高架区间上跨济广高速桥施工方案模糊比选.pdf

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高架区间上跨济广高速桥施工方案模糊比选”

王国富,胡永利,路林海(济南机道交通集团有限公司.山东济南250101)

[摘要】以济南轨道交通R1线高架段80m130m80m预应力混凝土连续桥上跨济广高速桥施工方案执择问题为背景,简要介绍了工程概况、转体施工方案和最臂浇筑方案的实施步骤及各自特点、模棚比选方法的计算步骤,对转体施工方案和悬臂浇筑方案的施工难度、安全风险等定性指标进行合理赋值,与已知的工程造价、施工工期、对济广高速影响时间等定量指标一并标准化处理,并对定性指标和定量指标分别进行对比,以确定相应指标的 权重.

[关键词】桥梁工程;转体施工;悬臂浇筑:模椭比选:方案

[中图分类号】U239.5[文献标识码]A[文章编号】1002-8498(2015)17-0036-04

Fuzzy Comparison ofConstructionSchemesforElevatedSection over Ji'nan-Guangzhou Highway Bridge

Wang Guofu Hu Yongli Lu Linhai(i' nn Rail Transit Grop Co. Lad. Ji'nss Shandog 250101 China)

Abstract;The construetion scheme choice problem of 80m 130m 80m prestressed concrete continuousbridge on Ji' nan metro line R1 which is over Ji' nan-Guangzhou highway bridge is taken as background engineering situation is introduced in brief as well as implementation steps along with characteristics ofrotation construction method and cantilever pouring construction method calculation steps of fuzzy parison. Qualitative indexes such as construction difculty and safety risk of rotation constructionmethod and cantilever pouring construction method are given with reasonable assignment which arestandardized with known quantitative indexes such as engineering cost construction period influencetime on Ji′ nan-Guangzhou highway. The qualitative indexes and quantitative indexes are pared respectively so as to confirm the weight of corresponding indexes.

Key words : bridges;rotation construction ;cantilever pouring;fuzzy parison ;schemes

轨道交通R1线上跨济广高速采用80m130m80m预应力混凝土连续梁,拟建连续桥与济广高速

1工程背景

1.1工程概况

济南轨道交通RI线连接长清与济南西站,全的平面关系如图2所示.其中R1线在高架段紫薇路站一赵营站区间上跨济广高速桥.济广公路现状为双向4车道,桥宽28m, 远期双向将拓宽为8车道,即在既有高速公路两侧施工步骤介绍如下.各拓宽2车道,远期桥宽考虑为7.5287.5=43m,R1线与济广高速的斜交角为24°,R1线与济广高速的平面关系如图1所示.综合考虑现场情况、线路平纵面设计、施工对高速交通影响等因素,

长26.4km,高架段长18.00km,地下段长8.40km,“1.2施工方案

80m130m80m预应力混凝土连续梁可采用转体施工方案和悬臂浇筑方案进行施工.其各自

1.2.1转体施工方案

在济广高速两侧分别在满堂支架上现浇64m64m的T构,待强度达到设计要求后两侧T构对称转体,转体完成后按照先边跨后中跨的顺序施工合 龙段,最后施加二期荷载.转体施工如图3所示,各阶段的施工步骤为:①施工桥柔基础及下部结构:②搭设支架,在济广高速桥两侧,平行济广高速桥现浇2×64m上部结构,待现浇结构达到设计强度

顺序施工合龙段.悬臂浇筑施工如图4所示,各阶段的施工步骤为:①施工桥梁基础及下部结构:②上部结构0号混凝土块施工;③安装挂篮,依次悬臂筑:④边跨合龙段合龙后,中跨合龙段合龙成桥. 浇筑各节段混凝土,先完成连续桥边跨混凝土的浇

图1轨道交通R1线与济广高速平面关系Fig.1Plan relationship of metro line R1 andJi' nan-Guangzhou highway

图4悬臂浇筑施工方案施工步康示意Fig.4Construction process of cantilever pouringconstruction scheme

施工过程中需采取防护措施,以确保桥下道路运行安全,最后施加二期荷载.可以采取两种措施筑时对道路交通的安全:第1种为搭设防护棚方案, 加强对高速公路的防护,确保结构施工及护栏板浇第2种为挂篮底兜防护挂篮全封闭方案.

图2所建连续桥与济广高速平面关系Fig.2Plan relationship of the continuous bridge tobe built and Ji' nan-Guangzhou highway

后进行转体,T构的转体质量为7258t;③转体后在济广高速的上方合龙,合龙段采用现浇施工.

1.2.3两种施工方案对比

转体施工过程中的防护措施为:转体前平行于高速公路满堂搭设支架及护栏板,同时转体前先在T构梁端各设置约0.9m的防护吊篮,转体到位后将防护吊篮封闭,然后在吊篮内绑扎合龙段钢筋并浇筑混凝土,以确保桥下道路运营安全.

