钢筋混凝土施工质量评价的Fisher判别模型.pdf

2 0 1 1年 第 4期 (总 第 2 5 8 期 ) Nu mb e r 4i n2 0 1 1 ( T o t a l No ． 2 5 8 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 P RACTI CAL TECHN0LOGY d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／j ． i s s n ． 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ． 2 0 1 1 ． 0 4 ． 0 3 8 钢筋混凝土施工质量评价的F i s h e r 判别模型 张颖红 ( 浙江工商大学 ，浙江 杭 州 3 1 0 0 1 8 ) 摘要 ： 借鉴统计学的思想 ， 将 F i s h e r 判别模型方法引入到钢筋混凝土施工质量评价研 究中。 选取模板工程 、钢筋工程 、 混凝土工程 的施 工质量为评价指标 ， 评价钢筋混凝土施工质量程度。 基于 F i s h e r 判别分析方法建立钢筋混凝土施 工质量评价的多源统计分析模型 。并将该 模型应用到工程实际 中， 研究表 明： 预测结果能反映施 丁质量的优劣 ， 该模 型回判错误率低 ，预测精度 高， 可为钢筋混凝 土施工质量评价提 供了一条新的途径。 关键词 ： F i s h e r 判别方法 ；钢筋混凝土 ；施工质量 ；评价指标 中图分类号 ： T U5 2 8 ． 0 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 — 3 5 5 0 ( 2 0 1 1 ) 0 4 — 0 1 3 4 — 0 3 F i s h e r d i s c r i mi n a n t mo d e l f o r e v a l u a t i n g q u a l i t y o f c o n c r e t e c o n s t r u c t i on p r o j e ct zHANG Yi n g - h o n g ( T e c h n o l o g ya n dB u s i n e s s Un i v e r s i t y ， Ha n g z h o u 3 1 0 0 1 8 ， C h i n a ) Ab s t r a ct： Ac c o r d i n g t o s t a t i s t i c t h e o r y， t h e F i s h e r d i s c r imi n a n t me t h o d i s a p p l i e d i n e v a l u a t i n g c o n c r e t e c o n s tr u c t i o n p r o j e c t q u a l i ty． C o n c r e t e p r e p a r a t i o n， t r a n s p o r ta t i o n， a n d c o n s t r u c t c o n s e r v e we r e s e l e c t e d a s e v a l u a t e d i n d e x e s ．Th e fis h e r fi s h e r d i s c r i m ina n t mo d e l wa s e s t a b l i s h e d t o e — v a l u a t e c o n s t r u c t i o n q u a l i t y r i s k d e g r e e ． Ac t u a l d a t a we r e u s e d f o r t r a i n i n g a n d p r a c t i c e of t he mo d e 1 ．