基于AHP的水工混凝土裂縫綜合評(píng)價(jià)及應(yīng)用

李政鵬

摘 要：針對(duì)水工混凝土溫度裂縫產(chǎn)生原因難以定量分析和評(píng)價(jià)的問(wèn)題，本文采用層次分析法（AHP），結(jié)合水利工程實(shí)例，構(gòu)建了混凝土溫度裂縫綜合評(píng)價(jià)層次分析模型。模型計(jì)算結(jié)果表明，混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的主要因素是澆筑溫度，其次是水泥用量、環(huán)境溫度等。結(jié)合實(shí)際可知，模型計(jì)算結(jié)果具有一定的合理性，對(duì)于水利工程施工溫控防裂具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：溫度裂縫;AHP;層次分析模型

中圖分類(lèi)號(hào)：TV331文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）20-0089-03

Abstract： Aiming at the problem that it is difficult to quantitatively analyze and evaluate the causes of hydraulic concrete temperature cracks， this paper adopted AHP， and combined with the examples of hydraulic engineering， to build a comprehensive analysis model of concrete temperature cracks. The calculation results of the model show that the main factor for concrete temperature cracks is pouring temperature， followed by cement dosage and ambient temperature. Combined with the actual situation， the model calculation results have certain rationality， which has certain reference significance for temperature control and crack prevention of hydraulic engineering construction.

Keywords： concrete temperature cracks;AHP;hierarchical analysis model

水利工程建筑物如水閘、溢洪道等混凝土體積相對(duì)較大，在施工過(guò)程中，各種因素的疊加易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫，直接影響工程質(zhì)量和安全。水工混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生與混凝土澆筑時(shí)的溫度、水泥用量、施工措施等眾多因素相關(guān)，在施工過(guò)程中，如果能根據(jù)權(quán)重對(duì)影響混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的因素進(jìn)行排序，對(duì)權(quán)重較高的因素重點(diǎn)關(guān)注并控制使其符合規(guī)范要求，就可在一定程度上降低溫度裂縫產(chǎn)生的概率，從而確保建筑物工程質(zhì)量和安全。本文采用層次分析法，綜合分析特定條件下影響水工混凝土結(jié)構(gòu)溫度裂縫產(chǎn)生的因素，以確定出相對(duì)主要因素，為后期工程施工措施的制定提供相應(yīng)參考依據(jù)。

1 層次分析法

1.1 基本模型理論

層次分析法（AHP）是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法得出的一種定性與定量相結(jié)合，解決多目標(biāo)復(fù)雜問(wèn)題的決策分析方法[1]，其具體構(gòu)建步驟如下。

1.1.1 建立層次結(jié)構(gòu)模型。將復(fù)雜問(wèn)題涵蓋的指標(biāo)或因素劃為不同層級(jí)[2]，包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層等，具體劃分類(lèi)型根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。同一層的指標(biāo)或因素受高一級(jí)相關(guān)指標(biāo)或因素支配，同時(shí)支配下一級(jí)的指標(biāo)或因素。

1.1.2 構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣一般應(yīng)用標(biāo)度方法進(jìn)行構(gòu)建，標(biāo)度方法采用數(shù)字1～9及其倒數(shù)的數(shù)值建立，對(duì)每一指標(biāo)或因素進(jìn)行賦值，每一數(shù)值具有相對(duì)應(yīng)的含義，數(shù)值大小反映了專(zhuān)家對(duì)于指標(biāo)或因素相對(duì)重要程度的理解和認(rèn)知[3]。

1.1.3 層次單排序及一致性檢驗(yàn)。計(jì)算判斷矩陣的最大特征值[λmax]和特征向量，將特征向量歸一化后即得出表示某一層指標(biāo)或因素對(duì)于上一層指標(biāo)或因素的重要程度排序權(quán)值，排序權(quán)值是否符合邏輯要求，需要進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[1]。

1.1.4 層次總排序。層次總排序從最高層到最底層依次進(jìn)行，其是計(jì)算某一層所有指標(biāo)或因素對(duì)于最高層相對(duì)重要程度的排序權(quán)值[W]。

1.2 AHP法優(yōu)點(diǎn)與缺陷

AHP法將復(fù)雜的問(wèn)題簡(jiǎn)單化為遞階層次關(guān)系，通過(guò)專(zhuān)家打分、專(zhuān)家意見(jiàn)調(diào)查等計(jì)算每一層指標(biāo)或因素對(duì)于上一層指標(biāo)或因素的排序權(quán)值，將復(fù)雜的多因素問(wèn)題分解為簡(jiǎn)單的多層次問(wèn)題。

