基于AHP的预制梁厂选址模型研究N.doc

基于AHP的桥梁工程预制梁厂选址模型研究摘 要：预制梁是大型桥梁工程的一个重要构件，因此预制梁厂的设计和布置也是桥梁工程施工的一个重要环节，而该环节的首要解决的就是预制梁厂的选址。文章分析了影响预制梁厂选址的因素，建立了基于AHP的选址评价模型，为桥梁施工单位进行预制梁厂选址提供了一种有效的方法。关键词：桥梁工程；预制梁厂；层次分析法；选址0引言预制梁厂是采用预制梁架设桥梁工程的一个重要施工场所，其设计和布置直接影响到该桥梁工程的施工进度和施工成本，而预制梁厂的选址是施工单位进行好预制梁厂设计和布置的基础和保障。目前，我国的施工单位普遍认为预制梁生产成本在整个桥梁工程成本中所占比重较轻，因而对预制梁厂的选址和设计不太重视1,2。在进行预制梁厂选址时，施工人员完全依赖于个人的经验进行选址决策，由于缺乏科学定量的方法指导进而考虑选址因素不全面，往往造成预制梁生产成本和整个桥梁工程施工成本的增加，甚至延误工程工期。鉴于此，本文结合对预制梁厂选址因素的分析，利用层次分析法，建立针对预制梁厂选址万恶问题的综合的评价指标体系，以定量方法帮助施工决策人员进行科学的决策。1厂址选择影响因素分析根据实际调研和查阅资料情况，从施工要求、施工技术和成本等角度出发将影响预制梁厂的选址因素归纳为如下几点：(1)运输成本。主要指运送预制梁到各个工地的成本，可以直观地用运输距离与运输量乘积大小来衡量。运输距离短可以保证预制梁运输的安全，并可提高架梁的施工进度，降低运输费用，因此预制梁厂的厂址大都距离架设工地较近。当预制梁厂为一个工程供给预制梁的时候，厂址距离架梁工地越近越好，在有些极端的情况下，甚至采用龙门吊机直接提梁上桥3。(2)交通方便。预制梁厂的位置应尽量与既有公路或施工便道相连，利于大型制梁设备和大量的制梁原材料如成品混凝土、钢筋等运输进厂，也利于使用一般的运送工具进行预制梁的运送，加快了运梁速度。举例来说，一般的运梁车的最大可用爬坡度为3%，若预制梁厂位置坡度过大则需要吊运装车，因此梁场选址时要考虑这一点2,3。有的预制梁厂直接设置在公路旁，可以直接将预制梁吊运装车。(3)土地征用。预制梁厂的设计布置要在满足制梁工期和存梁要求的前提下，尽量少占用耕地，减少拆迁量。在客观条件下，借用车站、广场等设置预制梁厂也可行，但是必须满足预制梁厂生产对场地面积的要求。预制梁厂选址规划时也要考虑厂址周围环境及土地征用难易程度等问题3。(4)自然条件。预制梁厂选址既要考虑生产过程中的用水，也要考虑雨水、积水。预制梁厂缺水就会影响预制梁生产的顺利进行，也会影响到工人的正常生活。而恶劣的雨雪天气，会形成大量的积水，妨碍预制梁的正常生产；大雨会破坏模板的缝隙处理，雨水会影响模板脱模剂的涂刷，不但影响预制梁的质量，而且可能会对生产设备造成一定程度的破坏2,3。因此，尽量不要将预制梁厂布置在缺水缺电的地方，也不要将其布置在洼地内。总之，预制梁厂的厂址选择应综合考虑各方面的因素进行，既要考虑经济层面,也要顾全技术层面。但是影响预制梁厂选址的因素大部分都是定性的，不能够通过确切的数字来比较优劣，所以需要一种定性和定量分析相结合的评价方法AHP方法来辅助选择预制梁厂厂址。2层次分析法概述4层次分析法（简记AHP）是美国学者T. L. Saaty在20世纪70年代末提出的一种定性与定量分析相结合的多准则决策方法。它把人的思维过程层次化、数量化，并用数字为分析、决策、预报或控制提供定量的依据4。该方法提高了决策者进行决策的有效性、可靠性和可行性，是一种十分有效的系统分析和科学决策方法，因此被广泛地应用于经济、政治、科学管理、军事等领域。其核心思想可归纳为“先分解后综合”，应用AHP进行决策包括步骤如下：(1)建立层次结构模型，说明用以说明层次间的递阶结构和各元素间的从属关系；(2)通过比较下层元素对于上层元素的相对重要性，构造判断矩阵；(3)相对重要度计算及一致性检验，根据判断矩阵A，计算判断矩阵A的最大特征值max及对应的特征向量W，表达式为： AW=maxW （21）先利用方根法求特征向量的分量可用如下公式计算，即，i1，2，m （22）然后对向量进行归一化处理，即可得出关于上一层相对重要度(权重)，即: （23）在层次分析法中，为了检验判断矩阵的一致性，需要先计算一致性指标： （其中max可由公式2-1求出） （24）再对判断矩阵进行一致性检验，公式为： （25） 其中RI为随机一致性指标均值，与矩阵的阶数有关，RI的值见表2-2，表2-1随机一致性指标RI阶数n123456789RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.45当CR0.1时，判断矩阵具有满意的一致性，判断矩阵一致性可以接受，否则必须对判断矩阵进行某些修改，再重新进行计算，直到满足CR0.1为止；(4)层次总排序，依次沿递阶层次结构由上而下逐层计算，即可计算出最低层因素相对于最高层（决策目标）的相对重要性的排序值（综合重要度）；(5)决策，通过数学运算已经计算出最低层各方案对最高总目标相对优劣的排序权值，从而可以对各备选方案进行排序并考虑相应的决策。3预制梁厂厂址选择AHP模型某桥梁工程施工单位要为该工程设置预制梁厂，根据实际调查确定了4个候选位置分别记为B1、B2、B3、B4，从中选择出一个最佳的位置来布置预制梁厂，建立预制梁厂选址AHP模型步骤如下：(1)建立层次结构模型根据前面对预制梁厂选址考虑的要素分析确定了影响选址的评价准则，构造出如图3-1所示的层次结构分析模型：图3-1预制梁厂厂址选择层次结构图(2)构造判断矩阵根据1-9标度法构造以选择最佳预制梁厂厂址为准则的判断矩阵如表3-1所示。