本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種沉管隧道運(yùn)營(yíng)階段健康狀態(tài)的評(píng)估方法，步驟為：對(duì)國(guó)內(nèi)外已建沉管隧道的歷史病害資料進(jìn)行歸納分析，構(gòu)建健康狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用層次分析法構(gòu)建被評(píng)估沉管隧道的健康狀態(tài)評(píng)估模型；采用改進(jìn)的層次分析法確定各因素的相對(duì)于權(quán)重以及各因素包含的各評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素中的相對(duì)權(quán)重；集成模糊綜合評(píng)價(jià)的理念，基于預(yù)設(shè)的隧道健康狀態(tài)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建立的沉管隧道健康評(píng)估模型進(jìn)行分級(jí)綜合評(píng)價(jià)。本發(fā)明專利技術(shù)的綜合考慮沉管隧道所處環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫等多方面因素，對(duì)沉管隧道運(yùn)營(yíng)過程中的健康狀態(tài)進(jìn)行定量的全面評(píng)估，為隧道的運(yùn)營(yíng)維護(hù)、決策提供了有力支持。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)提供了，步驟為：對(duì)國(guó)內(nèi)外已建沉管隧道的歷史病害資料進(jìn)行歸納分析，構(gòu)建健康狀態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；利用層次分析法構(gòu)建被評(píng)估沉管隧道的健康狀態(tài)評(píng)估模型；采用改進(jìn)的層次分析法確定各因素的相對(duì)于權(quán)重以及各因素包含的各評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素中的相對(duì)權(quán)重；集成模糊綜合評(píng)價(jià)的理念，基于預(yù)設(shè)的隧道健康狀態(tài)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)建立的沉管隧道健康評(píng)估模型進(jìn)行分級(jí)綜合評(píng)價(jià)。本專利技術(shù)的綜合考慮沉管隧道所處環(huán)境因素、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、應(yīng)變、裂縫等多方面因素，對(duì)沉管隧道運(yùn)營(yíng)過程中的健康狀態(tài)進(jìn)行定量的全面評(píng)估，為隧道的運(yùn)營(yíng)維護(hù)、決策提供了有力支持。【專利說明】
本專利技術(shù)涉及一種沉管隧道運(yùn)營(yíng)期間隧道結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)估的方法。
技術(shù)介紹
近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的需要，沉管隧道以其施工速度快、周期短、對(duì)基 礎(chǔ)強(qiáng)度要求不高、埋深淺、建成后不影響航道通航、水底隧道部分與岸上部分對(duì)接距離更短 等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外的越江隧道方案中被更多的采用，全世界己經(jīng)修建了一百多條沉管隧道。 研究調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作用下，已建隧道會(huì)隨著使 用不同程度地出現(xiàn)襯砌裂縫、變形以及滲漏水等病害。這些運(yùn)營(yíng)期間隧道出現(xiàn)的病害不僅 危及到高速行車的安全與暢通，而且影響了隧道的使用壽命。對(duì)病害如不進(jìn)行及時(shí)處治，會(huì) 造成進(jìn)一步損壞，甚至使隧道破壞，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響。 傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劣化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)半定量半定性的結(jié)構(gòu)劣化評(píng)估，現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)健 康評(píng)估技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)健康狀態(tài)的定量評(píng)估，更多應(yīng)用于大型橋梁、高層建筑中，盾構(gòu)隧 道及公路隧道中亦有一些學(xué)者進(jìn)行過研究，但在沉管隧道結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用尚未見文獻(xiàn)發(fā)表。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)目的：針對(duì)現(xiàn)有評(píng)估技術(shù)的缺陷以及沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估方面存在的空 缺，本專利技術(shù)提供了一種基于改進(jìn)層次分析、模糊綜合評(píng)判集成的評(píng)估方法，以解決以上問 題。 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的一種沉管隧道運(yùn)營(yíng)階段健康狀態(tài)的評(píng)估方 法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一：確定影響沉管隧道運(yùn)營(yíng)期安全的因素以及每個(gè)因素各自包含的評(píng)價(jià)指 標(biāo)； 步驟二:利用層次分析法對(duì)步驟一中確定的因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸納分析，構(gòu)建 沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型，所述沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型具有目標(biāo)層、因素層以及指 標(biāo)層，所述目標(biāo)層是對(duì)沉管隧道總體健康狀態(tài)的評(píng)估目標(biāo)，所述因素層是步驟一中所確定 的所有因素，所述指標(biāo)層包含步驟一中所確定的每個(gè)因素各自包含的評(píng)價(jià)指標(biāo)； 