基于可变模糊集理论的公路隧道健康状态动态评价方法技术

本发明专利技术公开一种基于可变模糊集理论的公路隧道健康状态动态评价方法：构建以衬砌裂缝、衬砌强度、衬砌厚度、钢筋锈蚀、衬砌变形、背后空洞、路面病害、有害气体和照明病害为评价指标的公路隧道健康状态评价指标体系以及公路健康状态评价等级与各评价指标的定性定量判定标准；通过隧道诊断及快速修复一体化车对公路隧道评价指标的多次规律性检测，基于可变模糊集理论利用公路隧道健康状态评价指标的多次检测数据与公路健康状态评价等级与评价指标的判定标准，确定公路隧道检测节点健康状态值和健康状态恶化速度均值，建立公路隧道健康状态动态评价模型。本发明专利技术不仅实现了对公路隧道健康状态的客观评价，同时还可以对公路隧道健康状态实现动态预测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于公路健康状态评价
，具体涉及一种基于可变模糊集理论对已运营公路隧道健康状态的动态评价方法。
技术介绍
对公路隧道健康状态进行科学的系统的评价和预测是公路隧道病害治理正确决策的前提。目前国内已有的公路隧道健康状态评价方法存在缺陷:1)评价指标选择不够科学，评价指标间独立性差，具有一定的关联性；2)不具有可预测性，现行的公路隧道健康状态评价方法一般没有预测功能，对隧道病害发展的预测还停留在经验方面。因此，对公路隧道健康状态动态评价方法的研究迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术在目的在于提供一种基于可变模糊集理论的公路隧道健康动态评价方法，旨在解决目前的公路隧道健康状态评价方法在评价指标选择上不够科学，评价指标之间独立性差以及不具有可预测性的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种基于可变模糊集理论的公路隧道健康动态评价方法，包括以下步骤:I)建立系统的公路隧 道健康状态评价指标体系，建立公路健康状态评价等级及各评价指标的定性及定量判定标准:( I)对公路隧道健康状态A，剔除现有公路隧道健康状态评价指标体系中不具有独立性的隧道渗漏水、冻害、衬砌起层、剥落评价指标，保留衬砌裂缝A1、衬砌强度A2、衬砌厚度A3、钢筋锈蚀A4、衬砌变形A5、衬砌背后空洞A6评价指标，添加路面病害A7、有害气体A8和照明病害A9评价指标作为准则层指标，形成所述公路隧道健康状态评价指标体系；此体系中，所述衬砌裂缝A1的指标层评价指标为裂缝长度An、裂缝宽度A12、裂缝深度A13 ;衬砌强度A2的指标层评价指标为区域面积A21和强度比值A22 ;衬砌厚度A3的指标层评价指标为区域面积A31和厚度比值A32 ;钢筋锈蚀A4的指标层评价指标为力学性质A41和截面积比A42 ;衬砌变形A5的指标层评价指标为变形量A51和变形速度A52 ;背后空洞怂的指标层评价指标为径向延伸A61和纵向延伸A62 ;路面病害A7的指标层评价指标为摩擦系数A71、裂缝率A72和路面变形A73 ;有害气体^的指标层评价指标为CO浓度A81和烟雾浓度A82 ；照明病害A9的指标层评价指标为亮度A91 ；(2)建立公路健康状态评价等级以及所述评价指标的定性与定量判定标准；2)建立具有预测功能的公路隧道健康状态动态评价模型:(I)通过隧道诊断及快速修复一体化车对所述公路隧道健康状态评价指标体系包含的公路隧道评价指标至少检测三次，检测频率为一年；(2)基于可变模糊集理论，用隧道诊断及快速修复一体化车每次检测出的公路隧道评价指标数据评价出公路隧道的检测节点健康状态值，并以第一次检测时评价出的公路隧道健康状态值Wtl作为隧道初始健康状态值；(3)用每次检测时评价出的公路隧道健康状态值确定公路隧道健康状态年恶化速度均值V ;(4)由所述公路隧道健康状态值Oci和年恶化速度均值V，建立Co = COfvt类型的公路隧道健康状态动态评价模型，实现模型的预测功能。本专利技术通过隧道诊断及快速修复一体化车对所述公路隧道健康状态评价指标体系包含的公路隧道评价指标进行每次检测时的条件是，在公路隧道主体结构完工时的相同月份进行，且检测时的气温、湿度接近，且没有突发性自然灾害发生。所述基于可变模糊集理论，用隧道诊断及快速修复一体化车每次检测出的公路隧道评价指标数据评价出公路隧道检测节点的健康状态值的方法如下:根据所述公路隧道健康状态评价指标体系中各评价指标权重的特点，采用乘积标度法确定指标层指标的权重；根据所述指标层指标的权重和样本资料，确定准则层指标的权重；采用集对分析法构造可变模糊集理论的相对差异函数，确定公路隧道健康状态评价指标处于级别区间的相对隶属函数；利用所述权重与相对隶属度函数，按先指标层后准则层的顺序根据所述评价指标的定性及定量判定标准及确定的所述公路健康状态评价等级对公路隧道健康状态进行评价，得到所述公路隧道检测节点的健康状态值。本专利技术通过以上技术方案，实现了科学合理地动态预测评价公路隧道健康状态，解决了目前的公路隧道健康状态评价方法在评价指标选择上不够科学，评价指标之间独立性差以及不具有可预测性的。附图说明图1为本专利技术实施例提供的基于可变模糊集理论的公路隧道健康动态评价方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的公路隧道健康状态评价指标体系的体系图；图3为本专利技术实施例提供的单位段长的公路隧道的划分示意图；图4为本专利技术实施例提供的单位段长的公路隧道的划分及检测示意图。