雷丽萍 邓淑飞
(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北武汉 430065)
近年来，关于桥梁倒塌的新闻屡见不鲜。处在运营期的桥梁，会受到环境以及交通荷载的作用，再加上人为因素和材料自身的退化，会导致结构不同程度的损伤，经过时间的积累会给桥梁自身的安全性带来很大的威胁［1］。对运营期的桥梁结构进行评估，就是利用特定信息客观的分析桥梁的安全性，为桥梁的维护、加固提供科学依据，使管理者能及时的采取有效的维护措施。
1 斜拉桥评估指标体系的建立
桥梁的健康状态评估已经引起越来越多专家学者的注意，国内外也有很多相关评估方法的研究［2-4］。桥梁健康评估的方法大致可以分为两类:一类是面向中小桥梁以承载能力评估为主的结构安全性评估，主要有基于外观调查法和专家经验评定法，另一类是对大型桥梁的健康状态评估，方法主要有层次分析法、灰色关联度评估法等。对于不同的领域，各种评估方法都有一定的优缺点，利用各方法之间的优势去弥补各自的不足可以有效的对评估对象进行客观有效的评估。本文主要根据斜拉桥养护规范监测项目的要求来确定评估内容。以斜拉桥长期健康监测的数据指标为基础，对斜拉桥的健康状况作全面系统的评估。
根据大型斜拉桥的结构特点，将斜拉桥的健康状态评估指标进行层次划分，可分为主塔、斜拉索、主梁以及附属设施等上层指标，各上层指标又可划分为若干下属指标。为了能够增加评估的客观性和准确性，将一些人工检测指标也加入到综合评估体系中。斜拉桥健康状态综合评估层次模型见图1。
图1 斜拉桥健康状态评估体系
在图1中可以看到由评估目标、评估对象以及相应指标组成了一个多层次的评估模型。
2 基于变权理论的权重的建立
本文采用基于AHP-变权综合方法来对斜拉桥健康状态进行综合评估。斜拉桥健康状态评估是一个复杂的系统，往往评估模型中的权重较小的指标对综合评价结果有较大的影响，为了综合反映出斜拉桥各种状态评估的均衡性，采用变权综合评估法可以有效的提高小权重指标对评估结果精度，基于AHP-变权综合评价法可以更加客观的对斜拉桥的健康状态进行综合评估。
常权综合模式:
修正为变权模式:
其中，V0，V均为评价值;w(0)j为第j个指标的权重;wj为变权后的权重;xj为第j个指标的评估值。
根据前文建立的斜拉桥健康状态评估体系，见图1。根据该层次评估模型，采用专家打分法可以依次求出评估模型中各指标的初始权重，同时通过对底层指标的监测数据进行打分，进行标准化处理后，可利用式(3)得到底层的综合评估值。
其中，Vi为桥梁健康状态评估模型第i层的评估值;Wi为评估模型第i层指标的权重值;Ri为评估模型第i层指标的评语打分。根据式(3)依次对各层进行综合评估，可得到各层的评估值Vi，最后得到了桥梁健康状态的综合评估值V。斜拉桥健康状态评估的流程见图2。
图2 斜拉桥健康状态综合评估逻辑流程图
3 工程实践应用
3.1 工程概况
某长江大桥全长4 657 m，大桥主桥结构为(98+196+504+196+98)m的双塔三索面钢桁梁斜拉桥。主梁为板桁结合钢桁梁，上弦中部756 m范围是钢正交异性板桥面，两端各168 m范围是混凝土结合板桥面。每个主塔及桥墩处三片主桁下均设有竖向刚性支座，纵向为活动，在两主塔处主塔横梁与三片主桁之间设纵向液压阻尼支座，主塔采用倒Y形混凝土结构，对于该桥在运营期的健康状态评估十分必要。
3.2 斜拉桥的健康状态评估
根据前文构建的斜拉桥综合评价模型，通过多位相关专家对评价指标进行打分，代入到式(3)，并通过一致性检验，将部分结果列表如表1所示。
由表1可以看出，斜拉桥健康状态评估体系中权重较小的指标，如支座损伤、钢结构锈蚀等，通过变权理论，我们可以得到一个较为均衡的指标权重。由式(1)，式(2)，对均衡函数α分别进行取值，分情况对评价结果比较分析，见表2。
表1 某斜拉桥健康状态评估指标初始权重表
表2 某斜拉桥健康状态评估结果随着α的变化情况表
从表2可以看出，采用变权综合方法可以更加真实的反映出斜拉桥健康状态评估的准确性，当α取值越小，说明桥梁对其局部构件的损伤或缺陷的包容性越差。
采用AHP-变权理论，我们可以从斜拉桥健康状态评估指标体系中看出各指标的权重，为桥梁的健康维护工作起到了向导的作用，尤其是评价结果相对较差的指标，相关部门要对其加以重视。
4 结语
运用AHP-变权综合评价法对某斜拉桥的健康状态进行综合评估，增加了评估结果的准确性。结合该斜拉桥的结构特点，从桥梁主要构件上建立层次模型，评价指标全面的考虑各种因素，采用变权理论评价指标进行了均衡，使评估结果更加真实客观，及时为桥梁管理维修和加固提供科学可靠的决策依据，保证桥梁的安全使用，证明了该方法的有效性和先进性，具有一定的现实意义。
［1］潘黎明，史家钧.桥梁安全性与耐久性综合评估研究［J］.上海市政工程，1997，4(4):11.
［2］Z.H.Zong，T.L.Wang，D.Z.Huang，et al.State-of-the-art report of bridge health monitoring［J］.Journal of Fuzhou University(Natural Science)，2002，30(2):127-147.
［3］H.G.Natke，H.Doll，P.Hildebrandt，et al.Bridge Condition Assessment Using An Expert System［J］.Structural Engineering Review，1995，7(3):165-180.
［4］胡 雄.拉索桥梁安全性与耐久性评估的专家系统设计［J］.应用力学学报，1998，15(4):12.
［5］陆亚兴.桥梁缺损状况评价方法［J］.中国公路学报，1996，9(3):9.
［6］王有志.已建桥梁主梁在复合受力状态下的评估指标计算［J］.华东公路，2001，6(133):12.
［7］王永平.桥梁使用性能模糊评估专家系统［J］.中国公路学报，1996，9(2):6.
［8］张永清.用层次分析法评价桥梁的安全性［J］.西安公路交通大学学报，2001，21(3):7.