AHP法應(yīng)用非常廣泛，主要優(yōu)點(diǎn)如下[4-5]：方法簡(jiǎn)單，將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化、系統(tǒng)化;基于專(zhuān)家打分、專(zhuān)家意見(jiàn)調(diào)查等進(jìn)行，數(shù)據(jù)量較少，但能反映問(wèn)題的本質(zhì);定性與定量相結(jié)合，使問(wèn)題簡(jiǎn)單化。

但是，AHP法有一定的缺陷和局限性，具體如下：AHP法只能在已定的方案中進(jìn)行比較，而不能額外給出建議和方案;需要依據(jù)專(zhuān)家的調(diào)查意見(jiàn)、打分進(jìn)行計(jì)算分析，如果調(diào)查專(zhuān)家的意見(jiàn)或打分不盡合理，則結(jié)果會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)偏差。

2 工程應(yīng)用

水工建筑物在施工過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)溫度裂縫將影響整體工程的耐久性和安全性，準(zhǔn)確分析影響溫度裂縫產(chǎn)生的相關(guān)因素并按權(quán)重對(duì)其進(jìn)行排序，對(duì)權(quán)重較大的因素提前進(jìn)行相關(guān)工程措施的制定，在施工過(guò)程中有針對(duì)性地進(jìn)行防范，以降低溫度裂縫產(chǎn)生的概率。

2.1 建立評(píng)價(jià)層次結(jié)構(gòu)模型

水利工程施工環(huán)境情況復(fù)雜，影響混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的因素眾多，通過(guò)施工過(guò)程中的實(shí)地調(diào)查，選取溫度、施工質(zhì)量、后期養(yǎng)護(hù)等三大類(lèi)因素進(jìn)行模型構(gòu)建和分析計(jì)算，建立的遞階層次結(jié)構(gòu)模型如圖1所示，其中A為目標(biāo)層，B為準(zhǔn)則層，C為指標(biāo)層。

2.2 構(gòu)建判斷矩陣并進(jìn)行一致性檢驗(yàn)

根據(jù)選取的混凝土溫度裂縫影響因素，邀請(qǐng)本領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)專(zhuān)家進(jìn)行調(diào)查與打分，通過(guò)專(zhuān)家打分，分析得出不同因素對(duì)混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的影響程度，構(gòu)建各層判斷矩陣，如表1至表4所示，表中內(nèi)容為針對(duì)上層指標(biāo)或因素，本層指標(biāo)或因素之間的相對(duì)重要程度。

正常情況下，對(duì)于事件的判斷，如果A比B重要，B比C重要，則A一定比C重要，但在實(shí)際判斷中，可能會(huì)出現(xiàn)C比A重要，因此應(yīng)對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，確保各因素的相對(duì)重要程度符合邏輯規(guī)則。

計(jì)算判斷矩陣的一致性比率[CR]，若[CR]<0.1，則認(rèn)為判斷矩陣中各因素的相對(duì)重要程度符合邏輯規(guī)則，一致性令人滿意。

本次判斷矩陣計(jì)算采用遞推法，即已知[a12]和[a13]，則[a23=a13/a12]，各因素相對(duì)重要程度據(jù)此計(jì)算，其計(jì)算過(guò)程本身符合邏輯規(guī)則，按遞推法計(jì)算可確保判斷矩陣中各因素滿足一致性要求，無(wú)須再進(jìn)行一致性判斷。

2.3 層次總排序

根據(jù)判斷矩陣，計(jì)算層次總排序結(jié)果，具體情況如表5所示。

由計(jì)算結(jié)果可知，在準(zhǔn)則層B中和指標(biāo)層C中，溫度、澆筑溫度權(quán)重較大，起主導(dǎo)作用，計(jì)算結(jié)果中，各因素對(duì)溫度裂縫產(chǎn)生的影響程度如下：澆筑溫度>水泥用量>環(huán)境溫度>養(yǎng)護(hù)時(shí)間>配筋>原材料>澆筑厚度>養(yǎng)護(hù)方式。

通過(guò)分析可知，在建筑物混凝土施工過(guò)程中，澆筑溫度影響因素占比最大，與實(shí)際施工經(jīng)驗(yàn)也相符合，國(guó)內(nèi)現(xiàn)行設(shè)計(jì)、施工規(guī)范中都有將混凝土的澆筑溫度控制在某一范圍之內(nèi)的相關(guān)規(guī)定。

3 結(jié)論

本文采用AHP法將定性與定量相結(jié)合，對(duì)影響混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的溫度、施工質(zhì)量、后期養(yǎng)護(hù)等主要因素進(jìn)行了計(jì)算與分析，得出了一些有益的評(píng)價(jià)結(jié)論，其不僅可為工程設(shè)計(jì)人員提供參考，也可作為施工中的理論依據(jù)，有一定的實(shí)踐價(jià)值。

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