F i n a l l y， o b t a i n s d i g i t i z e d t h e a p p r a i s a l r e s u l t c a ll b e a c c u r a t e ， a n d r e fl e c t c o n s t r u c t i o n q u a l i ty t h e fi t a n d u n f t ， t h u s t h e wi d e p r o s p e c t o f fi s h e r d i s c r i mi n a n t mo d e l in r i s k ma n a g e me n t o f e n g i — n e e r i n g c o ns t r u c t i o n we r e p r e s e n t e d． Ke yw o r ds ： Fi s h e rd i s c r i mi n a n t me t h o d； qu a l i ty o f r e i n f o r c e d； c o n c r e t e c o ns t r u c t i o n； e v a l u a t i o ni n d e x 0 引言 钢筋混凝土目前在房屋建筑和土木工程中得到了广泛应 甩， 是该领域普遍采用的主要结构 ， 并在材料、 设计方法、 制作 工艺、 施工技术等方面有很大发展。 在施工中， 钢筋混凝土的质 量已成为影响结构安全和耐久性的重要问题。 在建筑结构中起 主要作用 ， 钢筋混凝土工程质量的好坏， 直接影响整个T程的 质量与使用寿命 。因此， 系统 、 全面地评价钢筋混凝土施工质 量 ， 是工程施工 管理工作 的重要 方面 ， 钢筋混凝 土施 工质量评 估体系中往往含有非定量的因素， 具有很大的不确定性难以定 量化， 这给评价带来很大的困难。 原因是评价体系的输入和输出 之间的关系是复杂的非线性关系。 工程施 _I质量评价是利用 以 往类似工程的数据， 并运用一定的模型而进行计算的。 但这种方 法 由于影 响因素多且复杂 ， 加之受到所收集数据的随机性 、 未确 知性等的影响 ， 难 以达到令人满意的精度[4 1 。 钢筋 混凝 土的质量 与其影响因素之间的关系也呈现高度非线性和不确定性特征。 并且， 这些特征已不能用经典的数学模型来准确描述。 目前 国内外有关钢筋混凝土施工质量评价 的方法 ， 有单因素 预测、 多因素综合预测、 定性分析、 量化评价等。 而钢筋混凝土施工 质量单因素预测具有一定的局限性和片面性， 近年来发展来发展 起来多因素综合预测方法有模糊数学综合评判、 灰色系统评价法、 支持向量基方法嗍 、 以及人工神经网络[2 1等近现代方法。 这些方 法在钢筋混凝土施工质量评估过程中起到了一定的作用 ， 但由于 收稿 日期 ：2 0 1 0 — 1 1 - 1 9 1 3 4 往往受人为因素的影响， 在实际预测过程中不好操作， 因此， 探讨 钢筋混凝土施工质量多因素综合预测方法具有十分重要的意义。 F i s h e r 判别分析方法是根据已有的观测样本的若干数量特 征对新获得的样本进行识别一种统计分析方法， 被广泛的应用 于 自然科学各领域 】 ， 但在钢筋混凝土施工质量问题预测的研 究 中， 至今 尚没有文献发表 。 本文综合参考前人 已有的研究基础 上 ， 在 考虑满足工程技术 需要 、 更加接近 现场 实用及充分利用 历史数据资料指导工程实际的思想指导下， 借鉴判别分析理论 的原理， 选取影响钢筋混凝土施工质量的主要因素 ， 对钢筋混 凝土施工质量进行评估， 并在实际工程的预测中取得了良好的效 果， 为钢筋混凝土施工质量评估问题的研究提供了一条新思路。 1 F i s h e r 判别法理论 F i s h e r 判别法的基本思想是将高 围数据点投影到低维空间 ( 如一维直线) 上， 数据点比较密集 ， 从而可以克服由于围数高 而引起 的“ 维数祸根” 。 1 ． 1 F i s h e r 判别法的求解 设有 m个总体 G ， G ： ， ⋯， G ， 相应的均值向量和协方差矩 阵分别为 “ ， ， ⋯， (呻 ； ( “ ， V a ) ， ⋯， ㈣； 从总体 G 中分抽取容 量为 的样本是 ： ) - ( ， ， ⋯， ) ( a = l ， 2 ， ⋯， n i ； i = 1 ， 2 ， ⋯， m) ( 1 ) 则 ： = ( ， ， ⋯ ， ) ( =l ， 2， ⋯ ， m) ( 2 ) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 为在轴上的投影 ， 即： = 1 ／ Zi i = l ( 3) = ∑ ∑ 出 ( 其中n = ∑Fti) ( 4 ) n i 1 I i = 1 ( ” 、X一 分别为组类平均与总平均 ， 于是组内差为： m n e=∑∑( 出 ∽ ) { 『 ( 一 L J 1 L d；1 ))( I)) ] } { ∑S @ ( 5 ) I 1 此处 S i 就是 G 中 F t 个样本xd ( = 1 ， 2 ， ⋯ ， ) 的样本 离差 阵 ， 组间差为 ： 6 = ∑∑( ／x T x ~1) _ T l ∑( ∞ 一 ) ( 一 ) @ ( 6 ) J I 1 i = 1 J 为了使判别 函数能够很好地 区别来 自不 同总体 的样 品 ， 则 希望满足以下两个条件： ①来 自不同总体的组间离差愈大愈好 ； ②来 自每个总体的组内离差愈小愈好。 