王文彬

(武漢水電測(cè)試中心有限公司，湖北 武漢 430060)

0 引言

近年來，隨著我國(guó)社會(huì)的發(fā)展以及相關(guān)領(lǐng)域的進(jìn)一步創(chuàng)新，國(guó)內(nèi)工程數(shù)量猛增，一定程度上推動(dòng)了建筑施工行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)[1]。而在這樣的背景條件之下，人們對(duì)于工程的內(nèi)部框架以及結(jié)構(gòu)的要求也越來越高。其中，最為典型的是泵站工程建設(shè)。通常情況下，為了在預(yù)設(shè)的年限中確保泵站的穩(wěn)定運(yùn)行，會(huì)選擇構(gòu)建半金屬材質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在實(shí)施初期，取得了相對(duì)較好的效果[2]。但目前階段，隨著業(yè)務(wù)量的增加，傳統(tǒng)的半金屬材質(zhì)雖然可以達(dá)到預(yù)期的承接效果，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)部分問題和缺陷，最終影響日常工作，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失[3]。

面對(duì)這種情況，在結(jié)構(gòu)建設(shè)完成初期，需要增加安全性評(píng)估的環(huán)節(jié)[4]?，F(xiàn)階段最為常用的安全性評(píng)估方法主要是依據(jù)獲取的施工數(shù)據(jù)以及測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，得出評(píng)估效果。由于多為人工測(cè)算，所以，產(chǎn)生評(píng)估誤差的概率相對(duì)較高[5]。但熵權(quán)法的出現(xiàn)極大地改變了這一現(xiàn)狀，與傳統(tǒng)評(píng)估方式對(duì)比，熵權(quán)法更擅長(zhǎng)處理龐大的數(shù)據(jù)群，并可以在較短的時(shí)間內(nèi)得出精確的數(shù)據(jù)，更具穩(wěn)定性和可靠性。泵站本身日常的業(yè)務(wù)量和數(shù)據(jù)量極大，熵權(quán)法的應(yīng)用可以最大程度降低安全評(píng)估誤差的出現(xiàn)，提升整體的評(píng)估效果，強(qiáng)化泵站金屬結(jié)構(gòu)的承壓能力，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值與社會(huì)意義[6]。

1 熵權(quán)法下泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法

1.1 安全評(píng)估技術(shù)參數(shù)獲取

在對(duì)熵權(quán)法下泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行驗(yàn)證之前，需要先獲取相應(yīng)的安全評(píng)估技術(shù)參數(shù)，奠定基礎(chǔ)[7]。通常情況下，對(duì)于泵站的金屬結(jié)構(gòu)，需要在初始的評(píng)估范圍之內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)展，一般是對(duì)主梁、側(cè)閘和側(cè)門框有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)等組成，在合理范圍內(nèi)進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)以及參數(shù)的調(diào)整與更改。具體如表1所示。

根據(jù)表1，可以完成對(duì)安全評(píng)估技術(shù)參數(shù)的設(shè)定與調(diào)整，劃定具體的安全評(píng)估范圍，隨后形成初始的評(píng)估結(jié)構(gòu)，對(duì)泵站內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行宏觀處理與檢查，為后續(xù)的安全評(píng)估工作奠定基礎(chǔ)條件。

表1 安全評(píng)估技術(shù)參數(shù)設(shè)定表

1.2 安全性評(píng)估指標(biāo)體系建立

在完成對(duì)安全評(píng)估技術(shù)參數(shù)的獲取后，需要進(jìn)行評(píng)估指標(biāo)體系的建立。一般情況下，泵站的金屬結(jié)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用過程中，需要承受較大的壓力，長(zhǎng)期受到氣動(dòng)載荷、機(jī)械振動(dòng)以及動(dòng)態(tài)交互過載等多方面的影響，這也會(huì)使得金屬材料在高壓作用下，逐漸出現(xiàn)疲勞裂紋、變形、斷裂等問題[8]。

同時(shí)隨著結(jié)構(gòu)使用年限的增加，自然環(huán)境對(duì)于金屬的累計(jì)作用也越來越嚴(yán)重，腐蝕明顯。因此，結(jié)合上述問題，需要加強(qiáng)日常的維護(hù)和評(píng)估工作，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，在初始評(píng)估結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，進(jìn)行體系創(chuàng)新與優(yōu)化，具體如圖1所示。

圖1 安全性評(píng)估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)圖示

根據(jù)圖1，可以完成對(duì)安全性評(píng)估指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與展示。將所獲取的技術(shù)性參數(shù)添加在評(píng)估體系中，可以獲取到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，隨后，排除外界載荷因素等的影響，最終完成評(píng)估調(diào)節(jié)和安全性評(píng)估指標(biāo)體系的建立。

