CN110222929A - 一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，包括如下步骤：确定堆石混凝土适用性评价体系的评价指标；根据层次分析法确定各评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验；基于模糊综合评价法根据各评价指标的定量评价值求解其对应隶属度，形成隶属度矩阵；将权重矩阵与隶属度矩阵两者相乘,计算得到工程最终的隶属度，即为适应度。本发明的有益效果是：引入了评价指标，及评价指标的权重，另外应用了层次分析法，模糊综合评价法，从而使适应度更准确可靠，可以对今后的项目实施提供定量的评判，消除了若按照不适用的评价实施建设堆石混凝土坝，会导致坝体质量问题固化，再进行改造不仅成本高昂，并且留下质量隐患的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水利工程领域，具体涉及一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法。
背景技术
堆石混凝土筑坝技术是一种新型混凝土筑坝技术，其设计出发点在于，大坝混凝土采用大体积混凝土，降低混凝土的绝热温升和单方混凝土成本是实际工程的迫切需求。2003年，清华大学首先提出了堆石混凝土这一概念，填补了这一项技术空缺。堆石混凝土技术除了在概念上具有其他混凝土技术不曾具备的很多特性，堆石混凝土无需振捣，施工工期短，成本低，因此自从它的概念提出以来，就被大量应用于工程实践，硕果累累。
经过十余年的发展，堆石混凝土技术已经有了长足的发展，应用领域也在不断地扩大，但是堆石混凝土构筑物及产业链仍然处于初始阶段，并且缺乏一套科学、适用的标准体系，无法支撑堆石混凝土技术生产体系及产业链运作。此外，我国目前缺乏堆石混凝土技术适用性评价体系的研究，难以科学指导生产实践，我国现行的技术与产品标准主要是基于工程类比等手段，专门针对堆石混凝土技术的规范规定较少，并且其内容的角度、深度以及适用性与新时期大型坝体建设的要求差别较大，难以与传统混凝土施工技术相协调，造成评价体系不能与生产建设体系和产业链诸环节相互对接，无法满足大规模发展的要求，如果按照不适用的评价实施建设堆石混凝土坝，会导致坝体质量问题固化，再进行改造不仅成本高昂，并且留下质量隐患，综上，现行的堆石混凝土技术的应用存在以下问题：1、缺乏一套科学、适用的堆石混凝土适用性评价体系；2、缺乏能够评价其适用程度的专家系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，以克服上述现有技术中的不足。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，包括如下步骤：
步骤1、确定堆石混凝土适用性评价体系的评价指标；
步骤2、根据层次分析法确定各评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验；
步骤3、基于模糊综合评价法根据各评价指标的定量评价值求解其对应隶属度，形成隶属度矩阵；
步骤4、将权重矩阵与隶属度矩阵两者相乘,计算得到工程最终的隶属度，即为适应度。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述步骤1具体为：
确定堆石混凝土适用性评价体系，包括对象性、易用性、有效性、可靠性和经济性5个准则层，对象性准则层包括构筑物的设计等级、结构形式、社会价值3个评价指标；易用性准则层包括对象所在场所、施工人员专业素质、施工机械化程度、重要材料的供应能力、气候条件、地质条件6个评价指标；有效性准则层包括凝土强度评价、热效应、干缩性能、抗渗性能、抗裂性能5个评价指标；可靠性准则层包括施工难易程度、施工危险性、材料获取的难易程度、施工工期4个评价指标；经济性准则层包括堆石骨料能否就地取材、施工材料的当地成本、能量供应情况、核心货物运输的难易程度和运输距离、施工和运营期间的人工成本5个评价指标。
进一步，所述步骤2的具体步骤如下：根据层次分析法确定23个评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验。
进一步，所述步骤3的具体步骤如下：
步骤31、确定评价集，评价集划分为＝{完全适应，适应，不适应}，其中，适应度大于0.85时，评价结果为“完全适应”，适应度在0.75～0.85之间时，评价结果为“高度适应”，适应度在0.65～0.75之间时，评价结果为“中度适应”，适应度在0.55～0.65之间时，评价结果为“低度适应”，适应度小于0.55时，评价结果为“不适应”；
步骤32，对23个评价指标进行值域的划分；
步骤33，确定隶属度函数；
步骤34、将23个评价指标的定量评价值代入隶属度函数求解各个指标的隶属度，形成隶属度矩阵。
进一步，所述隶属度函数为半梯形分布函数。
本发明的有益效果是：引入了评价指标，及评价指标的权重，另外应用了层次分析法，模糊综合评价法，从而使适应度更准确可靠，可以对今后的项目实施提供定量的评判，消除了若按照不适用的评价实施建设堆石混凝土坝，会导致坝体质量问题固化，再进行改造不仅成本高昂，并且留下质量隐患的问题。
附图说明
图1堆石混凝土适用性评价体系图；
图2为层次分析法确定的各指标权重及排序；
