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1、164.基于优选法的桥梁评估标准确定方法黄志伟任远黄侨(东南大学 交通学院)摘要:以桥梁评估标准为研究对象,研究了与评枯标准塞切相关的评枯指标取值、标度、评分(或扣分)、指标取值与评分关系等若干问题;将结构及指标的技 术状况分为“优”、 “良” 、 “中” 、“差” 、“劣”5个等级,基于优选法确定各等级的评分范围;提出了基于优选法的评枯标准 确定方法;并以算例说明评枯标准的 确定过程。结果表明,所确定的评万等级与公路桥梁技术状况评定 标准( JTG/ TH2 1一2011 ) 趁体上一致;当难以直接确定完整的评枯标准时,本文 方法为此提供了一种选择。关健词:桥梁评枯标准优选法评万指标取值1引
2、言既有桥梁的技术状况始终是业 内关注的重要问题之一。评估标准的确定是技术状况评估过程中的重要一环。一方面,结构评估过程中存在着不确定性问题,有些指标难以量化,现行桥梁评估规范关于这些指标主要采用定性评估标准;另一方面,在结构技术状况评估过程中,指标的选择、指标体系的构建、评估标准的确定等环节都或多或少地存在一定程度的主观性。这些有可能导致难以直接确定完整的评估标准。因而,进一步研究既有桥梁的评估标准是很有必要 的。本文以既有桥梁的评估标准为研究对象,从若干与评估标准密切相关的问题人手,确定了评分等级,着重指标值与评分关系的研究,提出了基于优选法的评估标准确定方法;以算例说明评估标准的具体确定过
3、程。2评估标准相关的若干问题确定评估标准通常采用的方法:调查统计,计算分析,试算,参照已有文献、规范、规程和标准等资料,借鉴已有工程知识、经验等。基金项目:吉 林省 交 通 厅 交通科技项目(2 01 0);高等 学校博士学科 点专项科研基金新 教 师基金 项目(20090 09 2 1 20 0 46)。113 4评估标准的确定是一项复杂的工作,不仅与评估指标的取值有关,还与评估标度、评分及指标值一评分关系等有关。2.1评估指标取值一般地,可将评估指标分定量指标和定性指标2类。所谓定量指标,是指关于该指标的评判信息是具体的数值;定性指标,是指关于该指标的评判信息不是具体的数值,而是状态描述或
4、简单的等级划分。对于定量指标常采用无量纲化等处理方法;对于定性指标常采用定量化及细致化等处理方法 2 ,3。2.2标度标度是把经验关系系统同构地映射到数值关系系统而构成的一个基本测度川。标度可 以理解为一种映射。标度问题一直是学者的研究焦点,标度形式多种多样圈,主要有1一9标度法、O一2三标度法、一1一1三标度法、一2一2五标度法、9/ 9一9八分数标度法、10/10一18/2分数标度法、90/999/9指数标度法和(5/5,5.5/4.5,6/4,6.5/3.5,8.5/1.5,9/l)分数标度法等。考虑到既有桥梁评估的相关规范(或标准)都将结构技术状况分为5类,本文结构技术状况采用五标度分
5、别用“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”表示。对于评估指标的评估结果也采用一致的标度。2.3评分公路桥梁技术状况评定标准( JTG/TH2 1一20 11) (下文,简称为公桥评) ) )及城市桥梁养护技术规范 (C JJ 9 9一20 03 )中对于不同评估指标,相同评估标度对应的评分(扣分)有所不同。本文对于不同评估指标的同一评估标度采用相同的评分。前面所述的将结构技术状况或评估指标的状况分为“优”、“良”、“中”、“差”、“劣”五标 度的过程,可以理解为一个对技术状况的优选过程。在分一一一灵下一弓优选法的多种方法中,0.61 8法是最简单的,也是应用最普遍的。所谓0.61 8法,就是取
