一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，包括：根据盾构隧道的服役性能评估指标体系获得评价所必需的监测、检测数据；采用基于信心指数的专家调研法获得指标初始权重；根据指标数据对初始权重进行变权调整；基于模糊综合评判的方法对结构单元进行评价；根据单元结构评价等级综合判定隧道整体服役性能等级。本发明专利技术利用变权重的方法，实现对盾构隧道服役性能的动态综合评价。评价指标权重的取值既充分考虑了专家的知识与经验，也能够根据实际的隧道状况对相关权重进行及时地动态调整，突出了关键恶化指标对于隧道最终服役性能等级的影响。

Evaluation method of service performance of shield tunnel based on variable weight

The invention discloses a method, service performance evaluation of shield tunnel based on variable weight includes: according to the service performance evaluation index system of shield tunnel obtain necessary monitoring and inspection data obtained by the initial weight index; expert investigation method based on confidence index; according to the index data of the initial weights of variable weight adjustment; fuzzy method based on comprehensive evaluation of structural element evaluation; according to the evaluation level of the comprehensive decision unit structure tunnel service performance level. The invention utilizes the variable weight method to realize the dynamic comprehensive evaluation of the service performance of the shield tunnel. The value of the index weight of evaluation considers the knowledge and experience of experts, according to the actual situation of the tunnel can make timely dynamic adjustment of the weights, highlighting the key index for the deterioration of service performance level of the final tunnel.

【技术实现步骤摘要】
一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法
本专利技术涉及盾构隧道运营期的服役性能评价领域，特别涉及一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法。
技术介绍
随服役年限的增加，我国大量已投入运营的既有城市盾构隧道结构面临不同程度的损伤和老化，面对由全面建设阶段向维护阶段的过渡，如何对既有城市盾构隧道的结构服役性能进行评价，做到早发现，勤维护，防患于未然，已经成为摆在城市管理者面前的难题。科学、合理地反映盾构隧道的服役性能等级对于指导盾构隧道的安全运营以及病害的治理与养护是十分重要的。目前已有的基于常权重的评价方法不能突出处于较差等级的评价指标对评判结果的影响，为了突出处于较差等级的评价指标对最终评判结果的影响，可以考虑随着评价指标朝不利方向发展而在常权重的基础上修正其评价的权值，从而使评判结果更趋合理。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有方法存在的缺陷而提供一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，以解决现有评价方法存在的不能突出处于较差等级的评价指标对评判结果的影响的问题。为实现上述技术效果，本专利技术公开了一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，包括步骤：采用层次分析法建立盾构隧道的服役性能评估指标体系；确定所述服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准；采用基于信心指数的专家调研法获得各单项指标在所述服役性能评估指标体系中的指标初始权重；在盾构隧道发生变化时，获取服役性能评估指标体系的动态指标数据；根据所述动态指标数据对所述指标初始权重进行变权调整；以及基于模糊综合评判的方法对变权调整后的所述服役性能评估指标体系进行等级评价，评价出盾构隧道的服役性能等级。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，盾构隧道的所述服役性能评估指标体系分为三层；第一层为目标层，第二层为准则层，第三层为指标层。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，所述目标层为盾构隧道的服役性能状态；所述准则层包括结构整体变形、连接构件变形、混凝土表面病害、渗漏状态及材质劣化五个方面；所述指标层包括横断面收敛、纵向沉降、横通道差异沉降、管片接缝变形、变形缝变形、螺栓变形、裂缝、破损、析出、渗漏状态、衬砌强度、混凝土碳化及钢筋锈蚀。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，所述指标层的横断面收敛、纵向沉降及横通道差异沉降隶属于所述准则层的结构整体变形；所述指标层的管片接缝变形、变形缝变形及螺栓变形隶属于所述准则层的连接构件变形；所述指标层的裂缝、破损、析出隶属于所述准则层的混凝土表面病害；所述指标层的渗漏状态隶属于所述准则层的渗漏状态；所述指标层的衬砌强度、混凝土碳化及钢筋锈蚀隶属于所述准则层的材质劣化。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，确定所述服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准为：基于理论分析、数值模拟来确定所述服役性能评估指标体系的指标层中的各单项指标的评判标准。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，在盾构隧道发生变化时，采用监测、监测方式获取服役性能评估指标体系的动态指标数据。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，根据所述动态指标数据对所述指标初始权重进行变权调整的过程包括：随着动态指标数据朝不利方向发展而在指标初始权重的基础上修正权值；权值修正函数为：其中，是因素xi的常权权重，i为指标序号，m为总的指标数量，ωi为第i项指标的权重，xm为指标的取值；k为指标序号，xi为第i项指标的取值，xk为第k项指标的取值，ωk为第k项指标的权重，t为变权系数，t的值在0～1之间。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，基于模糊综合评判的方法对变权调整后的所述服役性能评估指标体系进行等级评价，评价出盾构隧道的服役性能等级的过程包括：将盾构隧道划分为多个单元结构；基于模糊综合评判的方法对多个所述单元结构进行等级评价，获得多个所述单元结构的各评价等级；根据多个所述单元结构的各评价等级综合评价隧道盾构整体的服役性能等级。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，通过二级模糊综合评判，对所述单元结构进行等级评价，获得所述单元结构的评价等级；二级模糊综合评判中的隶属函数采用柯西函数，模糊算子采用加权平均型算子：二级模糊综合评判式如下：其中，Z为目标因素对评语集合的隶属向量，ωa为当前层的权重，R为一级模糊综合评价结果，视为单因素评判集，bi为类别编号；R′bi为单因素评价矩阵，ωbi为相应的权重，T是矩阵的转置运算符。所述基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法进一步的改进在于，盾构隧道整体的服役性能等级划分为五个等级。本专利技术由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果：与现有评价方法相比，本专利技术方法利用变权重的方法，实现对盾构隧道服役性能的动态综合评价，评价指标权重的取值既充分考虑了专家的知识与经验，也能够根据实际的隧道状况对相关权重进行及时地动态调整，突出了关键恶化指标对于隧道最终服役性能等级的影响。附图说明图1为本专利技术一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法的流程示意图。图2是本专利技术采用的盾构隧道服役性能评价的指标体系。图3～图5为本专利技术模糊综合评判中隶属函数的示意图。图6为评价指标定义域内的隶属度分布示意图。图7为本专利技术的评价指标隶属函数的示意图。图8为本专利技术的一个实施例的常权与变权计算结果对于等级Ⅰ的隶属度。图9为常权与变权计算结果对于等级Ⅱ的隶属度。图10为常权与变权计算结果对于等级Ⅲ的隶属度。图11为常权与变权计算结果对于等级Ⅳ的隶属度。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本说明书所附附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。下面结合附图及具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。首先，请参阅图1所示，图1为本专利技术基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法的流程示意图。本专利技术基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法具体如下：S001：采用层次分析法建立盾构隧道的服役性能评估指标体系；S002：确定服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准；S003：采用基于信心指数的专家调研法获得各单项指标在服役性能评估指标体系中的指标初始权重；S004：在盾构隧道发生变化时，获取服役性能评估指标体系的动态指标数据；S005：根据所获取的动态指标数据对指标初始权重进行变权调整；以及S006：基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于，包括步骤：采用层次分析法建立盾构隧道的服役性能评估指标体系；确定所述服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准；采用基于信心指数的专家调研法获得各单项指标在所述服役性能评估指标体系中的指标初始权重；在盾构隧道发生变化时，获取服役性能评估指标体系的动态指标数据；根据所述动态指标数据对所述指标初始权重进行变权调整；以及基于模糊综合评判的方法对变权调整后的所述服役性能评估指标体系进行等级评价，评价出盾构隧道的服役性能等级。