图3为堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法实施流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1～图3所示，一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，包括如下步骤：
步骤1、确定堆石混凝土适用性评价体系，包括对象性、易用性、有效性、可靠性和经济性5个准则层，对象性准则层包括构筑物的设计等级、结构形式、社会价值3个评价指标；易用性准则层包括对象所在场所、施工人员专业素质、施工机械化程度、重要材料的供应能力、气候条件、地质条件6个评价指标；有效性准则层包括凝土强度评价、热效应、干缩性能、抗渗性能、抗裂性能5个评价指标；可靠性准则层包括施工难易程度、施工危险性、材料获取的难易程度、施工工期4个评价指标；经济性准则层包括堆石骨料能否就地取材、施工材料的当地成本、能量供应情况、核心货物运输的难易程度和运输距离、施工和运营期间的人工成本5个评价指标，共计23个评价指标；
步骤2、根据层次分析法确定各评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验；
步骤3、基于模糊综合评价法根据各评价指标的定量评价值求解其对应隶属度，形成隶属度矩阵；
步骤4、将权重矩阵与隶属度矩阵两者相乘,计算得到工程最终的隶属度，即为适应度。所述步骤2的具体步骤如下：根据层次分析法确定23个评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验。
所述步骤3的具体步骤如下：
步骤31、确定评价集，评价集划分为＝{完全适应，适应，不适应}，其中，适应度大于0.85时，评价结果为“完全适应”，适应度在0.75～0.85之间时，评价结果为“高度适应”，适应度在0.65～0.75之间时，评价结果为“中度适应”，适应度在0.55～0.65之间时，评价结果为“低度适应”，适应度小于0.55时，评价结果为“不适应”；
步骤32，对23个评价指标进行值域的划分；
步骤33，确定隶属度函数，所述隶属度函数为半梯形分布函数；
步骤34、将23个评价指标的定量评价值代入隶属度函数求解各个指标的隶属度，形成隶属度矩阵，所述隶属度函数为半梯形分布函数。
应用例
如图3所示，一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，包括如下步骤：
步骤1、确定堆石混凝土适用性评价体系，包括对象性B1、易用性B2、有效性B3、可靠性B4和经济性B55个准则层，对象性准则层包括构筑物的设计等级U1、结构形式U2、社会价值U33个评价指标；易用性准则层包括对象所在场所U4、施工人员专业素质U5、施工机械化程度U6、重要材料的供应能力U7、气候条件U8、地质条件U96个评价指标；有效性准则层包括混凝土强度评价U10、热效应U11、干缩性能U12、抗渗性能U13、抗裂性能U145个评价指标；可靠性准则层包括施工难易程度U15、施工危险性U16、材料获取的难易程度U17、施工工期U184个评价指标；经济性准则层包括堆石骨料能否就地取材U19、施工材料的当地成本U20、能量供应情况U21、核心货物运输的难易程度和运输距离U22、施工和运营期间的人工成本U235个评价指标，如图1所示；
步骤2、根据层次分析法确定各评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验；
其具体如下：
(1)采用1～9比率标度法，确定各层指标的判断矩阵。
准则层指标的判断矩阵为A，A＝[1，2，2，4，5；1/2，1，2，2，4；1/2，1/2，1，2，4；1/4，1/2，1/2，1，3；1/5，1/4，1/4，1/3，1]；
对象性准则层下指标的判断矩阵为B1，B1＝[1，2，2；1/2，1，1/2；1/2，2，1]；
易用性准则层下指标的判断矩阵为B2，B2＝[1，5，5，4，3，2；1/5，1，1，1/2，1/3，1/4；1/5，1，1，1/2，1/3，1/4；1/4，2，2，1，1/2，1/3；1/3，3，3，2，1，1/2；1/2，4，4，3，2，1]；
有效性准则层下指标的判断矩阵为B3，B3＝[1，2，3，5，5；1/2，1，2，3，3；1/3，1/2，1，2，2；1/5，1/3，1/2，1，1；1/5，1/3，1/2，1，1]；
可靠性准则层下指标的判断矩阵为B4，B4＝[1，1，1/4，1/5；1，1，1/4，1/5；4，4，1，1/2；5，5，2，1]；
经济性准则层下指标的判断矩阵为B5，B5＝[1，2，4，1/3，3；1/2，1，2，1/4，2；1/4，1/2，1，1/6，1/2；3，4，6，1，5；1/3，1/2，2，1/5，1]；
(2)根据判断矩阵，计算权重
由判断矩阵最大的特征值λmax对应的特征向量经归一化处理即为权重矩阵，依次，对各个判断矩阵进行计算，利用如下公式进行一致性检验
CR＝CI/RI
CI＝(λmax-n)/(n-1)
计算得到的CI值满足CI<0,1，判断矩阵才满足一致性条件，得到的权重才可用，否则要对判断矩阵进行修正；
