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运用模糊理论评判水泥混凝土路面的破损状况

2011-08-08胡章立

城市道桥与防洪 2011年10期
关键词:评判状况指标体系

胡章立 ,贺 平 ,苏 龙

(1.贵州省建筑设计研究院,贵州 贵阳 550002;2海南锐翔交通工程试验检测中心,海南 海口 571100;3贵州省交通规划勘察设计研究院,贵州 贵阳 550001)

0 引言

旧水泥混凝土路面状况调查和评价是选择养护措施,制定养护策略,规划养护工程项目,编制养护计划,进行路面改建设计的一项重要内容。对于改扩建水泥混凝土路面,路况调查与评价不仅是改扩建工作的依据,也是分析和判断路面可利用性的技术依据。在《公路水泥混凝土路面养护技术规范》(JTJ 073.1-2001)中,采用路面状况指数(PCI)和断板率(DBL)两项指标评定水泥混凝土路面破损状况。路面状况指数是一项综合性评价指标,它反映调查路段路面总破损状况,即反映病害的类型、轻重程度和范围3方面属性对路面状况影响程度的综合度量指标。根据水泥混凝土路面破损类型的多样性和破损程度的模糊性,本文将运用模糊综合评判原理,建立水泥混凝土路面破损状况的模糊综合评价模型,并结合江门市金瓯路(江门水道—港澳码头)改造工程,探讨了模糊综合评价在旧水泥混凝土路面状况评价中的应用。

1 旧水泥混凝土路面破损状况评价指标体系的建立

水泥混凝土路面在使用过程中,在行车荷载和自然因素等的反复作用下,路面将产生各种各样的破损。水泥混凝土路面破损可以分为断裂类、竖向位移类、接缝类及表层类4种类型。各种类型的破损又有不同的表现形式。层次分析法(AHP法)把这些病害条理化、层次化,构造一个有层次的结构模型。根据AHP法的基本原理,可以建立如表1所示的水泥混凝土路面破损状况评价指标体系。

表1 水泥混凝土路面破损状况评价指标体系

2 旧水泥混凝土路面破损状况的多级模糊综合评价模型

根据AHP法建立的水泥混凝土路面破损状况的评价指标体系,这里需要采取二级模糊综合评价模型,首先对第二级因素指标层进行单因素评价,然后再对第一级因素准则层做综合评价。

2.1 建立因素集

根据水泥混凝土路面破损状况评价指标体系,建立如下因素集:

2.2 建立评判集

为了与《公路水泥混凝土路面养护技术规范》中对水泥混凝土路面破损状况评定的等级一致,这里评判集取 V={v1,v2,v3,v4,v5}={优,良,中,次,差}。

2.3 确定各破损类型的评判矩阵

rij表示i因素评判为vj的隶属度,rij可以通过路面损坏测量和调查的具体数据,并对比相应的评分标准(可参考《公路水泥混凝土路面养护技术规范》)进行确定,也可通过专家组集体评议确定。

2.4 确定各指标的权重系数

各指标权重系数的确定,这里采用AHP法确定。

2.5 模糊综合评价

对于权重 A=(a1,a2,…,an) 和评判矩阵 R,取max-min合成运算,即用模糊型M(∧,∨)计算,可得到综合评判:

3 工程实例分析

江门市金瓯路位于江门市江海区,西起江门水道,东至港澳码头,其中东海路至港澳码头现状为水泥混凝土路面。由于金瓯路位于工业区,货车较多,超载十分严重,所以该路段路面出现的病害比较多。本文以金瓯路(东海路—港澳码头)路段为例,运用模糊综合评价模型评价该路段的路面破损状况,说明其实用性。

3.1 4种损坏类型的评价矩阵

根据现场调查和测量的各种病害的多少和大小,建立4种损坏类型的评价矩阵:

3.2 各指标权重系数的计算

运用AHP法原理,构造判断矩阵,运用Matlab计算各指标的权重系数,并进行一致性检验,最后经过归一化处理,得到各指标的权重系数,见表2~表6。

表2 判断矩阵u1—u1i

表3 判断矩阵u2—u2 i

λmax=2,CI=0,RI=0,CR=0<0.1。

表4 判断矩阵u3—u3 i

λmax=6.344 4,CI=0.068 88,RI=1.24,CR=0.055 5<0.1。

表5 判断矩阵u4—u4 i

λmax=5.284 7,CI=0.071 2,RI=1.12,CR=0.064<0.1。

表6 判断矩阵U—u i

λmax=4.072 8,CI=0.024 3,RI=0.90,CR=0.027<0.1。

3.3 水泥混凝土路面破损状况的模糊综合评价

(1)准则层评价

(2)目标层评价

路面破损状况模糊综合评价U=w R=[0.282 0.321 0.263 0.114 0.060]。

根据最大隶属度原则,可见该路段路面破损状况的模糊综合评价为“良”,评价结果与采用路面状况指数(PCI)和断板率(DBL)两项指标评定的结果一致。

4 结语

本文针对水泥混凝土路面破损类型的多样性和破损程度的“模糊”特征,运用AHP法建立了水泥混凝土路面破损状况评价体系,提出了水泥混凝土路面破损状况的模糊综合评价模型,并结合工程实例,说明了其实用性,其评价结果较真实地反应了路面破损的综合状况,有一定的实用性,可供参考。同时也得指出,本评判模型有待进一步改善,判断矩阵的确定还具有一定的主观性,在实际应用当中,判断矩阵根据具体情况进行适当调整。

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[6]JTJ 073.1-2001,公路水泥混凝土路面养护技术规范[S].

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