层次分析法在滑模混凝土强度评价中的应用

摘要：滑模工艺在我国工程建设中已被广泛应用，并取得了较好效益。它具有施工速度快，机械化程度高，结构整体性能好，可重复利用等特点。本文根据AHP法，建立滑模混凝土强度指标评价体系。将滑模混凝土强度评价作为总目标，按照总目标、各层子目标、评价准则的顺序分解为不同的层次结构，通过构造判断矩阵，进行排序计算和一致性检验，最终得到滑模混凝土强度影响因素的指标体系。

关键词：滑模施工；层次分析法；强度评价

中图分类号：TE42 文献标识码：A

1 滑动模板施工基本概念

《滑动模板工程技术规范》（GB50113—2005）中定义：滑动模板施工（slip farmingconstruction）以滑模千斤顶、电动提升机等作为提升动力，带动模板（或滑框）沿着混凝土表面滑动而成型的现浇混凝土结构的施工方法的总称，简称滑模施工。

2 滑模混凝土施工中混凝土强度影响因素评价

由于混凝土是脆性材料，抗拉强度远低于抗压强度，在结构物中它主要是用于承受压力，且现行结构设计规范主要是以抗压强度为基础，因而在工程实践中抗压强度非常重要。同时，抗压强度试验容易、成本低。所以抗压强度就成为科研工作者和工程实践者最为关心的混凝土的性质之一。通常对混凝土质量的控制是通过对混凝土抗压强度这一重要技术指标来分析、判断、评定的，因为它能较综合地反映混凝土的各项质量指标。

2.1滑模混凝土强度的影响因素分析

影响滑模混凝土强度的因素很多，具体说来，主要包括四个方面：（1）混凝土制备（水泥、矿物掺合料、粗骨料、细集料、水、外加剂、配合比设计）；（2）搅拌过程（搅拌工艺、集料均匀程度、搅拌时间控制）；（3）浇筑滑升（模板质量、构件尺寸、支模、振捣、出模强度选择、提升速度）；（4）养护。

3 滑模混凝土强度评价

3.1构建滑模混凝土强度评价层次结构模型

根据AHP(Analytical Hierarchy Process)法，建立层次结构模型。首先将包含的因素分组，每组为一个层次，按照决策层、准则层和指标层的形式排列起来。其中，决策层主要是解决滑模混凝土强度评价问题；准则层是滑模混凝土的施工过程；指标是滑模混凝土强度影响因素，分为18个因素。对滑模混凝土在施工中滑膜混凝土的制备、混凝土搅拌、滑膜混凝土的浇筑滑升、养护各施工过程中的混凝土强度影响因素进行分析，详见层次分析结构模型如图1所示。

3.2确定影响权重

构造判断矩阵，根据AHP法确定影响因素的权重。利用特征值方法可确定原材料质量的选择、配合比设计、搅拌、浇筑、滑升、养护的重要性排序权值，可判断出对滑模混凝土强度有影响的指标因素。计算流程如下。