依据以上计算，得到准则层判断矩阵的CI＝0.0301<0.1，满足一致性条件，权重为W＝[0.3919，0.2487，0.1877，0.1167，0.0549]T；对象性准则层判断矩阵的CI＝0.0268<0.1，满足一致性条件，权重为W1＝[0.4934，0.1958，0.3108]T；易用性准则层判断矩阵的CI＝0.0162<0.1，满足一致性条件，权重为W2＝[0.3814，0.0585，0.0585，0.0966，0.1566，0.2484]T；有效性准则层判断矩阵的CI＝0.0038<0.1，满足一致性条件，权重为W3＝[0.4384，0.2502，0.1486，0.0814，0.0814]T；可靠性准则层判断矩阵的CI＝0.0092<0.1，满足一致性条件，权重为W4＝[0.0889，0.0889，0.3182，0.5039]T；经济性准则层判断矩阵的CI＝0.02<0.1，满足一致性条件，权重为W5＝[0.2281，0.1308，0.0607，0.4921，0.0883]T。W.*W1即得到对象性评价指标的权重，W.*W2即得到易用性评价指标的权重，W.*W3即得到有效性评价指标的权重，W.*W4即得到可靠性评价指标的权重，W.*W5即得到经济性评价指标的权重。评价指标的权重汇总如附图2；
步骤3、基于模糊综合评价法根据各评价指标的定量评价值求解其对应隶属度，形成隶属度矩阵；
具体如下：
步骤31、确定评价集，评价集为V＝{完全适应，适应，不适应}；
步骤32，对23个评价指标进行值域的划分，如表1，正效应表示指标的值越大，堆石混凝土技术的适应性越强；相反，负效应表示指标的值越小，堆石混凝土技术的适应性越强；
步骤33，确定隶属度函数，通常为半梯形分布函数；
如果评价指标产生的效应为正效应,则隶属度函数为:
其中，如下表1，k1相当于“适应”与“不适应”之间的临界值，k2相当于“适应”与“完全适应”之间的临界值。
如果评价指标产生的效应为负效应,则隶属度函数为:
其中，如下表1，k1相当于“完全适应”与“适应”之间的临界值，k2相当于“适应”与“不适应”之间的临界值；步骤34、提取工程信息，确定23个评价指标的定量评价值，代入隶属度函数求解各个评价指标的隶属度，形成隶属度矩阵；
步骤4、将隶属度矩阵与相应的权重矩阵相乘，计算得到工程最终的隶属度，也即适应度。
表1 23个评价指标的定量评价值域划分
最后的结果是工程最终的适应度值，表1所表达的是各项指标的值域划分，比如结构形式一项，如果结构形式简单，完全适应该工程，则可将该指标的定量值取为在0.85～1之间的数，这个表里面的值确定的是隶属度函数分段的临界值，比如正效应时隶属度函数形式为：
结构形式指标的隶属度函数中，k1就等于0.25，k2等于0.85。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、确定堆石混凝土适用性评价体系的评价指标；
步骤2、根据层次分析法确定各评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验；
步骤3、基于模糊综合评价法根据各评价指标的定量评价值求解其对应隶属度，形成隶属度矩阵；
步骤4、将权重矩阵与隶属度矩阵两者相乘,计算得到工程最终的隶属度，即为适应度。
2.根据权利要求1所述的一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，其特征在于，所述步骤1具体为：
确定堆石混凝土适用性评价体系，包括对象性、易用性、有效性、可靠性和经济性5个准则层，对象性准则层包括构筑物的设计等级、结构形式、社会价值3个评价指标；易用性准则层包括对象所在场所、施工人员专业素质、施工机械化程度、重要材料的供应能力、气候条件、地质条件6个评价指标；有效性准则层包括凝土强度评价、热效应、干缩性能、抗渗性能、抗裂性能5个评价指标；可靠性准则层包括施工难易程度、施工危险性、材料获取的难易程度、施工工期4个评价指标；经济性准则层包括堆石骨料能否就地取材、施工材料的当地成本、能量供应情况、核心货物运输的难易程度和运输距离、施工和运营期间的人工成本5个评价指标。
3.根据权利要求2所述的一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，其特征在于，所述步骤2的具体步骤如下：根据层次分析法确定23个评价指标的权重，形成权重矩阵，且满足一致性检验。
4.根据权利要求3所述的一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，其特征在于，所述步骤3的具体步骤如下：
步骤31、确定评价集，评价集划分为＝{完全适应，适应，不适应}，其中，适应度大于0.85时，评价结果为“完全适应”，适应度在0.75～0.85之间时，评价结果为“高度适应”，适应度在0.65～0.75之间时，评价结果为“中度适应”，适应度在0.55～0.65之间时，评价结果为“低度适应”，适应度小于0.55时，评价结果为“不适应”；
步骤32，对23个评价指标进行值域的划分；
步骤33，确定隶属度函数；
步骤34、将23个评价指标的定量评价值代入隶属度函数求解各个指标的隶属度，形成隶属度矩阵。
5.根据权利要求4所述的一种堆石混凝土技术适用性评价的定量分析方法，其特征在于，所述隶属度函数为半梯形分布函数。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190910 |