市政橋梁工程投資估算模型研究—以空心板橋梁為例

安二慶

[摘 要]對我國目前市政工程建設(shè)的現(xiàn)狀及市政橋梁在其中的地位進(jìn)行了介紹，對我國市政橋梁建設(shè)過程中的工程投資估算的模型方法進(jìn)行了介紹，指出目前模型存在的不足，提出了利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)建市政橋梁工程投資估算模型，并且利用樣本數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行了構(gòu)建和仿真，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的效果。

[關(guān)鍵詞]市政橋梁 投資估算 模型 研究

中圖分類號(hào)：S882 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）10-0129-01

1.引言

在我國市政橋梁建設(shè)規(guī)模正在逐年的增多，并且迎來了高速建設(shè)的時(shí)期，很多城市都將設(shè)計(jì)難度較大，形狀較為特殊的市政橋梁作為城市自身的標(biāo)志。比如非常著名的長約36公里的杭州灣大橋，該市政橋梁投資約為107億元；蘇通大橋全長1.09公里，投資人民幣達(dá)到64.5億元。這是較大的市政橋梁，在市政工程中所包含的中小型的市政橋梁更是不計(jì)其數(shù)，即橋梁規(guī)模不大的這種工程數(shù)量巨大，市政橋梁的存在大大拉升了市政工程建設(shè)過程中的投資。由于市政工程往往涉及的金額是巨大的，因而開展對市政橋梁工程的投資估算研究就顯得極為迫切。市政橋梁工程不僅投資巨大而且工程非常復(fù)雜，因而市政橋梁的建設(shè)以及管理都要嚴(yán)格按照既定的程序來執(zhí)行，目的就是對市政橋梁工程的造價(jià)進(jìn)行控制。對于市政橋梁工程的估算往往是對市政橋梁工程造價(jià)進(jìn)行控制的有效手段之一，投資估算編制是否合理也會(huì)直接影響到對市政橋梁工程投資限額。因而如果在市政橋梁工程的前期沒有對工程進(jìn)行合理編制，所造成的后果往往就是預(yù)算編制和實(shí)際嚴(yán)重不符，就很可能會(huì)出現(xiàn)三超現(xiàn)象，以及資金不到位的問題。這種情況會(huì)嚴(yán)重阻礙市政工程的順利執(zhí)行，甚至可能導(dǎo)致市政工程建設(shè)陷入僵局，給國家?guī)砭薮蟮慕?jīng)濟(jì)損失。所以在橋梁市政工程執(zhí)行的過程中，應(yīng)該注意對于投資估算的決策，努力提高投資估算的準(zhǔn)確程度，充分體現(xiàn)投資估算對于工程造價(jià)的控制作用，目前對于市政橋梁投資估算模型的研究為該領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。

2.市政橋梁工程投資估算主要的模型

在市政工程建設(shè)的過程中都會(huì)具有一定的行業(yè)規(guī)范，在行業(yè)規(guī)范當(dāng)中針對市政橋梁工程投資估算往往是以估算法作為各個(gè)指標(biāo)計(jì)算的基礎(chǔ)。對于行業(yè)中的各個(gè)投資指標(biāo)進(jìn)行一系列的計(jì)算，目前針對市政橋梁工程投資估算的模型還沒有像其他領(lǐng)域如公路工程那樣規(guī)范，在規(guī)范中對于分部分項(xiàng)以及價(jià)格信息等都有較及時(shí)的體現(xiàn)，能基本滿足對于市政橋梁項(xiàng)目實(shí)施可行性研究階段所需要的指標(biāo)和數(shù)據(jù)。從目前市政橋梁工程投資估算過程中對于各項(xiàng)指標(biāo)的利用的情況來看，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種新的材料出現(xiàn)以及技術(shù)的進(jìn)步，指標(biāo)問題不全面以及指標(biāo)價(jià)格不明確等信息成為了投資估算過程中的主要障礙，對于市政橋梁估算是一個(gè)不得不解決的問題。但是新的投資估算指標(biāo)的建立過程又不是一蹴而就的，即在解決現(xiàn)實(shí)問題的過程中還沒有特別合適的指標(biāo)。因而目前亟待一種新的模型能夠解決上述問題。

3.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的市政橋梁工程投資估算主要模型

本文將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于市政橋梁工程投資估算模型，并且以空心板橋梁為例，通過對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于市政橋梁估算模型的可行性分析，將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型應(yīng)用于市政橋梁投資估算模型具備可行性和可實(shí)施性具備較好的性質(zhì)。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來對市政橋梁工程投資估算以空心板橋梁為例主要包括以下重要的環(huán)節(jié)：1）樣本數(shù)據(jù)的采集；2）樣本數(shù)據(jù)的歸一化處理；3）對處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練；4）對于訓(xùn)練輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真等。

