为铁塔结构评估提供判据的塔材强度评估和计算方法

摘要

本发明公开了一种为铁塔结构评估提供判据的塔材强度评估和计算方法，应用粗糙集理论对指标集进行约简；采用主观权重和客观权重相结合的方法，确定评价指标权重；根据建立的评价等级集，运用模糊数学方法综合评价计算塔材实际强度，可解决演化过程中影响塔材强度因素效度不清晰这一典型不确定性问题。该方法可为铁塔结构安全评估提供重要的科学判据。

主权项

一种为铁塔结构评估提供判据的塔材强度评估和计算方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：指标集约简；步骤2：因素集权重确定；步骤3：隶属函数确定；步骤4：实际强度评估；所述步骤2的具体方法：采用组合赋权法，即权重采用粗糙集法和改进层次分析法相结合的方式进行确定，使评价结果更加接近实际；1)粗糙集法：一个信息系统S可以表示为一个四元组S＝{U_s,R_s,V_s,f_s}；其中，U_s是全域(对象构成的集合，U_s＝{x₁,x₂,...,x_m})；R_s是属性集；V_s是属性值的集合；f_s从U_s×R_s到V_s的信息函数；设属性集合U_s/IND(B)＝{x₁ x₂ … x_m}，则B的信息量定义为：$I\left(B\right)=\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\frac{\left|X_i\right|}{\left|U_1\right|}[1-\frac{\left|X_i\right|}{\left|U_1\right|}]=1-\frac{1}{|U_1{|}^2}\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}|X_i{|}^2$其中，|X_i|表示等价类集合X_i的基数；把B中去掉{b_i}后所引起的信息量变化的大小定义为{b_i}的属性重要度，{b_i}重要度可表示为：${\mathrm{SIG}}_{B-\left\{b_i\right\}}\left(b_i\right)=I\left(B\right)-I(B-\{b_i\left\}\right)$属性{b_i}的权重定义为：$w_{b_i}=\frac{{\mathrm{SIG}}_{B-\left\{b_i\right\}}\left(b_i\right)}{\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}{\mathrm{SGF}}_{B-\left\{b_j\right\}}\left(b_j\right)}=\frac{I\left(B\right)-I\left(B-\left\{b_i\right\}\right)}{mI\left(B\right)-\underset{j=1}{\overset{m}{\Sigma }}I\left(B-\left\{b_j\right\}\right)}$前面已经对指标集进行了属性重要度约简，再根据公式，便分别求得一、二级指标的权重；2)本发明改进层次分析法：a.建立层次结构：评价指标体系及评价等级都已建立；b.构造判断矩阵：判断矩阵P确定方法：p_i，p_j(i,j＝1，2，…，n)表示同一层次评价指标，对两个指标进行比较，p_ij表示p_i对p_j的相对重要性数值，p_ij的取值规则：以气象区的二级指标为例，建立判断矩阵$P=\left[\begin{array}{ccc}\frac{10}{10}& \frac{9}{11}& \frac{7}{13}\\ \frac{11}{9}& \frac{10}{10}& \frac{9}{11}\\ \frac{13}{7}& \frac{11}{9}& \frac{10}{10}\end{array}\right];$c.求出判断矩阵P的最大特征值λ_max及其对应的特征向量W，W归一化即为该层次因素的权重w，由判断矩阵P计算最大特征值λ_max＝3.0053及相应特征向量W＝(0.4185,0.5500,0.7228)，归一化得到各因素的权重为w＝(0.2474，0.3252，0.4274)；d.一致性校验；一致性校验的步骤如下：e.先计算一致性指标CI，$CI=\frac{{\lambda }_{max}-n}{n-1}=\frac{3.0053-3}{3-1}=0.00265;$a)然后依据n＝3查表得到平均随机一致性指标RI＝0.58；b)最后计算一致性比例若CR<0.10时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，否则应对判断矩阵作适当的修正；f.重复上述步骤得到各个一级指标和二级指标的权重；给出权重和权重优化组合的一般计算公式如下：w＝μw₁+(1‑μ)w₂其中，μ(0<μ<1)为权重因子，反映评价过程中RS权重和MAHP权重的重要程度，w为RS和MAHP组合下的权重值，w₁为RS下的权重值，w₂为MAHP下的权重值；指标的权重