步驟三:確定所述沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型中因素層中各因素的相對(duì)權(quán)重、以 及每個(gè)因素各自包含的指標(biāo)層中的評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素中的相對(duì)權(quán)重，構(gòu)建權(quán)重矩陣； 步驟四：建立沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)及各評(píng)判因素單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)； 步驟五:根據(jù)各評(píng)判因素單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定評(píng)判過程中指標(biāo)層各評(píng)價(jià)指標(biāo)的 隸屬函數(shù)和模糊算子； 步驟六:利用各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)進(jìn)行各因素的模糊評(píng)價(jià)，構(gòu)建各評(píng)價(jià)指標(biāo)的 模糊關(guān)系矩陣； 步驟七：以各因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣和相對(duì)權(quán)重作為因素層健康評(píng)估的 輸入值，計(jì)算得到因素層各因素的健康評(píng)估數(shù)值；以因素層各因素的健康評(píng)估數(shù)值和相對(duì) 權(quán)重作為沉管隧道總體健康評(píng)估的輸入值，計(jì)算得到沉管隧道綜合健康評(píng)估數(shù)值;根據(jù)沉 管隧道綜合健康評(píng)估數(shù)值對(duì)照預(yù)設(shè)的沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)得到隧道綜合健康等級(jí)。 進(jìn)一步地，步驟一所確定的影響沉管隧道運(yùn)營(yíng)期安全的因素包括環(huán)境作用、結(jié)構(gòu) 應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏水五個(gè)因素;其中環(huán)境作用因素包含水位、覆蓋層厚度兩項(xiàng) 評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)構(gòu)應(yīng)力因素包含鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力、剪切鍵應(yīng)力、錨索應(yīng)力四項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)， 結(jié)構(gòu)變形因素包括隧道不均勻沉降、管段接頭張開和變位、管段傾斜三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)構(gòu)裂 縫因素包含裂縫長(zhǎng)度，裂縫寬度兩項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)，滲漏水因素包含滲漏速率，滲漏面積，滲漏 水PH值三項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。 進(jìn)一步地，步驟三確定權(quán)重的方法為改進(jìn)乘積標(biāo)度法，該法在評(píng)價(jià)指標(biāo)層中評(píng)價(jià) 指標(biāo)的重要性時(shí)，設(shè)置"相同"與"稍微大"兩個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)，以此作為基礎(chǔ)進(jìn)行遞進(jìn)乘積分析 確定因素層中各因素的相對(duì)權(quán)重、以及每個(gè)因素各自包含的指標(biāo)層中的評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素 中的相對(duì)權(quán)重;如評(píng)價(jià)指標(biāo)A比B "稍微大"時(shí)的權(quán)重比為a: b，則A比B為η個(gè)"稍微大"時(shí)，其權(quán) 重比為a · (l+a)n-1Zb · (l+b)n-、 進(jìn)一步地，步驟四中建立的評(píng)價(jià)等級(jí)分為m級(jí)，m為正整數(shù)，確定健康評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)集V ={vi，V2, '"Vm}，分別對(duì)應(yīng)1，2···Π1級(jí)健康狀態(tài)，其中VI對(duì)應(yīng)（VI上，VrF)評(píng)價(jià)值區(qū)間，V2對(duì)應(yīng) (V2上，V2下)評(píng)價(jià)值區(qū)間，以此類推，Vm對(duì)應(yīng)(Vm上，Vm下)評(píng)價(jià)值區(qū)間。進(jìn)一步地，步驟五中確定隸屬函數(shù)的方法為模糊統(tǒng)計(jì)法或三分法或五點(diǎn)法或模糊 分布法。 進(jìn)一步地，步驟五中確定的模糊算子為主因素決定型或主因素突出型或不均衡平 均型或加權(quán)平均型。 進(jìn)一步地，步驟三中因素層中各因素的相對(duì)權(quán)重值的總和為1，每個(gè)因素各自包含 的指標(biāo)層中的評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素中的相對(duì)權(quán)重的總和也為1。 有益效果:本專利技術(shù)提供的沉管隧道運(yùn)營(yíng)階段健康狀態(tài)的評(píng)估方法突破了目前規(guī)范 中評(píng)判方法不能進(jìn)行完全定量的瓶頸，也是首次給出對(duì)沉管隧道運(yùn)營(yíng)健康狀態(tài)的系統(tǒng)化的 評(píng)價(jià)方法，該方法的評(píng)價(jià)內(nèi)容涵蓋了沉管隧道的運(yùn)營(yíng)環(huán)境影響、結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形、 裂縫、滲漏水等工程所關(guān)心的因素，為沉管隧道的運(yùn)營(yíng)安全、管理養(yǎng)護(hù)等工作提供了評(píng)價(jià)指 導(dǎo)。【附圖說明】附圖1為本專利技術(shù)方法的流程示意圖； 附圖2為本專利技術(shù)方法中評(píng)估模型層次結(jié)構(gòu)圖； 附圖3為本專利技術(shù)方法的隸屬函數(shù)確定示意圖。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)作更進(jìn)一步的說明。