6、一线段A B,分为长段图10.6 18法示 意图AC和短段CB,如图1所示。即:八刀一 A C+沼(1)评加,使得ABA C A CC B(2)联立式(1 )及式(2 )得=0.6 18鱼A C一一A C一A Bl|司.| | | |八入川知川冲州日洲次, 川冲召临州曰曰尸门曰曰曰曰曰曰曰曰尸尸9 5!一8 61-一刁妇日|J|1 1 ! |叫1 .1 1 |6 2!一 一 一一引rl ls e 二 l|1 1 1 1 13 8卜一 一、图合图口目川日B FED C才x.凡笼飞、指标傲图20.6 18法确定 的标度、评分范围及指标值 一评分关系 曲线基于优选法中的0.61 8法(又称为黄金分割
7、法)确定每一标度的评分范围,如图2左部所示。具体地,取线段AB的长度为10 0(A点处标记为O分,B点处标记 为10 0分);确定AB之间的C点使A C的长度为AB的0.61 8倍(C点处标记为62分);确定A C之间的D点使AD的长度为A C的0.6 18倍(D点处标记为 3 8分);确定CB之间的E点使CE的长度为CB的。.6 18倍(E点处标记为8 6分);最后确定E B之间的F点使E F113 5的长度为E 刀的0.61 8倍(F点处标记为9 5分)。将优选法确定的各标度评分范围及公桥评的评分范围见表优选法及公桥评各标度的评分范围表表1优优选法法标度度优优良良中中差差劣劣评评评分范围围
8、95,10086,95) ) )62,8 6) ) )38,62) ) )0,38) ) )公桥评标度度1类类2类类3类类4类类5类类评评评分范围围仁9 5,100仁80,95) ) )仁60,80) ) )仁4 0,60) ) )(0,40) ) )由表1可见,通过优选法确定的评分范围与公桥评的评分范围总体上是一致的。在评分环节采用扣分或直接打分的方式都是常见的。值得注意的是,扣分与直接打分达到的效果可能有如下的差别:(1)扣分可以使评估者注重评估过程及如何得到评估结果;直接打分可能使评估者追求对评估对象的总体感觉,把握评估对象的主要方面,直接关注评估结果。(2 )从心理上说,扣分能引起评估
9、者的危机意识,起到警示的作用,有利于后续对评估对象的分析总结;对于评估对象技术状况轻微下降的情况,也容易确定技术状况之间的差别。(3 )直接打分相对较快、不易细化,但引人层次分析法后,能起到一定的改善作用。在评分环节,若由于指标影响因素较多或缺损类型较多等情况,直接打分有困难时,可考虑采用扣分的方式。2.4指标值与评分的关系一般地,依据指标与评估结果的关系,可 以将评估指标分为3类圈:(l )适度指标:即指标数值适 中,评估结果最好的指标。(2 )正指标:即指标数值越大,评估结果越好的指标。(3 )逆指标:即指标数值越小,评估结果越好的指标。对于工程问题,往往不是追求某项指标的越大越好(或越小
10、越好),而是力争某项值的适度。例如,从结构抗力与效应的关系来分析。当抗力大于效应,表示结构是安全的;当抗力小于效应,表示结构是不安全的;当抗力等于效应,表示结构处于极限状态,介于安全与不安全两种状态之间。若用安全系数表示抗力大于效应的程度。那么,安全系数并不是越大越好。因为追求过大的安全系数往往是以付出巨大经济利益为代价的。因此,从这个角度来说,适度指标是评估指标的一般形式,正指标、逆指标是评估指标的特殊形式。建立指标值与评估结果之间的关系曲线是研究指标值与评分关系的重要内容。对于适度指标,可采用正态分布曲线陈、梯形曲线等建立关系曲线;对于正指标,可采用升半正态分布曲线、升半梯形曲线等表达其与
11、评估结果之间的关系;对于逆指标,则可用相应 的降半正态分布曲线、降半梯形曲线等表达。文献3提出的“六点法”模型较好地兼顾了模型的精度及实用性。本文对于适度指标、正指标、逆指标则分别采用抛物线、升半抛物线、降半抛物线来表达指标值与评估结果的关系。如图2所示为适度指标值一评分关系曲线。以二次曲线为例,假设y一a xZ+酝十c( 3)式中:x自变量,这里表示指标值;y因变量,这里表示评分;a、b、。待定系数。1136的长度为E 刀的0.61 8倍(F点处标记为9 5分)。将优选法确定的各标度评分范围及公桥评的评分范围见表优选法及公桥评各标度的评分范围表表1优优选法法标度度优优良良中中差差劣劣评评评分
