journal of Highway and Transport, 1996, 9(2): 62-67.
    林拥军,邱秀姣,葛宇东. 砌体结构安全性模糊层次综合评价方法[J]. 西南交通大学学报,2016,51(6): 1214-1221. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.06.023

    LIN Yougjun, QIU Xiujiao, GE Yudong. Fuzzy comprehensive evaluation method for masonry structure safety[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2016, 51(6): 1214-1221. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.2016.06.023
    张鹏. 桥梁加固方案的层次分析优选法[J]. 公路交通科技,2006,23(7): 92-95. doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2006.07.022

    ZHANG Peng. Choice of optimum scheme for bridge strengthening by using analytic hierarchy process[J]. Journal of Highway and Transportation Research and Development, 2006, 23(7): 92-95. doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2006.07.022
    杨雅勋,李子春,李子青. 基于组合权值灰关联法的旧桥加固方案评价[J]. 长安大学学报 (自然科学版),2007,27(5): 62-65. doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2007.05.014

    YANG Yaxun, LI Zichun, LI Ziqing. Evaluation on reinforcement scheme of existing bridges based on combination-weight-gray-relation method[J]. Journal of Chang’ an University (Natural Science Edition), 2007, 27(5): 62-65. doi: 10.3321/j.issn:1671-8879.2007.05.014
    边晶梅,朱浮声,白泉. 组合赋权简化ELECT RE法优选桥梁加固方案[J]. 公路交通科技,2008,25(12): 132-137. doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2008.12.026

    BIAN Jingmei, ZHU Fusheng, BAI Quan. Opti mization of bridge reinforcement scheme with si simplified electre method based on combination weighting[J]. Journal of Highway and Transporta tion Research and Development, 2008, 25(12): 132-137. doi: 10.3969/j.issn.1002-0268.2008.12.026
    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,2000,20(7): 58-62. doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.2000.07.012

    XU Zeshui. A simulation-based evaluation of several scales in the analytic hierarchy process[J]. Systems Engineering-Theory & Practice, 2000, 20(7): 58-62. doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.2000.07.012
    张彩然,朱尔玉,程京甫. 不确定型AHP在单轨桥梁状态评估中的应用[J]. 北京交通大学学报,2010,34(6): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-0291.2010.06.004

    ZHANG Cairan, ZHU Eryu, CHENG Jingfu. Application of uncertain type of AHP on monorail bridge condition assessment[J]. Journal of Beijing Jiaotong University, 2010, 34(6): 16-20. doi: 10.3969/j.issn.1673-0291.2010.06.004
    中华人民共和国交通运输部. 公路桥梁加固设计规范: JTG/T J22—2008[S]. 北京: 人民交通出版社, 2008
    中华人民共和国交通部. 公路桥涵养护规范: JTG H1l—2004[S]. 北京: 人民交通出版社, 2004
    中华人民共和国交通运输部. 公路桥梁技术状况评定标准: JTG/T H21—2011[S]. 北京: 人民交通出版社, 2011
    刘俊娟,王炜,程琳. 基于梯形隶属函数的区间数模糊评价方法[J]. 系统工程与电子技术,2009,31(2): 390-392. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2009.02.032

    LIU Junjuan, WANG Wei, CHENG Lin. Interval number fuzzy evaluation based on trapezoid subordinate function[J]. Systems Engineering and Electronics, 2009, 31(2): 390-392. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2009.02.032
    潘仁飞,邹乐乐,侯运炳. 基于专家可信度的不确定型AHP方法及其应用[J]. 系统工程,2008,26(10): 101-106. doi: 10.3969/j.issn.1001-4098.2008.10.020

    PAN Renfei, ZOU Lele, HOU Yunbing. The method of uncertain AHP based on expert credibility and Its application[J]. Systems Engineering, 2008, 26(10): 101-106. doi: 10.3969/j.issn.1001-4098.2008.10.020
    许先云,杨永清. 不确定AHP判断矩阵的一致性逼近与排序方法[J]. 系统工程理论与实践,1998,18(2): 19-22. doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.1998.02.004

    XU Xianyun, YANG Yongqing. The consistency approximation and weight calculation method of the judgement matrix in the uncertain type of AHP[J]. Systems Engineering-Theory & Practice, 1998, 18(2): 19-22. doi: 10.3321/j.issn:1000-6788.1998.02.004
    张吉军. 区间数的排序方法研究[J]. 运筹与管理,2003,12(3): 18-22. doi: 10.3969/j.issn.1007-3221.2003.03.005

    ZHANG Jijun. Research on method for ranking interval numbers[J]. Operations Research and Management Science, 2003, 12(3): 18-22. doi: 10.3969/j.issn.1007-3221.2003.03.005
    徐泽水. 模糊互补判断矩阵排序的一种算法[J]. 系统工程学报,2001,16(4): 311-314. doi: 10.3969/j.issn.1000-5781.2001.04.012

    XU Zeshui. Algorithm for priority of fuzzy complementary judgement matrix[J]. Journal of Systems Engineering, 2001, 16(4): 311-314. doi: 10.3969/j.issn.1000-5781.2001.04.012
  • 加载中
图(1) / 表(7)
计量
  • 文章访问数:  537
  • HTML全文浏览量:  233
  • PDF下载量:  6
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-03-26
  • 修回日期:  2017-10-16
  • 网络出版日期:  2017-10-22
  • 刊出日期:  2019-04-01

目录

    /

    返回文章
    返回