【技术特征摘要】
1.一种基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于，包括步骤：采用层次分析法建立盾构隧道的服役性能评估指标体系；确定所述服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准；采用基于信心指数的专家调研法获得各单项指标在所述服役性能评估指标体系中的指标初始权重；在盾构隧道发生变化时，获取服役性能评估指标体系的动态指标数据；根据所述动态指标数据对所述指标初始权重进行变权调整；以及基于模糊综合评判的方法对变权调整后的所述服役性能评估指标体系进行等级评价，评价出盾构隧道的服役性能等级。2.如权利要求1所述的基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于：盾构隧道的所述服役性能评估指标体系分为三层；第一层为目标层，第二层为准则层，第三层为指标层。3.如权利要求2所述的基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于：所述目标层为盾构隧道的服役性能状态；所述准则层包括结构整体变形、连接构件变形、混凝土表面病害、渗漏状态及材质劣化五个方面；所述指标层包括横断面收敛、纵向沉降、横通道差异沉降、管片接缝变形、变形缝变形、螺栓变形、裂缝、破损、析出、渗漏状态、衬砌强度、混凝土碳化及钢筋锈蚀。4.如权利要求3所述的基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于：所述指标层的横断面收敛、纵向沉降及横通道差异沉降隶属于所述准则层的结构整体变形；所述指标层的管片接缝变形、变形缝变形及螺栓变形隶属于所述准则层的连接构件变形；所述指标层的裂缝、破损、析出隶属于所述准则层的混凝土表面病害；所述指标层的渗漏状态隶属于所述准则层的渗漏状态；所述指标层的衬砌强度、混凝土碳化及钢筋锈蚀隶属于所述准则层的材质劣化。5.如权利要求4所述的基于变权重的盾构隧道服役性能评价方法，其特征在于，确定所述服役性能评估指标体系中的各单项指标的评判标准为：基于理论分析、数值模拟来确定所述服...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴惠明，施永泉，黄宏伟，李磊，王飞，薛哲敏，
申请(专利权)人：上海隧道工程有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31