如圖1所示，其步驟包括： (1)通過監(jiān)測(cè)取得現(xiàn)場(chǎng)原始數(shù)據(jù)。 (2)本專利技術(shù)實(shí)施例以紅谷隧道區(qū)間段為例，具體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下：表1某沉管隧道區(qū)間監(jiān)測(cè)參數(shù) (3)根據(jù)國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐和沉管隧道常見病害成因的理論分析，歸納總結(jié)出影響 沉管隧道運(yùn)營(yíng)期安全的不利因素。 (4)利用層次分析法對(duì)選取的諸多評(píng)價(jià)指標(biāo)和因素進(jìn)行歸納分析，構(gòu)建沉管隧道 健康狀態(tài)評(píng)估模型，如附圖2所示，明確各指標(biāo)和因素的隸屬關(guān)系;模型從頂層至底層依次 為目標(biāo)層、因素層和指標(biāo)層；目標(biāo)層即是對(duì)沉管隧道總體健康狀態(tài)的評(píng)估目標(biāo)，因素層是對(duì) 沉管隧道運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生影響的五大因素，指標(biāo)層包括了因素層中所包括的各個(gè)健康評(píng)價(jià)指 標(biāo)。因素層主要包括環(huán)境作用、結(jié)構(gòu)應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形、結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏水五個(gè)因素，五個(gè)因素 又包含指標(biāo)層內(nèi)的:水位、覆蓋層厚度、鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力、剪力鍵應(yīng)力、錨索應(yīng)力、隧道 不均勻沉降、管端接頭張開、變位、管段傾斜、裂縫長(zhǎng)度、裂縫寬度、滲漏速率、滲漏面積、滲 漏水PH值等評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，剪力鍵應(yīng)力包括水平剪力鍵應(yīng)力、豎向剪力鍵應(yīng)力;管段接頭張開和變位包 括接頭張開、接頭閉合、接頭水平錯(cuò)動(dòng)和接頭豎向錯(cuò)動(dòng)。 (5)利用改進(jìn)的層次分析法-乘積標(biāo)度法確定模型各層中相關(guān)指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重； 該法在評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性的兩兩比較時(shí)，不先劃分過多的等級(jí)，而只設(shè)置兩個(gè)等級(jí)， 即評(píng)價(jià)指標(biāo)A與評(píng)價(jià)指標(biāo)B的重要性"相同"或"稍微大"，然后以此作為基礎(chǔ)進(jìn)行乘積分析。 即如果A比B重要性"稍微大"，則ω Α: ωΒ=1.354:1，Α與B重要性相同，則ωΑ: ωΒ=1:1，Α比B 重要性"稍微大"還要"稍微大"，則 ω本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種沉管隧道運(yùn)營(yíng)階段健康狀態(tài)的評(píng)估方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：確定影響沉管隧道運(yùn)營(yíng)期安全的因素以及每個(gè)因素各自包含的評(píng)價(jià)指標(biāo)；步驟二：利用層次分析法對(duì)步驟一中確定的因素和評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸納分析，構(gòu)建沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型，所述沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型具有目標(biāo)層、因素層以及指標(biāo)層，所述目標(biāo)層是對(duì)沉管隧道總體健康狀態(tài)的評(píng)估目標(biāo)，所述因素層是步驟一中所確定的所有因素，所述指標(biāo)層包含步驟一中所確定的每個(gè)因素各自包含的評(píng)價(jià)指標(biāo)；步驟三：確定所述沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)估模型中因素層中各因素的相對(duì)權(quán)重、以及每個(gè)因素各自包含的指標(biāo)層中的評(píng)價(jià)指標(biāo)在該因素中的相對(duì)權(quán)重，構(gòu)建權(quán)重矩陣；步驟四：建立沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)及各評(píng)判因素單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；步驟五：根據(jù)各評(píng)判因素單因素評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定評(píng)判過程中指標(biāo)層各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)和模糊算子；步驟六：利用各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)進(jìn)行各因素的模糊評(píng)價(jià)，構(gòu)建各評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣；步驟七：以各因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)的模糊關(guān)系矩陣和相對(duì)權(quán)重作為因素層健康評(píng)估的輸入值，計(jì)算得到因素層各因素的健康評(píng)估數(shù)值；以因素層各因素的健康評(píng)估數(shù)值和相對(duì)權(quán)重作為沉管隧道總體健康評(píng)估的輸入值，計(jì)算得到沉管隧道綜合健康評(píng)估數(shù)值；根據(jù)沉管隧道綜合健康評(píng)估數(shù)值對(duì)照預(yù)設(shè)的沉管隧道健康狀態(tài)評(píng)價(jià)等級(jí)得到隧道綜合健康等級(jí)。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐向春，蔡建中，劉松玉，郭俊，童立元，張國(guó)柱，劉睿，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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