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1、基于层次分析法的桥梁可靠度评估形式基于层次分析法的桥梁可靠度评估形式【摘耍】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。 本文简耍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佔的思维模式, 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
2、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
3、，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朵思维过程数学化， 从而为多目标、多准则或无结构特性的复朵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) 首先耍把问题条理化、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
4、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（权垂）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
5、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一一桥梁 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
6、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，引入隶属度一一隶 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78。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
7、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 权重做史为科学合理的分析、确定，进一步探寻变权与模糊数学结合 的算法。参考文献1 秦权桥梁结构的健康监测J中国公路学报，2000,(2)：37-422 杨玉冬，王浩，李爱群大跨桥梁结构健康监测和状态评估研究进展J江苏建筑,2005, (2),18-203 许树柏层次分析法原理M.天津：天津大学出版社，19884 范剑锋，袁海庆等基于不确定型层次分析法的桥梁模糊综合 评估J武汉理工大学学报，2005, 27 (4)： 54575 袁海庆，刘文龙
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