新型四面六邊透水框架設(shè)計(jì)

展朝飛

摘要：根據(jù)建筑與力學(xué)方面的知識(shí)以及一些資料與參考文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)出了一種良好的框架結(jié)構(gòu)——預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)。為了確保模型的合理性，我們從工程特性、經(jīng)濟(jì)性、施工性以及生態(tài)環(huán)境等方面因素考慮，采用德爾菲法與層次分析相結(jié)合的方法來計(jì)算權(quán)重，并運(yùn)用多層次模糊綜合評(píng)價(jià)法將格賓網(wǎng)墊護(hù)岸框架、四面六邊透水框架以及預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架進(jìn)行了比較，最后得到預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架的綜合性能最好，驗(yàn)證模型的可行性。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁 加權(quán)平均原則 多層次模糊綜合評(píng)價(jià)法 Delphi法 層次分析法

1、前言

在解決設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足與雖然原則上能夠互相鉤連，但依然不清楚最終堆砌而成的形狀是否合理兩個(gè)問題的基礎(chǔ)上，此題研究的是：建立合理的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而設(shè)計(jì)一個(gè)良好的框架結(jié)構(gòu)。

在河道整治工程中，需要在受侵蝕嚴(yán)重的部位設(shè)置一些人工設(shè)施，以減弱水流的沖刷，促進(jìn)該處泥沙的淤積，以保護(hù)河岸形態(tài)的穩(wěn)定。四面六邊透水框架在拋投時(shí)和在使用過程中，可能被水流沖擊而翻滾移位，使框架群不能達(dá)到理想的堆砌效果，對(duì)功能有不利影響。為了使框架在水中互相鉤連，需要設(shè)計(jì)新的形狀。

2、概述

2.1、多層次模糊綜合評(píng)價(jià)法之評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

內(nèi)河航道護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式評(píng)價(jià)是要對(duì)護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而挑選出合理的護(hù)岸型式，本文所建立的內(nèi)河航道護(hù)岸型式評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括3個(gè)層次：目標(biāo)層（U）、準(zhǔn)則層（ ui ）、指標(biāo)層（ uij ）。

2.2 工程特性準(zhǔn)則（u1）

工程特性是內(nèi)河航道護(hù)岸首先必須具備的因素，它是保證內(nèi)河航道能夠具備通航基本功能的前提，可以用穩(wěn)定性（u11）、抗撞擊性（u12）、柔韌性（u13）、整體性（u14）、耐久性（u15）五個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)。

2.3 經(jīng)濟(jì)性準(zhǔn)則（u2）

一項(xiàng)護(hù)岸工程的成本除了一次性建設(shè)資金的投入，還應(yīng)包括其將來的維護(hù)成本，即需要考慮整個(gè)使用壽命中的全部費(fèi)用，所以引入全壽命周期成本的概念，故用建設(shè)費(fèi)用（u21）、維護(hù)費(fèi)用（u22）兩個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)。

2.4 施工性準(zhǔn)則（u3）

護(hù)岸結(jié)構(gòu)的施工必須是可以進(jìn)行的，而且是簡單方便的。護(hù)岸工程的施工除了應(yīng)包括基建時(shí)的施工問題，還應(yīng)考慮維護(hù)期間的修復(fù)施工的難易問題，即應(yīng)是全過程的施工問題，用施工速度（u31）、施工對(duì)環(huán)境的影響（u32）、施工質(zhì)量控制難易程度（u33）、維護(hù)施工難易程度（u34）四個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)。

2.5 生態(tài)環(huán)境準(zhǔn)則（u4）

護(hù)岸結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響應(yīng)該是盡可能小的，用生態(tài)效應(yīng)（u41）、景觀性（u42）、親水性（u43）三個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)。

2.6 指標(biāo)權(quán)重的確定

在內(nèi)河航道護(hù)岸結(jié)構(gòu)型式評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇的基礎(chǔ)上，確定各指標(biāo)的權(quán)重是關(guān)鍵問題。本文中權(quán)重的推求，采用德爾菲法與層次分析相結(jié)合的方法，計(jì)算結(jié)果如下：

ui層對(duì)U層的權(quán)重為： A=[0.4388 0.1931 0.0746 0.2935]

uij層對(duì)ui層的權(quán)重分別為：

A1=[0.4174 0.1602 0.0975 0.2634 0.0615]