求、安全风险、对济广交通影响时间、工程造价、施 转体施工方案和悬臂浇筑方案的施工工艺要工工期等方面的对比情况如表1所示.

表1转体施工方案与悬臂浇筑方案对比Table 1 Comparison of rotation construction schemeand cantilver pouring construction scheme

施工方法 转体施工方案转体球位置施工精 施工工艺成熟,与转体 悬臀浇筑方案施工工艺 度要求高,对施工要求 较高,施工难度较大: 施工相比减少了1道 施工程序,施工风险较要求 要求施工具有一定的 施工经验 小,施工难度小,对施安全风险 对桥下交通的风险相 对桥下交通的风险相 工要求一般对济广交通 对较小 对较大影响时间/d 9 126工程造价/ 万元 3 299.3 2 987.0施工工期/月 6 8

Fig.3Construction process of rotation 图3转体施工方案施工步骤示意construction scheme

2模糊比选步骤

2.1确定指标

假设模棚数学把涉及某一问题需考虑的范围用U表示,则U=[U ,U,,U.],U称为论域,U(i=1,2 ,n)称为该论域内的评价指标.本文依托案例的论域U由施工难度、安全风险、对济广高

1.2.2悬臂浇筑施工方案

在济广高速两侧分别采用挂篮对称浇筑64m64m的T构,T构施工完成后按照先边跨后中跨的

特征向量的方法很多,本文采用幂法进行计算. 将特征向量归一化得权向量.求解矩阵特征值及

速影响时间、工程造价、施工工期5个指标组成.

2.2指标赋值

指标中含定量指标和定性指标,定量指标依据所给数据赋值,定性指标采用模糊评价法赋值.为保证赋值科学合理,应由不同专家在互不影响的前提下分别赋值,并依据统计结果确定最终赋值.

2.4一致性检验

成对比较矩阵的构造过程中,需要进行一致性检验,以检查矩阵的一致性.其步骤如下.

1)计算一致性指标CI,CI=(A-n)/(n-1),其中A.为比较矩阵的最大特征值.

