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摘要：桥梁工程中要采用到桥梁加固技术，而为了有效提升加固方案质量，保证工程效果，层次分析优选法是切实可行的方法之一，它能够结合影响桥梁加固方案的各种评价因素，利用层次分析科学原理提出多规划问题决策，实效应用性较强。本文将结合层次分析优选法相关理论着重探讨桥梁加固方案的提出过程，并加以案例说明。
关键词：层次分析优选法；桥梁加固方案；影响因素；模糊层次分析
层次分析法（Analytic Hierarchy Porcess,AHP）源自于20世纪70年代美国数学家Thomas.Satty的理论。他认为层次分析法应该结合定量与定性相结合的分析方法展开应用，可实现对多种工程项目实际应用的对规则决策问题，为工程实施方案优选提供数学理论支持。简单来说，它的决策思路就是将某些复杂的、多规则的决策问题全面分解为各种分支因素，并将这些分支因素按照支配关系分组最后形成有序的递阶层次结构，实现相对于决策因素的目标内容总排序。
桥梁加固方案采用层次分析优选法的相关理论
桥梁加固方案的基本技术要求
桥梁加固是指对桥梁构建的加大或修复过程，希望以此来提高桥梁局部的整体承载能力，优化其交通通行能力。一般情况下对桥梁结构的加固是不会改变其原结构的，除少数极复杂改造情况外。这里主要介绍了桥梁加固方案的几点基本技术要求：首先，是对桥梁的结构性加固，它通常采用粘钢加固、体外预应力或直接增设钢结构支撑等等；其次，是对桥梁的非结构性加固，它一般会对桥梁的裂缝实施压浆或封闭性处理；第三，是对桥梁的碳纤维加固，这3种加固方法与技术要求都能满足桥梁加固预期目标，相对较优的桥梁加固可选方案。
桥梁加固方案优选的影响要素
桥梁加固方案在优选方案选择方面是存在客观影响因素的，例如在方案选定过程中首先就要思考桥梁加固方案的技术可行性，例如所选方案的工程实践检验是否丰富，技术内容是否成熟，方案实施的环境是否满足条件等等。
桥梁加固方案还需要考虑加固后的效果是否达标。一般来说就会考虑到桥梁在加固后的功能应用效果提高程度，比如它的刚度、强度或稳定性是否达标等等。施工方面要对加固方案前后数据进行对比，看加固后的桥梁新结构有哪些变化，是否会对原结构产生任何不利影响等等。
桥梁加固方案优选的评价指标体系
之所以采用层次分析法是因为在桥梁加固方案选择方面存在多个影响因素，而且这些因素可能分布于不同层次，各个因素之间可能存在相互关联，其中的不确定因素和确定因素相互混杂，会引发对加固方优选方案中的层次划分多样性问题。在层次分析法中，如果所划分的层次越多，其评价结果的准确性就越高，不过相应的方案评定及优化改进工作量也会相应增大。当然，也并非是层次划分越多，桥梁加固方案就越优质，还要根据方案本身需要实施优选，因此它是一个结合了多因素决策的复杂性问题。
如果可以提前明确桥梁加固方案的优选结果、影响因素与建设目标，就能采用层次分析法布置桥梁加固施工流程，首先建立一个2级综合评价指标体系，确立其中目标的安全可靠性、经济合理性与技术可行性，以便于施工工作的顺利展开，上述内容应该作为桥梁加固方案优选的第一指标层次。结合第一指标层次可以为施工过程划分出多个相同程度的子集，例如在效果可靠性子集中就应该包含对桥梁的强度、刚度、稳定性、抗动力性等等要求满足程度，在施工中主要根据具体的加固问题复杂程度来判断桥梁加固效果。而在方案中，也可对指标体系进行灵活取舍[1]。
桥梁加固方案采用层次分析优选法的具体应用