表3-1 A-F的判断矩阵AF1F2F3F4F11524F21/511/31/2F31/2312F41/421/21其中aij表示元素i与元素j重要性的比值，含义：相对于预制梁厂厂址选择最佳，运输成本、交通便利、土地征用、自然条件四个因素之间重要性两两比较。如a13=3，表示运输成本大小比土地征用难易程度因素稍微重要。表3-2 F1-B判断矩阵F1B1B2B3B4B111/71/31/5B27153B331/511/3B451/331方法表3-4 F3-B判断矩阵F3B1B2B3B4B11234B21/2123B31/31/213B41/41/31/31表3-3 F2-B判断矩阵F2B1B2B3B4B11531/3B21/511/31/7B31/3311/5B43751同上，分别构造第三层各要素对第二层要素为准则的判断矩阵如下： 表3-5 F4-B判断矩阵F4B1B2B3B4B11123B21123B31/21/211B41/31/311表3-6 A-F判断矩阵的特征向量求解及归一化表AF1F2F3F4连乘、开4次方WA归一化W10F115242.5150.507F21/511/31/20.4270.086F31/23121.3160.265F41/421/210.7070.142(3)相对重要度计算及其一致性检验根据方根法求解，针对A-F的判断矩阵计算见表3-6所示：由公式（2-1）可得：由公式（2-4）可得：由公式（2-5）可得：整理计算结果如下：相对重要度：W10=0.564, 0.263, 0.118, 0.055T，max=4.136，CI=0.046，CR=0.0500.1同理，计算其它判断矩阵并进行一致性检验如下所示：针对F1-B的判断矩阵计算的结果为：W11=0.055, 0.564, 0.118, 0.263T，max=4.117，CI=0.039，CR=0.0430.1针对F2-B的判断矩阵计算的结果为：W21=0.026, 0.055, 0.118, 0.564T，max=4.117，CI=0.039，CR=0.0430.1针对F3-B的判断矩阵计算的结果为：W31=0.459, 0.273, 0.174, 0.094T，max=4.006，CI=0.022，CR=0.0240.1针对F4-B的判断矩阵计算的结果为：W41=0.355, 0.355, 0.160, 0.131T，max=4.020，CI=0.007，CR=0.0430.1各个层次的指标符合一致性检验。 (4)层次总排序及方案选择表3-7厂址选择层次总排序FjF1F2F3F4S Wi0Wj1Bi0.5640.2630.1180.055B10.0310.0070.0540.0200.112B20.3180.0140.0320.0200.384B30.0670.0310.0210.0090.128B40.1480.1480.0110.0070.314通过上表可以看出位置B2的综合评价最好，其评价值为0.384，优于其它位置，所以位置B2最适合选为预制梁厂厂址。该方法将定性的选择为选择合适的厂址提供了有效的工具，为预制梁厂选址提供了有效的依据。4结束语随着建筑工程市场的竞争愈演愈烈，施工单位必须由粗放式施工模式向精细化施工模式转变，向施工要效益。因此，本文建立的基于AHP的预制梁厂选址问题评价模型符合工程施工科学化的发展要求，为施工单位在解决预制梁厂选址问题上提供了科学的方法，也有利于降低工程的施工成本和保证施工进度，具有比较现实的应用价值。参考文献：1薛宁鸿，张文格.高速铁路客运专线预制梁场规划建设及施工管理综述J.铁道铁道标准设计,2010,(1):87-88.2李海江，徐筱婷，蒋文权，刘建平.公路施工现场预制梁场选址影响因素分析J.铁道建筑技术, 2010,10(3):174-175.3梁毅.铁路客运专线箱梁预制场规划设计原则与方法J .铁道建筑技术，2006，(2)：1-4.4杜栋，庞庆华.现代综合评价方法与案例精选M.北京：清华大学出版社，2005，9-10.Research on the Site Selection Model Based on AHP of the Prefabricated Beam Plant in Bridge Engineering (Department of Engineering Management Luoyang Institute of Science and Technology Henan Prov. Luoyang 471023 )Abstract: The prefabricated beam is an important components of the large bridge, so that the design and arrangement of the prefabricated beam plant is an important tache in bridge engineering and this tache gives top priority to the site selection of the prefabricated beam plant. The paper analyzes the influence factors of the site selection of the prefabricated beam plant, establishes an evaluation model