12、范围围95,10086,95) ) )62,8 6) ) )38,62) ) )0,38) ) )公桥评标度度1类类2类类3类类4类类5类类评评评分范围围仁9 5,100仁80,95) ) )仁60,80) ) )仁4 0,60) ) )(0,40) ) )由表1可见,通过优选法确定的评分范围与公桥评的评分范围总体上是一致的。在评分环节采用扣分或直接打分的方式都是常见的。值得注意的是,扣分与直接打分达到的效果可能有如下的差别:(1)扣分可以使评估者注重评估过程及如何得到评估结果;直接打分可能使评估者追求对评估对象的总体感觉,把握评估对象的主要方面,直接关注评估结果。(2 )从心理上说,扣分能引
13、起评估者的危机意识,起到警示的作用,有利于后续对评估对象的分析总结;对于评估对象技术状况轻微下降的情况,也容易确定技术状况之间的差别。(3 )直接打分相对较快、不易细化,但引人层次分析法后,能起到一定的改善作用。在评分环节,若由于指标影响因素较多或缺损类型较多等情况,直接打分有困难时,可考虑采用扣分的方式。2.4指标值与评分的关系一般地,依据指标与评估结果的关系,可 以将评估指标分为3类圈:(l )适度指标:即指标数值适 中,评估结果最好的指标。(2 )正指标:即指标数值越大,评估结果越好的指标。(3 )逆指标:即指标数值越小,评估结果越好的指标。对于工程问题,往往不是追求某项指标的越大越好(
14、或越小越好),而是力争某项值的适度。例如,从结构抗力与效应的关系来分析。当抗力大于效应,表示结构是安全的;当抗力小于效应,表示结构是不安全的;当抗力等于效应,表示结构处于极限状态,介于安全与不安全两种状态之间。若用安全系数表示抗力大于效应的程度。那么,安全系数并不是越大越好。因为追求过大的安全系数往往是以付出巨大经济利益为代价的。因此,从这个角度来说,适度指标是评估指标的一般形式,正指标、逆指标是评估指标的特殊形式。建立指标值与评估结果之间的关系曲线是研究指标值与评分关系的重要内容。对于适度指标,可采用正态分布曲线陈、梯形曲线等建立关系曲线;对于正指标,可采用升半正态分布曲线、升半梯形曲线等表
15、达其与评估结果之间的关系;对于逆指标,则可用相应 的降半正态分布曲线、降半梯形曲线等表达。文献3提出的“六点法”模型较好地兼顾了模型的精度及实用性。本文对于适度指标、正指标、逆指标则分别采用抛物线、升半抛物线、降半抛物线来表达指标值与评估结果的关系。如图2所示为适度指标值一评分关系曲线。以二次曲线为例,假设y一a xZ+酝十c( 3)式中:x自变量,这里表示指标值;y因变量,这里表示评分;a、b、。待定系数。1136供一种选择。4结语以既有桥梁评估标准为研究对象,对于难以直接确定完整评估标准的情况,首先研究了与评估标准密切相关的评估指标取值、标度、评分(或扣分)、指标取值与评分关系等若干问题;
16、本着同标度同评分的原则,基于优选法确定了各等级的评分范围;提出了基于优选法的评估标准确定方法;并以算例说明评估标准的确定过程。主要结论如下:(l )基于优选法所确定的评分等级与公路桥梁技术状况评定标准( JT G/TH2 1一2011 )总体上一致。(2 )当难以直接确定完整 的评估标 准时,基于优选法 的评估标准确定方法可作为一种选择。(3 )扣分方式与直接打分的方式在评估心理、评估过程、粗略程度等方面有所差别。(4 )采用逆向思维,通过评估标度对应的评分范围确定评估标准的方法有一定的适用前提,即已知指标值与评估结果的总体关系及部分评估标准信息。参考文献1朱孔来.评价指标 的非线性无量纲模糊 处理方 法仁J.系统工程,1996,14(6 ).2张 灵 莹.定性指标评价的定 量化研究J.系统工程理论与实践,199 8(7 ).3任远.大跨度料拉桥养护管理系统的数字化研究D.哈尔滨:哈尔滨工业大学,200&