在正式采用层次分析优选法过程中，应该结合桥梁加固方案的实际情况实现灵活运用技术内容，其具体应用应该分为以下步骤。
对综合评价指标的确定与优化处理
在桥梁加固方案的优选过程中，首先要对综合评价指标的确定与优化过程进行处理。考虑到桥梁加固方案优选过程中涉及诸多评价指标因素，其中存在大量的模糊性定性指标而只存在少量定量指标，所以需要在方案优选过程中进行简化处理，合理利用模糊理论个对桥梁加固建设的相关技术问题内容进行分析与分级。例如按照影响桥梁加固效果的性质程度进行分级，给出定性目标论域，然后分别给出域内指标评定值。接下来要计算并判断桥梁加固方案优选的矩阵权重排序，在该矩阵中求得最大特征根，包括与其对应的特征向量内容，以合理操作评价因素重要性排序，满足权数分配要求，构成权重集，以下给出计算步骤为：
第一，计算并判断桥梁加固方案优选的矩阵最大特征根：第二，结合所表示的是的第个元素这一条件，得出判断矩阵的一致性检验公式，应该为：在上述检验公式中，就表示判断矩阵的随机一致性比率，就表示判断矩阵的一般一致性指标，这里给出：而作为判断矩阵的平均随机一致性指标，所以结合1~9阶段的判断矩阵，就可求得值，如表1。
结合上述的值，如果值在0.10以内，则可初步判断该判断矩阵是具有满意一致性的，证明其权数分配是合理的。反之，则需要相应适当调整判断矩阵，直到调整到满足满意一致性为止[2]。
基于模糊层次分析优选法的桥梁最优加固方案选择
1方案提出
本文结合广西某地区的桥梁加固方案案例，探讨基于模糊层次分析优选法背景下的桥梁最优加固方案选择。
首先，广西某地区的桥梁为梁式结构，它的主跨为100m，桥面宽度10.0m，拥有双向两车道，汽车荷载标准设计为-20级，挂车则为-100级。目前该桥梁由于年久失修具有相当严重的病害问题，已经开始危及到交通行车安全，所以需要对其进行加固改造，这里给出以下3种加固改造方案：
第一方案：对桥面补强层进行加固，主要是增加主梁位置的抗压截面、有效高度、桥面刚度与桥梁承载力。
第二方案，采用体外预应力加固方法，增加桥梁自重，提高其原始结构承载力与刚度，可有效节省大量桥梁加固改造费用。
第三方案，采用黏贴纤维复合材料对原结构进行加固，提高其耐久性且不会破坏桥梁原有结构。
2方案选择
采用模糊层次分析优选法对3种方案进行优选，建立关系矩阵，明确目标层与准则层，3种方案分别代表A、B、C 3层，而因素权重集分别用、和表示，计算各个权重集的权值，并将权值归一化，获得模糊方案最终权重集应该为：
带入数值并进行综合结果评判，获得三种桥梁加固方案的优劣评价顺序为方案2＞方案1＞方案3，如此结合桥梁加固方案的整体考量，可选择方案2作为优选加固方案。采用第二方案可有效解决该桥梁病害问题，实现对桥梁加固质量的有效优化控制，获得预期的桥梁加固效果[3]。
总结：
桥梁加固与层次分析优选法的相互结合体现了桥梁改造工程的技术优越性，它的科学化优化为桥梁建设决策提供了有效建议，对桥梁运营寿命延长非常有益。
参考文献：
[1]张鹏.桥梁加固方案的层次分析优选法[J].公路交通科技,2006(7):92-95,119.
[2]傅燕峰.在役桥梁加固方案优选研究[D].长安大学,2011.
[3]郝伟.模糊层次分析法在桥梁加固方案优选中的应用[J].建筑管理现代化,2009(4):358-361.
论文作者:袁鼎贵
论文发表刊物:《中国住宅设施》2018年2月上第3期
论文发表时间:2018/10/22
标签：桥梁论文; 方案论文; 优选法论文; 层次论文; 矩阵论文; 因素论文; 结构论文; 《中国住宅设施》2018年2月上第3期论文;