综合以上两点， 有： 一 b —／ ． L T B —／．~ ( 7) e 为此， 用拉格朗日乘数法： 令 ： F = l,z V B t x — A ( 一 1 ) 。 对 F = t x T B I t — A ( 一 1 ) 求偏微分 ， 并使之为 0 ， 方程式如下： _ 0 1 " = 2 B ／ z 一 2 A W ／ x @0 ( 8 ) 进一步整理可得 ： ( W — A ， = 0 ( 9 ) 式 中： —— 判别函数 的系数 ； ， ——组 内离差平方 和与组 间离差平方和的 比值。 解方程 分别可求得 S - 2个判别 函数 ( S -- rai n [ ( G 一 1 ) ， 叫 ) ， 一 般第一个方程可以解释大部分样本的信息， 如仅第一个判别函 数难以作判别时， 可结合后续的判别函数综合考虑。 1 ． 2判 别方 法的检验 为考察上述判别方法 的优 良性 ， 采用以训练样本为基础 的 回代估计法来计算误判率。 来自总体 G 容量为 的样本是： ( ， ， ⋯ ， ) ， ( d = l ， 2 ， ⋯， n i ； i = 1 ， 2 ， ⋯， m) ， 以所有的训练样 本作 为 n -+ n + ⋯+ r t 个 新样本 ， 依次代 入建立 的判 别 函数 中并 且利用判别准则进行判别 ， 这个过程称为回判。 用 表示将属 于总体 G 的样本误判为总体 G ， 的个数 ， 设总的误判个数为 Ⅳ， 则误判率 的回代估计为 ： Ⅳ 叼 ( 1 0) ∑啦 2 钢 筋混凝 土施 工质 量 的 P i s h e r 判 别评价 方 法 应 用 2 ． 1 评 价指 标选取 钢筋混凝 土施 工质量 问题 归纳起来 有几个方 面 ， 即 ： 材 料 原因 ， 如选用 的水 、 水 泥 、 砂 、 石 、 ：~ [ Jl t l N 、 钢筋 、 焊条等不 当 ， 或 质量不符 合要求等 ； 设计原因 ， 如设计 安全度不足 ， 荷载选用 不 当， 结构布局与构造不合理， 计算有误等； 施工原因， 如配料不 准， 搅拌不匀， 运送时间过久， 浇筑不符合规范， 振捣不实， 模板 变形， 跑浆， 过早拆模等； 环境原因， 如冻害、 高温、 高热 、 腐蚀介 质作用 ， 自然风化等。 综合参考前人已有的研究基础上， 在考虑满足工程技术需 要、 更加接近现场实用及充分利用历史数据资料指导工程实际 的思想指导下， 借鉴判别分析理论的原理 ， 选取影响钢筋混凝 土施 工质量的主要 因素模板 工程施工 质量 、 钢筋工程施 工质量 及混凝土T程施工质量为评价指标。 ( 1 ) 模板 工程施工质 量 ： 支 架系统失稳 、 强 度不足炸模 、 模 板漏浆 、 拆模过早 ； ( 2 ) 钢筋工程施工质量： 钢筋保护层过大或过小 、 钢筋锈蚀 严重 、 延伸率不合格 、 同一 断面钢筋接头过 多 、 绑扎松扣或焊接 虚焊或漏焊、 悬挑构件主筋放反或下沉； ( 3 ) 混凝土工程施工质量： 混凝土配合比不准 、 砂石含水计 量不准混凝土坍落度不符合要求 、 混凝土和易性不符合要求、 泵 送混凝土输送配管不当或塞管 、 运输工具形成离析现象 、 运输 工具吸水或漏浆、 浇筑层太厚 、 振捣不均漏浆 、 模板支架变形 、 养护强度不足 。 2 ． 2工程 实例 应 用 采用文献[ 2 1 的有代表性的2 5个民用住宅工程项目质量历 史数据 ( 详见表 1 ) ， 进行实证研究( 为便于数据处理 ， 优级( I ) 对 应 1 ． 0 ， 良级 ( I I ) 对 应 0 ． 8 ， 中 级 ( I I I ) 对 应 0 ． 6 ， 差 级 ( I V) 对 应 0 ． 4 ) 。 通过表 1 的数据， 建立判别模型， 求取判别函数的得分， 将 其与判别结果一同列入表 2 ， 由表 2可以看出， 该方法评估结果 表 1 钢筋混凝土工程质量评价数据 l 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2判别模 型分析结果 与期望结果相吻合 ， 说明该模型评估正确率高， 能较好的评估 混凝土的综合施工质量。 3结论 针对钢筋混凝土的质量与其影响因素之间的关系呈现高 上接第 1 3 3页 6结 束语 高性能混凝土已在铁路施工中被广泛采用， 但对于我国第 一 条重 载铁路 ， 桥梁墩身遭 受较严重 的碳 化环境 、 化学侵蚀环 境和冻融破坏环境的高性能混凝土的配合比设计资料还比较 缺少 ， 通过合理的配合比设计及施工质量控制， 可大大提高混 凝土耐久性 ， 节约成本 ， 确保工程质量 。 