基于层次分析法的桥梁可靠度评估形式
时间：2022-10-28 来源：博通范文网 本文已影响 人 
【摘要】对现役桥梁的可靠度进行科学合理的评判，是确定桥梁结构维修加固和养护对策的基础。以层次分析法为基础的桥梁评估算法以其理论完备、模型简单、思路清晰，在国内已逐步受到重视。本文简要介绍了层次分析法的概念和桥梁工程评估的具体步骤，阐述了确定型判断矩阵及不确定型判断矩阵的构造方法，分析总结了确定底层指标状态的三种评估方法：打分法、模糊综合评判法及变权综合评估法，并指出在以上方法中变权综合法更接近专家评估的思维模式，对今后的桥梁评估具有更为广泛的实用价值。
【关键词】层次分析法；桥梁结构；可靠度；算法
引言
近年来，随着进入老化期的桥梁数量的逐步增多，桥梁可靠度评估作为一门新兴课题引起了国内外学者的广泛关注。在现有的桥梁评估算法中，以层次分析法为基础的评估算法因其理论完备、模型简单、思路清晰，在国内逐步受到重视，并得到了一些实际应用[1，2]。本文即针对现有的以层次分析法为基础的各种评估算法进行了阐述、对比和总结，并详细介绍了层次分析判断矩阵的构造方法及层次分析评估计算方法，可供桥梁评估部门参考。
1、层次分析法简介
层次分析法（Analytic Hierarchy Process，简记AHP）是一种能有效处理非定量复杂问题的实用方法。它通过对问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，将各种因素层次化、系统化，利用较少的定量信息，将半定性半定量的复杂思维过程数学化，从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方法[3]。
用层次分析法进行工程项目评估时，大体可分为以下几个步骤：
（1）首先要把问题条理化、层次化，分析问题中各因素之间的关系，构造出递阶层次结构模型。结构模型中的层次数和每层中的指标数与问题的复杂程度和需要分析的详尽程度有关。典型模型结构如图1所示。
（2）对同一层次的各指标以上层次的指标为准则进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，用以计算底层各指标的权重。构造成对比较判断矩阵的办法能减少其它因素的干扰，较客观地反映出一对因子影响力的差别。
（3）目标层评估计算。首先对最底层指标进行评估。一般说来，影响最底层指标状态的因素相对较少，实际状态比较容易确定，便于准确评估。然后再按照加权综合的方法由下而上，逐层综合，得到目标层的评估结果。
不同学者建立的以层次分析法为基础的桥梁可靠度评估模型与图1基本一致，只是各层指标的选择、指标层的多寡不尽相同。由层次分析法的特点可知，当评估模型确定之后，目标层的评估结果由判断矩阵（权重）和底层指标评估结果决定。本文以图1为例从判断矩阵（权重）和评估方法两个方面对桥梁评估计算方法进行阐述。
2、层次分析法判断矩阵的构造
构造判断矩阵的方法有确定型判断矩阵和不确定型判断矩阵。
2.1确定型判断矩阵
确定型层次分析法要求判断矩阵元素为介于1/9与9之间的一个确定数，这就要求判断者对判断标度及判断元素有非常清楚的认识。但由于问题的复杂性、模糊性和不确定性，难以对两因素的相对重要程度做出精确判断。针对这个问题，文献[5]提出了应用不确定层次分析法用以桥梁可靠度评估。
2.2不确定型判断矩阵
建立递阶层次结构的评估指标体系并确定各层次指标权重后，自下而上逐层加权综合，便可由底层指标的状态得到顶层目标——桥梁的可靠度状态。
要对各指标进行准确的直接打分，则要求参与评估的各位专家能够根据评估标准各指标的状况做出精确判断。由于实际问题比较复杂，难以用定量的方法描述，故引入了模糊数学进行可靠度评估。
3.2模糊综合评判法
模糊综合评判法是模糊数学的一种具体应用方法，它可将不确定的各种信息用定量的方法表示出来。该方法把一般的集合的概念加以拓展，引入模糊集合的概念：为描述事物的状态，引入隶属度——隶属函数这一概念。模糊综合评判法较好的解决了事物的模糊性与算法的确定性这一矛盾，能很好的反应客观事物的本质。同时借助于模糊运算得到结构的评判结果矩阵，通过评判结果矩阵，不但可以得出评判对象的评判等级，而且可以得到其隶属于各个等级的具体情况等有用信息，目前在多个领域得到广泛应用[7～8]。
4、结语
本文阐述了层次分析法的分析原理，着重讨论了层次分析法在桥梁可靠度评估中的各种应用模式。可以看出，上述各种应用模式层次清晰，原理简单，便于实际应用，但每种方法都有自身的局限性。要提高评估结果的准确性，就应该对底层指标的评判结果和各层指标的权重做更为科学合理的分析、确定，进一步探寻变权与模糊数学结合的算法。
参考文献
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