《基于AHP的水工混凝土裂缝综合评价及应用》-工学论文，科技论文-论文范文参考-科学狗论文网

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基于AHP的水工混凝土裂缝综合评价及应用

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李政鹏

摘要：针对水工混凝土温度裂缝产生原因难以定量分析和评价的问题，本文采用层次分析法（AHP），结合水利工程实例，构建了混凝土温度裂缝综合评价层次分析模型。模型计算结果表明，混凝土温度裂缝产生的主要因素是浇筑温度，其次是水泥用量、环境温度等。结合实际可知，模型计算结果具有一定的合理性，对于水利工程施工温控防裂具有一定的参考意义。

关键词：温度裂缝;AHP;层次分析模型

中图分类号：TV331文献标识码：A文章编号：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闸、溢洪道等混凝土体积相对较大，在施工过程中，各种因素的叠加易使结构产生温度裂缝，直接影响工程质量和安全。水工混凝土温度裂缝的产生与混凝土浇筑时的温度、水泥用量、施工措施等众多因素相关，在施工过程中，如果能根据权重对影响混凝土温度裂缝产生的因素进行排序，对权重较高的因素重点关注并控制使其符合规范要求，就可在一定程度上降低温度裂缝产生的概率，从而确保建筑物工程质量和安全。本文采用层次分析法，综合分析特定条件下影响水工混凝土结构温度裂缝产生的因素，以确定出相对主要因素，为后期工程施工措施的制定提供相应参考依据。

1 层次分析法

1.1 基本模型理论

层次分析法（AHP）是应用网络系统理论和多目标综合评价方法得出的一种定性与定量相结合，解决多目标复杂问题的决策分析方法[1]，其具体构建步骤如下。

1.1.1 建立层次结构模型。将复杂问题涵盖的指标或因素划为不同层级[2]，包括目标层、准则层、方案层等，具体划分类型根据实际情况进行确定。同一层的指标或因素受高一级相关指标或因素支配，同时支配下一级的指标或因素。

1.1.2 构造判断矩阵。判断矩阵一般应用标度方法进行构建，标度方法采用数字1～9及其倒数的数值建立，对每一指标或因素进行赋值，每一数值具有相对应的含义，数值大小反映了专家对于指标或因素相对重要程度的理解和认知[3]。

1.1.3 层次单排序及一致性检验。计算判断矩阵的最大特征值[λmax]和特征向量，将特征向量归一化后即得出表示某一层指标或因素对于上一层指标或因素的重要程度排序权值，排序权值是否符合逻辑要求，需要进行一致性检验[1]。

1.1.4 层次总排序。层次总排序从最高层到最底层依次进行，其是计算某一层所有指标或因素对于最高层相对重要程度的排序权值[W]。

1.2 AHP法优点与缺陷

AHP法将复杂的问题简单化为递阶层次关系，通过专家打分、专家意见调查等计算每一层指标或因素对于上一层指标或因素的排序权值，将复杂的多因素问题分解为简单的多层次问题。

AHP法应用非常广泛，主要优点如下[4-5]：方法简单，将复杂问题简单化、系统化;基于专家打分、专家意见调查等进行，数据量较少，但能反映问题的本质;定性与定量相结合，使问题简单化。

但是，AHP法有一定的缺陷和局限性，具体如下：AHP法只能在已定的方案中进行比较，而不能额外给出建议和方案;需要依据专家的调查意见、打分进行计算分析，如果调查专家的意见或打分不尽合理，则结果会出现相应偏差。

2 工程应用

水工建筑物在施工过程中产生的结构温度裂缝将影响整体工程的耐久性和安全性，准确分析影响温度裂缝产生的相关因素并按权重对其进行排序，对权重较大的因素提前进行相关工程措施的制定，在施工过程中有针对性地进行防范，以降低温度裂缝产生的概率。

2.1 建立评价层次结构模型

水利工程施工环境情况复杂，影响混凝土温度裂缝产生的因素众多，通过施工过程中的实地调查，选取温度、施工质量、后期养护等三大类因素进行模型构建和分析计算，建立的递阶层次结构模型如图1所示，其中A为目标层，B为准则层，C为指标层。

2.2 构建判断矩阵并进行一致性检验

根据选取的混凝土温度裂缝影响因素，邀请本领域内相关专家进行调查与打分，通过专家打分，分析得出不同因素对混凝土温度裂缝产生的影响程度，构建各层判断矩阵，如表1至表4所示，表中内容为针对上层指标或因素，本层指标或因素之间的相对重要程度。

正常情况下，对于事件的判断，如果A比B重要，B比C重要，则A一定比C重要，但在实际判断中，可能会出现C比A重要，因此应对判断矩阵进行一致性检验，确保各因素的相对重要程度符合逻辑规则。

计算判断矩阵的一致性比率[CR]，若[CR]<0.1，则认为判断矩阵中各因素的相对重要程度符合逻辑规则，一致性令人满意。

本次判断矩阵计算采用递推法，即已知[a12]和[a13]，则[a23=a13/a12]，各因素相对重要程度据此计算，其计算过程本身符合逻辑规则，按递推法计算可确保判断矩阵中各因素满足一致性要求，无须再进行一致性判断。

2.3 层次总排序

根据判断矩阵，计算层次总排序结果，具体情况如表5所示。

由计算结果可知，在准则层B中和指标层C中，温度、浇筑温度权重较大，起主导作用，计算结果中，各因素对温度裂缝产生的影响程度如下：浇筑温度>水泥用量>环境温度>养护时间>配筋>原材料>浇筑厚度>养护方式。

通过分析可知，在建筑物混凝土施工过程中，浇筑温度影响因素占比最大，与实际施工经验也相符合，国内现行设计、施工规范中都有将混凝土的浇筑温度控制在某一范围之内的相关规定。

3 结论

本文采用AHP法将定性与定量相结合，对影响混凝土温度裂缝产生的温度、施工质量、后期养护等主要因素进行了计算与分析，得出了一些有益的评价结论，其不仅可为工程设计人员提供参考，也可作为施工中的理论依据，有一定的实践价值。

参考文献：

[1]许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社，1986.

[2]陈锋，吴壮海，黄宇容.基于模糊层次分析法的水库移民安置区优选[J].水电能源科学，2014（10）：135-137.

[3]徐存东，姚志鹏，李振，等.基于模糊层次分析法的混凝土结构耐久性等级评估模型及应用[J].水电能源科学，2019（3）：95-99.

[4]樊勝军.层次分析法在建设工程评标中的应用[D].西安：西安建筑科技大学，2003.

[5]李雄伟.基于Fuzzy-AHP的通信网安全评价方法研究[J].军事通信技术，2005（2）：6-9.

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