具体实施例方式下面，结合实例对本专利技术的实质性特点和优势作进一步的说明，但本专利技术并不局限于所列的实施例。参见图1所示，本专利技术实施例所述的基于可变模糊集理论的公路隧道健康动态评价方法的步骤如下:1、建立系统的公路隧道健康状态评价指标体系，建立公路健康状态评价等级及各评价指标的判定标准，包括定性及定量标准；(I)在隧道病害成因的现有研究基础上，从公路隧道整个断面的角度上进行研究，详细归纳总结所有隧道病害的形成机理和特点，研究分析各种病害之间的关联性和独立性，根据研究确定:在公路隧道健康状态评价指标体系中，针对公路隧道健康状态A，剔除不具有独立性的隧道渗漏水、冻害、衬砌起层、剥落等病害类型，以衬砌裂缝A1、衬砌强度A2、衬砌厚度A3、钢筋锈蚀A4、衬砌变形A5、衬砌背后空洞A6、路面病害A7、有害气体A8和照明病害A9等作为评价体系的准则层，建立新的公路隧道健康状态评价指标体系。本专利技术实施例中，所述公路隧道健康状态评价指标体系参见图2所示。在此体系中，衬砌裂缝A1的指标层评价指标为裂缝长度An、裂缝宽度A12、裂缝深度A13 ;衬砌强度A2的指标层评价指标为区域面积A21和强度比值A22 ;衬砌厚度A3的指标层评价指标为区域面积A31和厚度比值A32 ;钢筋锈蚀 的指标层评价指标为力学性质A41和截面积比A42 ;衬砌变形A5的指标层评价指标为变形量A51和变形速度A52 ;背后空洞A6的指标层评价指标为径向延伸A61和纵向延伸A62 ;路面病害A7的指标层评价指标为摩擦系数A71、裂缝率A72和路面变形A73 ;有害气体A8的指标层评价指标为CO浓度A81和烟雾浓度A82 ;照明病害A9的指标层评价指标为亮度A91。(2)建立公路健康状态评价等级以及所述评价指标的定性与定量判定标准；包括所述准则层及指标层的评价指标的判定标准；本专利技术实施例中，所述公路健康状态等级的划分是在分析国内外现有的隧道健康等级划分方法的基础上，选择四级划分方法，并以我国《公路隧道养护技术规范》(JTGH12-2003)中专项检查结论为基础而划分的。本专利技术实施例中，公路隧道健康状态划为:健康(B级)，亚健康(1A级)，病害(2A级)，病危(3A级)四级；同时在健康(B级)的检查结论中加入“结构无破损”这一项内容，具体如下表a所示。权利要求1.一种公路隧道健康状态动态评价方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)、建立系统的公路隧道健康状态评价指标体系、建立公路健康状态评价等级及各评价指标的定性及定量判定标准: (1)针对公路隧道健康状态A，剔除现有公路隧道健康状态评价指标体系中不具有独立性的隧道渗漏水、冻害、衬砌起层、剥落评价指标，保留衬砌裂缝A1、衬砌强度A2、衬砌厚度A3、钢筋锈蚀A4、衬砌变形A5、衬砌背后空洞A6评价指标，添加路面病本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种公路隧道健康状态动态评价方法，其特征在于，包括以下步骤：1)、建立系统的公路隧道健康状态评价指标体系、建立公路健康状态评价等级及各评价指标的定性及定量判定标准：(1)针对公路隧道健康状态A，剔除现有公路隧道健康状态评价指标体系中不具有独立性的隧道渗漏水、冻害、衬砌起层、剥落评价指标，保留衬砌裂缝A1、衬砌强度A2、衬砌厚度A3、钢筋锈蚀A4、衬砌变形A5、衬砌背后空洞A6评价指标，添加路面病害A7、有害气体A8和照明病害A9评价指标作为准则层指标，形成所述公路隧道健康状态评价指标体系；此体系中，所述衬砌裂缝A1的指标层评价指标为裂缝长度A11、裂缝宽度A12、裂缝深度A13；衬砌强度A2的指标层评价指标为区域面积A21和强度比值A22；衬砌厚度A3的指标层评价指标为区域面积A31和厚度比值A32；钢筋锈蚀A4的指标层评价指标为力学性质A41和截面积比A42；衬砌变形A5的指标层评价指标为变形量A51和变形速度A52；背后空洞A6的指标层评价指标为径向延伸A61和纵向延伸A62；路面病害A7的指标层评价指标为摩擦系数A71、裂缝率A72和路面变形A73；有害气体A8的指标层评价指标为CO浓度A81和烟雾浓度A82；照明病害A9的指标层评价指标为亮度A91；(2)建立公路健康状态评价等级以及所述评价指标的定性与定量判定标准；2)、建立具有预测功能的公路隧道健康状态动态评价模型(1)通过隧道诊断及快速修复一体化车对所述公路隧道健康状态评价指标体系包含的公路隧道评价指标至少检测三次，检测频率为一年；(2)基于可变模糊集理论，用隧道诊断及快速修复一体化车每次检测出的公路隧道评价指标数据评价出公路隧道的检测节点健康状态值，并以第一次检测时评价出的公路隧道健康状态值ω0作为隧道初始健康状态值；(3)用每次检测时评价出的公路隧道健康状态值确定公路隧道 健康状态年恶化速度均值v；(4)由所述公路隧道健康状态值ω0和年恶化速度均值v，建立ω＝ω0+vt类型的公路隧道健康状态动态评价模型，实现模型的预测功能。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶英，代昱昊，
申请(专利权)人：北京市市政工程研究院，
类型：发明
国别省市：