双曲拱旧桥的多级模糊综合评定方法

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1、双曲拱旧桥的多级模糊综合评定方法总第212期2005年第5期交通科技TransportationScience&TechnologySerialNo.212No.5Oet.2005双曲拱旧桥的多级模糊综合评定方法张佩旭(河南省交通科学技术研究院郑州450015)摘要总结桥梁检测评估的方法,采用健康等级的多级模糊综合评定的方法对在役双曲拱桥进行评定,介绍多级模糊综合评定方法的评定法则和计算方法.并将该方法应用到工程实际.关键词双曲拱桥承载力评估模糊综合评定1桥梁承载能力评估现状2双曲拱桥承载力多级模糊综

2、合评估方法双曲拱桥大部分修建于20世纪70年代,在役的双曲拱桥已经工作了近30年,其损伤和病害以及其他不适应交通运输要求的问题已经非常突出,急需对该种桥梁的承载能力进行评估,确保桥梁的安全服役.目前,实际应用的桥梁承载力评定方法主要有基于外观调查的方法,基于设计规范的方法,以及荷载实验等方法.1.1基于外观调查的评估方法该方法最早应用于建筑结构损伤程度的评估,并逐步发展成为一种量化的评分系统L1].评分标准即损伤程度分类需根据调查统计和试验分析结果预先制定.我国的《公路养护技术规范》中根据桥梁的损伤程度将旧桥

3、分为4类.此方法应用简单,主要应用于桥梁运营状态的评估.1.2基于设计规范的方法桥梁设计规范是指导桥梁设计的标准,但对于旧桥的评估不能直接套用桥梁设计规范[2j.在对旧桥进行评估时,需根据现场调查信息对结构抗力和荷载效应进行修正,修正的方法,安全系数取值,结构损伤确定以及结构分析方法选择是承载力评估准确性的关键.1.3荷载实验桥梁荷载实验可分为动载试验和静载试验.动载试验是测定桥梁结构的实际冲击系数和桥梁结构的自振特性,静载试验是测定桥梁结构的应力和变形(挠度),通过这些项目对桥梁承载能力进行评价【3].收稿

4、日期:2005—05—05目前,在常规桥梁工程实际中常用的主要有基于外观调查和荷载试验2种方法.第一种方法过于简单,评估也过于粗略;第二种方法需要有专门的咨询单位进行检测评定,数据处理量较大.因此寻求一种适用于常规桥梁且简单实用,有一定的精确度,适合于桥梁管理部门建立技术档案和检测评定方法具有重要意义.健康等级的多级模糊综合评估方法是通过模糊向量按照一定的计算法则,自下而上求解桥梁的健康等级以对桥梁进行评估.同时,该评估方法是一个开放的体系,可以将基于外观调查,设计规范及荷载试验评价的结果作为一个模糊向量,通

5、过权重向量将这几种方法综合起来对桥梁进行评估.2.1多级模糊综合评估的桥梁分级n影响桥梁结构健康状况的因素是相当复杂的,加之检测设备和桥梁分析理论的不完备性,对桥梁健康程度的评定也必然具有随机性,模糊性,甚至是灰色的.采用多级模糊综合评估的方法,即建立桥梁的健康评判指标体系,依据该指标体系对桥梁的健康状况进行评估.依据《公路养护技术规范》将双曲拱桥的健康状态分为5个等级,则模糊评判的决断集就是这5个等级的模糊评判决策量组成的模糊向量.这5个等级的解释如下.一级:健康状况符合国家规范标准的要求,具有正常的承载力

6、和使用功能,可不采取措施.二级:健康状况基本符合国家规范标准的要求,不影响正常的承载力和使用功能,对个别构件2005年第5期张佩旭:双曲拱旧桥的多级模糊综合评定方法可采取必要的维护措施.三级:健康状况略低于国家规范的要求,尚不影响整体承载力和使用功能,多数构件需采取维修,加固措施.四级:健康状况不符合国家规范标准的要求,影响结构正常的承载能力和使用功能,应采取加固或更换构件的措施.五级:健康状况严重不符合国家标准的要求,已危及安全,应停止使用,并尽快采取有效措施.2.2桥梁结构层次的划分根据双曲拱桥的结构特点

7、,将一个双曲拱桥划分为桥面系,桥跨结构(拱上建筑,主拱圈),下部结构和附属结构几个组成单元.再依次对各单元划分,如将主拱圈分为拱肋,拱波,拱板,横向联系;将下部结构分为桥台,桥墩等.对于较为重要的桥跨结构和下部结构可进一步分解,分别进行评估.结构划分如图1所示.图1桥梁结构分解层次不意图2.3多级模糊综合评估计算法则将桥梁结构层次单元划分后,对各个单元进行评估,评估从底层单元进行评估,再计算上层单元的评估指标,最后得出桥梁的评估指标.根据子单元在母单元中的重要性,采用不同的方法计算母单元的评估指标,计算方法如

8、下.2.3.1权重向量法根据各个子单元在母单元中的重要性,选择一个权重向量与各个子单元的模糊评估向量组成的矩阵相乘,求得母单元得模糊评估向量.2.3.2最小值法则母单元的模糊评估向量等于各个子单元模糊评估向量中最小的一个.公式表达为:V:minVl,V2,V3,V4,V5(1)2.3.3降级法则母单元的模糊评估向量的取值比某个子单元模糊评估向量降一级,即如果某个单元评估为三级,则其母单元评估为四级]