淺析城市橋梁設(shè)計的模糊評價
2017-02-13
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國國民對交通便利的要求越來越高。對于那些交通擁堵或某些特殊地段，要建設(shè)橋梁以提高交通通行效率。所謂城市橋梁是指城市范圍內(nèi)，修建在河道上的橋梁和道路與道路立交、道路跨越鐵路的立交橋及人行天橋。包括永久性橋和半永久性橋，不包括臨時性橋、鐵路橋、涵洞。改革開放以來，我國各大城市均建設(shè)了多座城市橋梁，國內(nèi)目前最大的城市互通立交橋，天津濱海立交橋建成通車。這座總投資5.2億元，占地30公頃，建筑總面積8.8萬平方米的立交橋，位于天津開發(fā)區(qū)與塘沽區(qū)的史家莊地區(qū)。
但是，在城市橋梁建設(shè)之中要對其設(shè)計原則的合理性進行評價，因此如果構(gòu)建一種適合于我國城市橋梁評價的評價方法具有一定的意義，本文以模糊綜合評價方法為基礎(chǔ)，對我國城市橋梁設(shè)計的模糊評價進行了研究。
1 目前我國城市橋梁設(shè)計的特點和原則
1.1 城市立交橋橋梁設(shè)計特點
對于城市橋梁的設(shè)計主要有以下四個方面的特點：
首先，在城市橋梁需要對已建城市主干道進行跨越時，而需要不影響城市交通的正常運行，具有抗扭強度大、強度高、整體性好及架設(shè)工期短等特點，而同時具備這些特點的只有鋼箱梁結(jié)構(gòu)，我國橋梁設(shè)計中對這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用逐漸增多；
第二，城市橋梁由于受到地形、地物等客觀因素的限制，在城市橋梁公交道路為了更多功能的實現(xiàn)，而采用的坡、彎、斜橋的半徑普遍較小，且設(shè)置較大的超高值；
第三，城市橋梁為順應(yīng)城市現(xiàn)代化的需求，城市橋梁需要具有造型優(yōu)美、線性流暢、賞心悅目等景觀特點，較大獨柱式橋墩和懸臂等高度斜腹板箱將得到的應(yīng)用將會越來越廣泛；
最后，城市橋梁的施工常常會受到的限制比較多，如市政工程超短工期等條件。為了能夠使城市橋梁縮短工期，使得進一步施工比較方便，在設(shè)計城市立交橋的過程中，采用較多地等跨徑的橋梁布置，并且使用結(jié)構(gòu)設(shè)計的種類盡可能的單一化和標準化。
1.2 我國城市橋梁設(shè)計的設(shè)計原則
目前，在我國城市橋梁設(shè)計之中，主要需要對以下一些原則進行綜合考慮，以實現(xiàn)最佳的橋梁設(shè)計效果。
（1）安全性，是指整個橋梁及其各部分的構(gòu)件具有規(guī)定的剛度、強度和穩(wěn)定性
（2）適用性，是指城市橋梁設(shè)計既要對當前需要予以滿足又要對以后的需要予以滿足。
?。?）經(jīng)濟合理性，是指城市橋梁的設(shè)計和造價使用過程之中的維護費用要盡量的降低。
1.3 我國城市橋梁設(shè)計的側(cè)重點
1.3.1 具有遠見性
?。?）通航高度上的預(yù)見性
在城市水系上的橋梁，需要對通航高度進行遠見性設(shè)計。一般來說，城市水系是城市旅游的最大亮點。但是在某些情況下，我國常?？吹皆S多橋梁因通航高度滿足不了實際需求，在橋梁的頂部出現(xiàn)了碰撞和摩擦。這不斷影響城市交通的發(fā)展，也是一個巨大的交通安全隱患。因此，在城市橋梁設(shè)計之中，需要對城市橋梁的高度進行預(yù)見性設(shè)計。因為，城市橋梁已經(jīng)成為疏導分流交通的要道，在設(shè)計上需要對通航高度留出空間。
