混凝土拱桥既有墩台再利用方案判定模型建立研究

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20世纪60~90年代我国建造了大量适应于当时经济与技术条件的双曲拱桥和桁式组合拱桥。然而,受到结构自身缺陷、施工质量、技术等级、运营条件、自然环境等的综合影响,两种拱桥相继出现了上部结构病害多、但墩台技术状况较好的现象。为了充分利用既有墩台和既有桥位,降低因桥位改变而增加的建设投资,节省新建桥梁对自然资源和社会资源的过度消耗,国内针对多座拱桥采取拆除上部结构、继续利用下部结构的设计方案,助力“双碳”达标。针对拱桥既有墩台的再利用问题,现有研究中往往仅通过剩余寿命分析与构件技术状况进行判定,决策因素单一,主观性较大。为此,本文依托贵州省交通运输厅科技项目“拱桥原桥位拆除重建综合解决方案研究(2020-123-018)”,结合贵州花鱼洞大桥与乌江大桥拆除重建工程,开展混凝土拱桥既有墩台再利用方案判定模型建立研究,主要研究内容如下:(1)针对当前绿色建造方案决策中指标体系的单一性缺点,构建混凝土拱桥既有墩台再利用方案综合判定指标体系。根据依托工程实际特点,从“施工技术先进性、施工方法难易度、新旧结构协调度”等方面构建技术性指标;考虑项目建设、养护的各类投资,建立由“工程造价、环境经济损失、无形资产携带量”等因素组成的经济性指标;围绕“就业机会、资源耗竭、居民生活影响”等问题,建立社会性指标;基于建筑碳排、碳汇当量与资源再利用等方面的研究,建立包含“碳制度建立情况、碳汇计划与实施、碳排强度”等因素的“双碳”指标。(2)针对灰色系统理论建立判定模型时预测公式存在缺陷,利用模糊理论建立的判定模型无法对指标体系中的各指标进行赋权,层次分析法易受专家主观影响且指标权重求解过程繁琐等问题。基于粗糙集理论,构建可对指标体系约简、指标赋权简便、判定结果客观准确的混凝土拱桥既有墩台再利用判定模型,以实现对混凝土拱桥既有墩台再利用判定指标体系进行属性约简、指标赋权和综合判定。(3)建立既有墩台再利用方案判定指标表与重建方案判定指标表,运用基于差别矩阵的属性约简算法剔除冗余属性、约简指标体系,以粗糙集理论中的属性依赖度为基础,计算指标重要度并为约简后的指标赋权,通过综合判定计算以得出方案判定结果,将其应用于贵州花鱼洞大桥及乌江大桥拆除重建工程,验证方案判定模型的可行性。
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