参考 文献 ： [ 1 】[ 2 0 0 5 1 1 5 7 号 ， 铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定【 s ] ． 北京： 中国 铁道出版社 ， 2 0 0 6 ． 度非线， 本文综合参考前人已有的研究基础上， 在考虑满足工 程技术需要、 更加接近现场实用及充分利用历史数据资料指导 工程实际的思想指导下， 借鉴判别分析理论的原理 ， 选取影响 钢筋混凝土施 工质量 的主要 因素 ， 以模 板工程 、 钢筋工程 、 混凝 土工程施 质量 为评价指标 ， 建立 F i s h e r 判别分析模 型对钢筋 混凝 土施 工质量进行综合评估 ， 并 在实际工程 的预测 中取得 了 良好 的效果 ， 为钢筋混凝土施 工质 量评估 问题 的研究提供 了一 条新思路 参考文献 ： [ 1 ]J G J 5 5 —2 0 0 0 ， 普通混凝土配合比设计规程[ s 】 ． ] E 京： 中国建筑工业 出版 社 ， 2 0 0 1 ． 【 2 】郑少瑛， 陈静茹．基于神经网络在钢筋混凝土施工质量评价中的应 用研究[ J J ． 四川建筑科学研究， 2 0 0 9 ， 3 5 ( 6 ) ： 3 0 1 — 3 0 3 ． [ 3 ] 孙建平． 建设工程质量安全风险管理[ M ] ． 北京： 中国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 6 ． [4 ]莫轻兵． 钢筋混 凝土施工质量评价 的智能方法[ J ] _ 混凝土 ， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 3 5 — 3 7 ． [5 】 重陇军， 李夕兵 ， 赵国彦， 等． 露天采矿爆破振动对砌体结构破坏效 应预测的 F i s h e r 判别模型 及应用 [ J 】 ． 岩石力学与 工程 学报 ， 2 0 0 9 ， 2 8 ( 4 ) ： 7 5 0 — 7 5 6 ． [ 6 ] 董陇军， 李夕兵， 白云飞． 急倾斜煤层顶煤可放性分类预测的 F i s h e r Y U Y U 分析模型及应用lJ 1． 煤炭学报 ， 2 0 0 9 ， 3 4 ( 1 ) ： 5 8 — 6 2 ． [ 7 ]V A P N I K V， 张学 工． 统计学 习理 论的本质 【 M] ． 北 京 ： 清华大学 出版 社 ， 2 0 0 0 ． 作者简介： 张颖红( 1 9 6 9 一 ) ， 女。 联系地址 ： 浙江杭州下沙高教园区 浙江工商大学基建处 ( 3 1 0 0 1 8 ) 联 系电话 ： 1 3 5 8 8 7 3 6 7 8 2 [ 4 ] T z 2 1 O 一2 0 0 l ， 铁道科学研究院． 铁路混凝土工程施工技术指南【 s 】 ． 北京 ： 中国铁道 出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 5 ] G B ／ T 5 0 0 8 1 --2 0 0 2 。 普通混凝土力学性能试验方法标准【 s 】 京 ： 中 国建筑工业出版 社 ， 2 0 0 3 ． f 6 1 GB ／ T 5 0 0 8 0 --2 0 0 2 ， 普通混凝土拌合性能试验方法标准[ s 】 ． ] 京 ： 中 国建筑工业出版社 ， 2 0 0 3 ． f 7 1 谢凯军， 郭小安， 等． 客运专线高性能混凝土配合比设计与试验研 究⋯． 水利水电施工 ， 2 0 1 0 ( 2 ) ： 7 9 - 8 3 ． [ 2 】J G J 5 5 —2 0 0 0， 普通混凝土配合比设计规程 [ s ] ． 北京 ： 中国建 筑工业 作者简介 ： 出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 3 】[ 2 0 0 5 1 1 6 0 号， 铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[ s ] ． ] E 京 国铁道 出版社 ， 2 0 0 6 ． l 3 6 由 联系地址 ： 联系电话 ： 李峥( 1 9 7 0 一 ) ， 女 ， 副教授 ， 硕士学位 ， 主要从 事土木 工程教 学及研究工作 。 河南省驻马店市 开源路 9 9号 黄淮学院建工 系( 4 6 3 0 0 0 ) 1 3 4 61 8 9 5 8 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m