因指标赋值有量纲,为消除量纲效应,需对赋值进行标准化处理.设m个方案的n个评价指标样本集数据CR=CI/Rl<0.1x(i j)1i=1~n,j=优型指标的标准化处理公式为: 1~m,且各指标值x(i.j)均为非负值.对越大越 2)查询平均随机一致性指标RI,对于1~9阶判断矩阵,评价随机一致性指标的R/值(见表3). 表3平均随机一致性指标R/ 阶数123.456789 Table 3Average random consistency index RIR/000.580.901.121.241.321.411.46 r(ij)=x(ij)/[xn(i)x(i)](1) 对越小越优型指标的标准化处理公式为: 3)计算一致性比率CR.当CR=CI/RI<0.1时,认为成对比较矩阵具有满意的一致性,所求权重便可以接受. (2) 对越中越优型指标的标准化处理公式为: 2.5模糊比较 r(ij)=x(ij)/[xn(i)x(i)](3) 时,指标两两比较后构造合理的比较矩阵较为困 由于存在定性指标和定量指标,且当指标较多难,矩阵一致性往往较差.为提高评价精度,定性指标和定量指标可分别进行比较. (4) 式中:x(i)x(i),x(i)分别为方案集中第:个指标的最小值、中间值和最大值;r(ij)为标准化后的评价指标值,i=1~nj=1~m. 定性指标比较:将定性指标隶属度组成指标评判矩阵R,,对定性指标两两比较,按照表2对相对重要 性进行赋值,得成对比较矩阵C,通过计算得出权向量w,按下式求出定性指标的优劣模棚向量: 糊评判矩阵r=[r(i j)]. 以这些r(ij)值为元素可组成单评价指标的模 B =w,R 2.3权重计算 定量指标比较:将定量指标隶属度组成指标评判性进行赋值,得成对比较矩阵C,通过计算得出权向 矩阵R,对定量指标两两比较,按照表2对相对重要量w,按下式求出定量指标的优劣模棚向量: 对论城U中各指标U的重要性进行赋值,即确定各指标权重.其方法为:各指标间两两对比,根据其相对重要性予以合理赋值,从面得出各指标的W.在构造k阶方阵c 之前用标度含义表列出各 成对比较矩阵e,通过计算得出各指标的权向量指标的相对重要程度之比,如表2所示. B =w R; 指标优劣模糊向量B,组成综合评判矩阵R,综合分 综合比较:由定性指标优劣模向量B,和定量析后,确定定性指标和定量指标的权重,得权向量W,按下式求出最终评价向量: 表2标度含义Table 2 Meanings of scale 标度值 两者关系3 两者间等重费 前者比后者重要5 7 前者比后者稍重要 者比后者强烈重要2 4 6 8 9 前者比后者极端重要 表示上连相邻判新的中间状态 3模期比较 3.1定性指标比较 对定性指标评判,采用模糊评价法进行赋值.综合考虑转体施工方案和悬臂浇筑方案的施工工艺要求、施工步序、施工对济广高速运营影响等因素,合理确定两种方案的施工难度系数和安全风险 系数,赋值结果如表4所示. 注:若元素a与元素的重要性之比为ay,则元素与元素a的重 要性之比s =1/a 专家组按照评价指标的重要性给出各指标对于目标重要程度的成对比较矩阵c.为保证权重的非负性,需采用其最大特征值所对应的特征向量, 施工难度系数、安全风险系数均属于越小越优型指标,根据计算公式(2),得到两工法施工难度、 Table 4 Construction dirficulty assignment and 表4两种方案施工难度、安全风险赋值safety risk assignment of the two scbemes 施工方法 施工维度系数 特体施工方家 0.85 悬臂海筑方案 0.65安全风险系数 0.65 0.90 安全风险两指标的评判矩阵R:=0.4330.567 以安全第一,并兼题可操作性为0.5810.419]原则,采用模棚评价法确定施工难度权重为0.3,安 全风险权重为0.7,故施工难度和安全风险的权向量w=[0.30.7],则: B = w R =[0.537 0.4631 由以上可知,综合考虑施工难度和安全风险,转体施工方案稍有优势. 3.2定量指标比较 对济广高速影响时间、工程造价、施工工期均有定量数据,且属于越小越优型指标,为消除量纲效应,按照计算公式(2)得到两工法考虑各指标的评判矩阵: 工期(U)3指标的重要性两两进行对比,并按照表 将对济广高速影响(U )、工程造价(U)、施工2所示标度予以赋值,赋值如表5所示,从而得出两方案的3指标成对比较矩阵: 表5成对比较矩阵 Table 5 Paired parison matris U C U 1 0 4U U 1/4 1/2 21 A=3.018,则成对比较矩阵C的一致性指标 由幂法计算成对比较矩阵C得其最大特征值CI=(A-n)/(n-1)=(3.018 -3)/(3 -1)=0.009,一致性比率CR=C1/RI=0.009/0.58=0.016<0.1,故成对比较矩阵的一致性满足要求.[0:625 0.238 0.137]. 最大特征值对应向量归一化得权向量W:= 则两工法考虑各指标的比较结果: B= w R = [0.774 0.226] 由以上可知,综合考惠对济广高速影响时间、 3.3综合比较 4结语 参考文献: 有优费. 工程造价、施工工期等定量指标,转体施工方案较 由B,B得综合评判矩阵R=0.537 0.463 10.774 0.226J 综合比较定性指标和定量指标的重要性,确定定性指标的权重为0.3,定量指标的权重为0.7.故定性指标和定量指标的权向量W=[0.30.7],则: B.=WR =[0.703 0.297] 响时间、工程造价、施工工期等因素后,可得转体施 综合考虑施工难度、安全风险、对济广高速影工方案和悬臂浇筑方案的定量比较结果为0.703:0.297,故选择转体施工方案. 体施工方案和悬臂浇筑方案的模棚比选,将定性问 通过对济南轨道交通R1线上跨济广高速桥转题转化为定量问题,得出应采用转体施工方案的结论,为方案扶择提供了数据支撑,为类似方案择优问题提供了一定参考. 为提高模糊比较法的评价质量,提出建议如下. 1)综合考虑影响方案挟择的因素,从施工难易、安全风险、施工工期、工程造价等多方面确定对比指标,有助于全面比选. 难以定量的定性指标,需多位熟悉方案的专家在互 2)尽可能多地确定对比指标的定量数据,对于不影响的前提下客观地予以赋值,并根据统计结果合理确定定性指标的赋值. 3)确定指标权重时,如指标过多,两两比较精较指标宜控制在3个以内,且定性指标、定量指标宜 度降低,且比较矩阵一致性难以满足,每组两两比分别对比,最后通过合理确定的定性指标和定量指标权重得到最终比选结果. [1]易纶标,高英仪、模棚数学原理及应用[M].广州:华南理工大学出版社,2006.[2]查联薇,谭邦哦,程急方,等,桥架转体施工[M].北京:人 民交通出版社,2003,[3]维彬,桥工程施工术评解[M].北家:机械工业出版[4]强联,例运祥,光华,基于模期层次分析族的中小型水利水 ,2012.电工程施工风险评价[J].施工技术 2013 42(21):51-54.[5]吴般廷,李东方,层次分析法的不足及其改造的途径[J].北 京师葱大学学握:自然科学版,2004 40(2):264-268.[6]余有,陈建平,何计彬,泉州市轨道交通某路股数设方式模期[7]期水利.基于AHP的模比较法在地铁施工中的应用[J]. 优选研究[1].施工技术,2013 42(17):89-92.现代道饮术 2013 48(5):123-128.

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