A2=[0.6667 0.3333]

A3=[0.4668 0.0953 0.2776 0.1603]

A4=[0.5396 0.2970 0.1634]

2.7 模糊評(píng)價(jià)矩陣的確定

本文采用德爾斐法請(qǐng)7位專家打分，然后對(duì)其結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出uij層上的每個(gè)因素對(duì)評(píng)語等級(jí)上每個(gè)等級(jí)的隸屬度，得到模糊評(píng)價(jià)矩陣為

R1=

R2=

R3=

R4=

2.8、綜合評(píng)價(jià)

計(jì)算準(zhǔn)則層評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

B1=A1*R1=[0 0.1430 0.1518 0.4061 0.2991]

B2=A2*R2=[ 0 0.3810 0.3333 0.2381 0.0476]

B3=A3*R3=[0 0.0594 0.1709 0.5694 0.2003]

B4=A4*R4=[0 0.1195 0.0001 0.6329 0.2475]

計(jì)算目標(biāo)層綜合評(píng)價(jià)結(jié)果如下：

B=A*R=A* =[0.00 0.18 0.14 0.45 0.23]

對(duì)得到的評(píng)價(jià)向量進(jìn)一步進(jìn)行量化，即將評(píng)價(jià)向量轉(zhuǎn)化為一個(gè)具體的數(shù)值，以便于比較和排序。本文中規(guī)定評(píng)語集中各元素的量化值為v1=20，v2=40，v3=60，v4=80，v5=100。對(duì)目標(biāo)層量化處理后：v=74165。為了更清楚了了解各種護(hù)岸型式的優(yōu)缺點(diǎn)，以便于進(jìn)行護(hù)岸型式的選擇，對(duì)護(hù)岸的準(zhǔn)則層也進(jìn)行量化得：v1=33.89；v2=11.40；v3=5.83；v4=23.53。

同樣可得到預(yù)制混凝土塊體護(hù)坡和四面六邊透水框架護(hù)坡的各項(xiàng)得分，結(jié)果見表1。

表1 三種備選護(hù)岸型式綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié)構(gòu)形式 工程特性得分 經(jīng)濟(jì)性得分 施工性得分 生態(tài)環(huán)境得分 總得分

格賓網(wǎng)墊

護(hù)岸框架 25.18 11.59 4.84 14.97 57.24

四面六邊

透水框架 35.57 12.14 5.38 9.92 63.01

預(yù)應(yīng)力錨

桿無底扶

壁框架 33.89 11.40 5.83 23.53 74.65

3、結(jié)論

（1）工程特性分析：該準(zhǔn)則項(xiàng)滿分為43.88，四面六邊透水框架的得分最高為35.57，鉸鏈?zhǔn)铰缘停褓e網(wǎng)墊護(hù)岸框架得分最低為25.85，說明四面六邊透水框架的工程特性很好，而預(yù)制混凝土塊體則很差，與實(shí)際情況相符。

（2）經(jīng)濟(jì)特性分析：該準(zhǔn)則項(xiàng)滿分為19.31，四面六邊透水框架最高而鉸鏈?zhǔn)絼t最低，但差值不大。這與現(xiàn)今四面六邊透水框架技術(shù)成熟造價(jià)降低，而預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架作為一種較為新型的技術(shù)造價(jià)偏高的實(shí)際情況相符。

（3）施工特性分析：該準(zhǔn)則項(xiàng)滿分為7.46，鉸鏈?zhǔn)阶罡?，四面六邊透水框架略低些，基本處于同一層次，而格賓網(wǎng)墊護(hù)岸框架則最低，這也實(shí)際施工情況也相符。

（4）生態(tài)環(huán)境特性分析：該準(zhǔn)則項(xiàng)滿分為29.35，預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架得分最高為23.53，而四面六邊透水框架得分最小為9.92，預(yù)制混凝土塊體居中為14.97。

（5）從總得分來看：預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架的總得分最高74.65，說明預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)框架的綜合性能最好，是最合理的選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]王多銀，預(yù)應(yīng)力錨桿無底扶壁結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)，中國港灣建設(shè)，第2期，第135期，2005年4月

[2]王多垠等，一種新型護(hù)岸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，重慶建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，第23卷，第5期，2001年10月