3.1 樣本數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建的過程，首要的是選取模型建立所需要的樣本數(shù)據(jù)。樣本數(shù)據(jù)是關(guān)于輸入和輸出的數(shù)據(jù)。首先對于指標(biāo)進(jìn)行因果檢驗(yàn)看其是否存在理論上的因果關(guān)系，如果二者存在因果上的關(guān)系則可以將二者一個(gè)參數(shù)作為輸入而另外一個(gè)作為輸出，即有多少個(gè)輸入就需要做多少組因果分析，然后利用這些樣本數(shù)據(jù)來構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，選擇一部分?jǐn)?shù)據(jù)作為模型構(gòu)建使用以及最后的仿真驗(yàn)證使用，即不僅可以用于構(gòu)建模型來使用而且還可以用來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木?。將選擇的樣本數(shù)據(jù)作為模型的輸入，將模型中的參數(shù)利用有意義的字符串來代替，如橋梁的跨徑，數(shù)量，橋梁寬度，橋面的厚度，以及承臺(tái)和地質(zhì)等，另外還包括項(xiàng)目措施和總的投資費(fèi)用。將所選好的數(shù)據(jù)輸入到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，首先生成數(shù)據(jù)矩陣，而投資的總額作為系統(tǒng)的輸出，生成目標(biāo)矩陣來使用。

3.2 數(shù)據(jù)歸一化處理

然后對輸入的數(shù)據(jù)矩陣和目標(biāo)矩陣進(jìn)行歸一化的處理，也就是對于數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理操作。歸一化處理一般用于無量綱的數(shù)據(jù)處理，也就是將有量綱的數(shù)據(jù)通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化，將其變?yōu)闊o量綱表達(dá)的過程。歸一化一般就是用于對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的處理，樣本的統(tǒng)計(jì)概率分布在0和數(shù)值1之間，數(shù)值坐標(biāo)的范圍一般為-1到1之間。正是由于在空心板橋梁建設(shè)的過程中有太多的參數(shù)的量綱不一致，這就是很多輸入的指標(biāo)參數(shù)不一致。而在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型訓(xùn)練的過程中所要求的必須要使得數(shù)據(jù)一致，通過這樣方式消除噪聲干擾，使得模型的準(zhǔn)確性得到保障。在matlab軟件中有相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊來對數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的處理。本模型建立的過程中進(jìn)行樣本歸一化處理就是使用的matlab軟件中的函數(shù)，在該函數(shù)的幫助說明中具有該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)算法以及使用說明，可以根據(jù)該函數(shù)的說明來對所選取得樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化的處理，最終得到歸一化的輸入和輸出矩陣。

3.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)訓(xùn)練

對于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，主要使用的是樣本數(shù)據(jù)以及樣本數(shù)據(jù)所形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過對參數(shù)進(jìn)行調(diào)整不斷的進(jìn)行逆向誤差的計(jì)算，從整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸出環(huán)節(jié)到輸入環(huán)節(jié)不斷的對各個(gè)參數(shù)進(jìn)行修正，這些參數(shù)主要是指鏈接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)各個(gè)層次的權(quán)值。在matlab軟件中也有專門的生產(chǎn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的函數(shù)newff，該函數(shù)可以用于生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。PR參數(shù)為輸入矩陣中的最大和最小值矩陣；其中si為第i層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量；TFi為相對應(yīng)的激勵(lì)函數(shù)；BTF為相應(yīng)的訓(xùn)練函數(shù)；BLF為學(xué)習(xí)算法；PF為相應(yīng)的性能函數(shù)。通過樣本的輸入及參數(shù)的訓(xùn)練就能夠得到訓(xùn)練之后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，本實(shí)驗(yàn)將訓(xùn)練的次數(shù)設(shè)置在1000，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練，可以從下面的曲線看出參數(shù)都有較好的收斂。

結(jié)論

市政橋梁工程在目前甚至是以后相當(dāng)長的一段時(shí)間內(nèi)仍然是我國市政建設(shè)過程中非常重要的一環(huán)。開展對市政橋梁工程投資估算模型的研究，能夠有效的為我國市政橋梁的建設(shè)提供技術(shù)上的支持。并且能夠有效的控制工程造價(jià)，對于我國市政工程的建設(shè)和發(fā)展具有十分重要的意義。

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