?。?）預(yù)留足夠的管道空間
樣不但影響美觀，也存在嚴重的安全隱患。而在某些城市的很多管線，常常很多管道在新橋建成不久就再次建設(shè)，這樣即影響交通也實屬浪費，因此，在城市橋梁設(shè)計之中，需要對專用管道預(yù)留足夠的空間。
?。?）橋梁標準的超前設(shè)計
許多橋梁設(shè)計時會對所經(jīng)道路的寬度進行參照，但道路擴建容易橋梁擴建比較難。因此，城市橋梁的擴展往往已經(jīng)成為“交通瓶頸”，橋梁往往會阻礙交通。因此，在城市橋梁設(shè)計之中提高設(shè)計標準，為未來城市橋梁擴建預(yù)留足夠的空間和基礎(chǔ)，這也是為了排除安全隱患和未來擴建的基礎(chǔ)。在國外發(fā)達國家城市橋梁設(shè)計之中，常常在主梁或梁側(cè)預(yù)留足夠的空間或增設(shè)足夠數(shù)量的墩臺，以對日后擴寬工程的要求予以滿足，我國也應(yīng)該對這種方法進行借鑒。
1.3.2 橋梁位置的確定
橋橋梁位置的選定是城市橋梁設(shè)計之中最為重要的因素，一般實在城市橋梁設(shè)計之前進行確定。而在位置選定時，需要對立交區(qū)內(nèi)進行首先確定。立交區(qū)內(nèi)的跨線橋是指被交路和主線相交而對跨越性橋梁進行設(shè)計，立交區(qū)的位置多由被交路及主線的位置而定。當被交路存在改建、規(guī)劃等內(nèi)容時，要對被交路移位的可能性進行考慮，應(yīng)能使在設(shè)計年限內(nèi)建起的跨線橋滿足主線及被交路的使用要求。匝道橋是指主線或被交路與匝道相交而設(shè)的橋梁，在選定匝道線形時就要對橋梁實施的經(jīng)濟性與可能性予以注意。立交區(qū)內(nèi)其他橋梁足根據(jù)地物、地形及路網(wǎng)的布局要求而設(shè)的。
2 城市橋梁設(shè)計的模糊評價指標體系設(shè)計
模糊綜合評判模型是應(yīng)用最廣且認可度最高的評估模型，其無論應(yīng)用于風險評估或是績效評估等大量的評估工作中，都具有完美的表現(xiàn)。本文結(jié)合城市橋梁設(shè)計評價指標比較復(fù)雜的特點，本著謹慎的原則，選取模糊綜合評判模型作為授信風險評估的首選模型。模糊評價體系一般是對城市橋梁進行綜合評價的基礎(chǔ)，這里根據(jù)城市橋梁的設(shè)計原則，主要通過考慮以下幾個方面安全性、適用耐久性、美觀及經(jīng)濟合理性。來對城市橋梁設(shè)計進行模糊評價。本文選取的橋梁設(shè)計原則指標如表1所示。
表1 橋梁設(shè)計原則指標大胡子”，無須知道他的身高究竟具體是多少米以及臉上有多少根胡子；我們經(jīng)常用“這位老先生”來形容年齡在50歲以上的男性，但我們無須知道他究竟有多少歲。諸如高、中、低，老、中、小、幼等模糊概念的評價我們經(jīng)常用到模糊綜合評判模型。模糊綜合評判是處理評價對象在概念上具有模糊型的評判模型。該模型將模糊與數(shù)學相結(jié)合，在綜合評價的過程中賦予一定的數(shù)學意義，因此，該模型的可操作性和可接受程度都很強。對評價因素集 中的元素是否定性或定量、是否單層或多層同樣適用。模型最后給出事物對象評價集的隸屬度向量，最后我們可根據(jù)這個隸屬度向量得到評價對象對評價集中每個模糊描述的隸屬度，從而得到事物對象的綜合評價結(jié)果。
依據(jù)前文確定的權(quán)重，這里對這城市橋梁的設(shè)計水平進行確定，這里首先請10位城市橋梁設(shè)計專家對某城市橋梁的設(shè)計水平進行打分，得到，各項評價指標的隸屬度如下表所示。