（1）对同一层次风险因素进行两两比较后评分，分值见表1。

表1 滑模混凝土强度因素影响评价分值

分 值 定义

1 i因素比j因素同样重要

3 i因素比j因素略微重要

5 i因素比j因素明显重要

7 i因素比j因素强烈重要

9 i因素比j因素绝对重要

2，4，6，8 i与j两因素重要性比较结果处于以上结果的中间

倒 数 j与i两因素重要性比较结果是i与j两因素重要性比较结果的中间

图1滑模混凝土强度评价层次结构模型

强度影响因素评价模型基本假定为：每一因素影响的分值为0~9，共10个等级。其中， 0表示该因素对滑模混凝土强度无影响，9表示该因素对滑模混凝土强度影响最大。

（2）根据评分结果写出判断矩阵，并计算判断矩阵每行所有元素的几何平均值：

（1）

（3）将归一化，计算：

（2）

（4）计算判断矩阵的最大特征值：

（3）

式中，为向量的第i个元素。

（5）计算CI，进行一致性检验：（4）

当矩阵具有完全一致性时，CI=0。越大，CI越大，矩阵的一致性越差。其中，n为判断矩阵阶数，查表2，并计算CI/RI；当CI/RI

表2RI取值

n 1 2 3 4 5 6 7 8 9

RI 0 0 0.58 0. 90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45

（6）当判断矩阵的一致性达到要求时，可以把作为各影响因素的权重。

3.3建立重要度分析

利用上述计算结果，分析影响滑模混凝土强度影响因素的重要度。

4实例分析

4.1滑模混凝土强度评价分析

采用AHP方法，对滑模混凝土强度进行分析评价。以滑模施工混凝土强度评价为总准则，参考相关滑模混凝土强度评价的规则，按AHP方法分析确定权重如表3所示。

表3 以滑模混凝土强度为准则的判断矩阵

A B1 B2 B3 B4

B1 1 7 2 7

B2 1/7 1 1/6 3

B3 1/2 6 1 6

B4 1/7 1/3 1/6 1

将上述权重表的每一列正规化，得到正规化后的判断矩阵为：

U=

将判断矩阵的每一行相加，即得到：

那么

则，所求特征向量为：

计算判断矩阵最大特征根：

由表2知，当n=4时，RI=0.9，则：

CI/RI=0.067/0.09=0.074＜0.10，达到一致性要求。得到如表4所示：

表4 以滑模混凝土强度为准则的判断矩阵和权重

A B1 B2 B3 B4 一致性检验

B1 1 7 2 7 0.515 0.074＜0.1

B2 1/7 1 1/6 3 0.094

B3 1/2 6 1 6 0.338

B4 1/7 1/3 1/6 1 0.053

同样地，按照上述以滑模混凝土强度评价为准则的AHP方法的全过程，分别按照以滑模混凝土制备，搅拌过程，浇注滑升，养护为评价准则，分别得到判断矩阵表如下所示：

表5 以滑模混凝土制备为准则的判断矩阵和权重

B1 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 一致性检验

C1 1 3 3 3 7 5 1/3 0.216 0.0779＜0.10

C2 1/3 1 3 3 5 5 1/5 0.151

C3 1/3 1/3 1 1 3 5 1/5 0.089

C4 1/3 1/3 1/5 1 3 3 1/5 0.070

C5 /7 1/5 1 1/3 1 1 1/7 0.048

C6 1/5 1/5 1/5 1/3 1 1 1/7 0.033

C7 3 5 5 5 7 7 1 0.392

表6 以滑模混凝土搅拌为准则的判断矩阵和权重

B2 C8 C9 C10 一致性检验

C8 1 1/2 5 0.354 0.0464＜0.10

C9 2 1 5 0.556

C10 1/5 1/5 1 0.090

表7 以滑模混凝土浇注提升为准则的判断矩阵和权重

B3 C11 C12 C13 C14 C15 C16 一致性检验

C11 1 2 2 1/3 1/5 1/5 0.073 0.0678＜0.10

C12 1/2 1 1/2 1/3 1/6 1/5 0.043

C13 1/2 2 1 1/3 1/7 1/5 0.054

C14 3 3 3 1 1/7 1/5 0.122

C15 5 6 7 5 1 3 0.436

C16 5 5 5 5 1/3 1 0.271

表8 以滑模混凝土养护为准则的判断矩阵和权重

B4 C17 C18 一致性检验

C17 1 1/2 0.250 CI=0

C18 2 1 0.750

表9 滑模混凝土强度评价综合重要度表

A滑模混凝土强度评价 B1 B2 B3 B4

0.515 0.094 0.338 0.053

水泥是否合格C1 0.216 0.111

矿物掺合料是否合格C2 0.151 0.078

粗骨料级配选择C3 0.089 0.046

细集料含泥量选择C4 0.070 0.036

水质与水的酸碱度C5 0.048 0.025

外加剂用量C6 0.033 0.017

配合比计算准确C7 0.392 0.202

机械搅拌工艺C8 0.354 0.033

集料均匀程度C9 0.556 0.052

搅拌时间控制C10 0.090 0.008

模板质量好坏C11 0.073 0.025

构件尺寸控制C12 0.043 0.015

支模方法的选择C13 0.054 0.018

振捣是否均匀，密实C14 0.121 0.041

出模强度选择C15 0.438 0.148

提升速度的选择C16 0.270 0.091

模板滑升后养护C17 0.250 0.013

温度、湿度是否合适C18 0.750 0.040

5、混凝土强度影响因素分析及结论

（1）由表4我们可知，影响滑模混凝土强度因素重要程度从强到弱依次是：滑模混凝土制备，滑模混凝土的浇注提升，滑模混凝土的搅拌和提升后的养护。

（2）由表9我们可以得到，混凝土的配合比设计影响强度的综合重要度为最大，其次是出模强度的选择，第三是水泥的选用，第四是滑动模板提升速度的选择。

针对以上情况，我们提出以下几点建议：

（1）必须严格控制好滑模施工中的配合比设计。要根据实际施工条件设计滑模混凝土的配合比，因为当施工条件发生变化时，所要求的混凝土坍落度也随之改变。为保证混凝土和易性符合施工要求，需将混凝土含水率及用水量做适当调整（保持水灰比不变）。滑模施工中混凝土的配合比应严格按照计算配合比基准配合比实验室配合比施工配合比的顺序进行。混凝土的配合比要按《普通混凝土配合比设计规程》经过试配确定，不得使用经验配合比。

（2）必须科学把握好滑模混凝土的出模强度。混凝土的出模强度是一个重要的工艺参数，对滑模施工起着举足轻重的作用。滑模施工的混凝土出模强度直接影响混凝土结构的质量。强度过低，容易坍落或变形过大；强度过高，则滑升困难，模板与混凝土粘结，导致混凝土结构断裂，且表面不易修整。因此，选择适宜的混凝土出模强度非常重要。本文旨在解决此问题，用混凝土初龄期强度测试仪进行测试，从而判断是否达到出模强度的要求，很好地指导了滑模施工实践。

（3）重视水泥的选用和质量的控制。水泥是混凝土中的胶结组分，其强度直接影响到混凝土的强度。水泥在使用前，除应持有生产厂家的合格证外，还应做强度、凝结时间、安定性等常规检验，检验合格方可使用。切勿先用后检或边用边检。不同品种的水泥要分别存储或堆放，不得混合使用。

（4）制定科学合理的模板滑升速度。合理的滑升速度对防止混凝土被拉裂具有重要作用，一般模板滑升时间间隔愈短愈好。因为混凝土与模板间的摩擦力变化不大的，而其间的粘结力则随着混凝土的凝结而增大。滑升速度愈小，粘结力愈大，总摩阻力也越大，混凝土被拉裂的概率也愈大。即使在滑升速度较慢的情况下，滑升时间间隔短，也可以减少拉裂的可能性。因此，必须综合考虑气温、滑升间隔、混凝土出模强度、模板每次提升高度等因素，严格按照最新的《液压滑动模板施工规范》对模板滑升速度的要求进行滑模施工。

参 考 文 献

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