1.3 模糊安全評(píng)估模型構(gòu)建

即使是鄰近的金屬結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用過程中也會(huì)時(shí)常出現(xiàn)摩擦或者碰撞，這種情況會(huì)對(duì)最終的安全性評(píng)估結(jié)果造成消極影響。因此，在評(píng)估模型的設(shè)計(jì)過程中，需要增加整體的可變更性和修改性，結(jié)合模糊理論集進(jìn)行可分辨安全評(píng)估模型的構(gòu)建。并結(jié)合實(shí)際評(píng)估需求，設(shè)定具體的評(píng)估范圍，計(jì)算出離散評(píng)估系數(shù)，其公式為：

(1)

式中：R表示離散評(píng)估系數(shù)，m表示二維評(píng)估距離，n表示屬性特征，c表示信息函數(shù)。通過上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的離散評(píng)估系數(shù)。將所設(shè)定的安全性評(píng)估體系添加到模型中，調(diào)整實(shí)際的評(píng)估目標(biāo)，排除不確定性評(píng)估數(shù)據(jù)后，獲取具體的安全屬性值，結(jié)合離散等級(jí)，進(jìn)一步優(yōu)化完善模型的整體評(píng)估能力，確保最終評(píng)估結(jié)果的穩(wěn)定與可靠。

1.4 熵權(quán)權(quán)重比照法實(shí)現(xiàn)泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估

在完成模糊安全評(píng)估模型的構(gòu)建后，根據(jù)熵權(quán)權(quán)重比照法實(shí)現(xiàn)泵站金屬結(jié)構(gòu)的安全性評(píng)估。熵權(quán)權(quán)重比照指將泵站金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部的不安全因素進(jìn)行排除，結(jié)合評(píng)估模型，核定整體的安全性評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，得出的熵權(quán)權(quán)重與初始的權(quán)重進(jìn)行比照，差異值在合理范圍內(nèi)，表明最終得出的評(píng)估效果有效。

在此過程中，需要?jiǎng)澏ň唧w的評(píng)估范圍，不可隨意更改，這樣可以確保結(jié)果的穩(wěn)定精準(zhǔn)，同時(shí)對(duì)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)的損壞也可以控制在最低的范圍內(nèi)。熵權(quán)權(quán)重比照得出的差異值并不固定，而是根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部壓力的變化隨之發(fā)生相應(yīng)的變化，是動(dòng)態(tài)的。因此，在安全性評(píng)估過程中也需要消除存在的誤差，結(jié)合熵權(quán)權(quán)重比照法實(shí)現(xiàn)泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估，得出最為精準(zhǔn)的評(píng)估結(jié)果。

2 方法測(cè)試

本次主要是對(duì)熵權(quán)法下泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估的實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證與分析?？紤]到最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性和可靠性，需要以對(duì)比的形式來完成測(cè)試。選取A泵站作為測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象。劃定A泵站的金屬結(jié)構(gòu)為4個(gè)小組，每一個(gè)小組的測(cè)試環(huán)境均相同。對(duì)3種測(cè)試方法分析，第一組為傳統(tǒng)的模糊集成判斷安全性評(píng)估方法，將其設(shè)定為傳統(tǒng)模糊集成判斷安全性評(píng)估測(cè)試組；第二組為傳統(tǒng)的靜載應(yīng)力安全性評(píng)估方法，將其設(shè)定為傳統(tǒng)靜載應(yīng)力安全性評(píng)估測(cè)試組；第三組為本文所設(shè)計(jì)的安全性評(píng)估方法，將其設(shè)定為熵權(quán)法安全評(píng)估測(cè)試組。最終得出的結(jié)果會(huì)以對(duì)比的形式分析。

2.1 測(cè)試準(zhǔn)備

在對(duì)熵權(quán)法下泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估的實(shí)際效果進(jìn)行驗(yàn)證與分析之前，需要先搭建相關(guān)的測(cè)試環(huán)境。一般來說，對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行安全性評(píng)估是一項(xiàng)十分重要且關(guān)鍵的工作，對(duì)于后續(xù)的發(fā)展會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。選取P泵站作為本次測(cè)試的主要目標(biāo)對(duì)象，對(duì)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理和研究，并利用專業(yè)的設(shè)備儀器獲取相應(yīng)的建設(shè)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，進(jìn)行靜載應(yīng)力的計(jì)算，其公式為

H=(5k+1.05)-4u

(2)

式中：H表示靜載應(yīng)力，k表示轉(zhuǎn)臺(tái)距離，u表示浮吊動(dòng)態(tài)應(yīng)力。通過計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的靜載應(yīng)力。根據(jù)得出的靜載應(yīng)力，劃定具體的應(yīng)力覆蓋范圍，同時(shí)，對(duì)P泵站內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)的相關(guān)建設(shè)參數(shù)還需要進(jìn)行調(diào)整與更改，具體如表2所示。

表2 P泵站參數(shù)調(diào)整設(shè)定表

根據(jù)表2，可以完成對(duì)P泵站參數(shù)調(diào)整的設(shè)定。隨后，結(jié)合上述所設(shè)定的具體參數(shù)，進(jìn)行內(nèi)部結(jié)構(gòu)的部分調(diào)整。當(dāng)承接點(diǎn)在極限峰值狀態(tài)下時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)相對(duì)較小，反之，當(dāng)承接點(diǎn)在極限峰值狀態(tài)之內(nèi)時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)相對(duì)較大。

在上述基礎(chǔ)上，還需要?jiǎng)澏ň唧w的浮吊安全荷載范圍。通常情況下，浮吊安全荷載的最大幅度設(shè)定在17.25～25.66 t，雙向動(dòng)載結(jié)構(gòu)承壓作用下，可以在泵站的結(jié)構(gòu)中選擇1個(gè)核心安全浮吊節(jié)點(diǎn)，將其與每一個(gè)單元結(jié)構(gòu)相連，形成初始的安全區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，可以無限調(diào)整、修改內(nèi)部結(jié)構(gòu)。大應(yīng)力峰值通常會(huì)安裝在圓筒的下部，設(shè)定具體的測(cè)點(diǎn)，確保安全荷載應(yīng)力峰值為-43.0 MPa。此時(shí)，在結(jié)構(gòu)的臂架處安裝力壓分化裝置，平衡整體結(jié)構(gòu)所承受的壓力，轉(zhuǎn)移對(duì)應(yīng)的承壓點(diǎn)。起升的額定載荷值為初始的1.4倍，保證在安全評(píng)估過程中可以靈活實(shí)現(xiàn)上升、下降、制動(dòng)等回轉(zhuǎn)動(dòng)作。核定測(cè)試相關(guān)設(shè)備以及裝置是否處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，并確保不存在影響最終測(cè)試結(jié)果的外部因素，核定無誤后，開始具體的安全評(píng)估測(cè)試。

2.2 測(cè)試過程及結(jié)果分析

根據(jù)P泵站的實(shí)際執(zhí)行情況，同時(shí)也為了確保最終測(cè)試結(jié)果的穩(wěn)定性與可靠性，劃定具體的位置作為測(cè)試的主要區(qū)域。結(jié)合熵權(quán)法，進(jìn)行安全穩(wěn)態(tài)值的計(jì)算，其公式為：

(3)

式中：G表示安全穩(wěn)態(tài)值，d表示權(quán)值穩(wěn)態(tài)距離，y表示預(yù)估安全差值。通過上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的安全穩(wěn)態(tài)值。結(jié)合得出數(shù)值，核定劃定的范圍之內(nèi)是否處于預(yù)設(shè)的穩(wěn)態(tài)情況。在范圍內(nèi)，對(duì)金屬結(jié)構(gòu)的余厚比進(jìn)行計(jì)算，其公式為：

(4)

式中：N表示余厚比，W表示動(dòng)態(tài)熵權(quán)自重應(yīng)力，v表示負(fù)載系數(shù)。通過上述計(jì)算，最終可以得出實(shí)際的余厚比。余厚比的獲取可以更好地獲取金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)以及數(shù)據(jù)信息，并結(jié)合余厚比，計(jì)算P泵站金屬結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，并以對(duì)比的形式分析驗(yàn)證，具體如表3所示。

表3 安全評(píng)估測(cè)試結(jié)果對(duì)比分析表

根據(jù)表3，可以完成對(duì)測(cè)試結(jié)果的分析與驗(yàn)證：與傳統(tǒng)模糊集成判斷安全性評(píng)估測(cè)試組和傳統(tǒng)靜載應(yīng)力安全性評(píng)估測(cè)試組相對(duì)比，本文所設(shè)計(jì)的熵權(quán)法安全評(píng)估測(cè)試組最終得出的安全系數(shù)相對(duì)較高，這也表明在實(shí)際應(yīng)用過程中，對(duì)P泵站金屬結(jié)構(gòu)的安全評(píng)估結(jié)果更加穩(wěn)定、可靠，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值與社會(huì)意義。

3 結(jié)語(yǔ)

基于熵權(quán)法的泵站金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)估方法的設(shè)計(jì)與分析，本文從多個(gè)角度構(gòu)建了安全性的方法，在熵權(quán)法的輔助與支持下，結(jié)合實(shí)際工程建設(shè)情況，建立更加靈活、多變的評(píng)估體系，在獲取處理數(shù)據(jù)的同時(shí)，整理存在的問題，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性的處置方案。不僅如此，在初始泵站金屬結(jié)構(gòu)評(píng)估的設(shè)計(jì)方案中，添加了評(píng)測(cè)模型，構(gòu)建了熵權(quán)法數(shù)值測(cè)算矩陣，進(jìn)一步完善了整體的評(píng)估架構(gòu)，在提升安全性評(píng)估工作效率與質(zhì)量的同時(shí)，為后續(xù)的施工奠定了更為堅(jiān)實(shí)的參考依據(jù)，增強(qiáng)了現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義，推動(dòng)相關(guān)行業(yè)邁入新的發(fā)展臺(tái)階。