斜拉橋施工質量的過程能力指數計算與應用

文檔作者：張濤文檔來源：杭州市交通工程質量安全監督局		更新日期： 2026年08月27日	點擊數：
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Engineering Design I工程設計J ·203·
斜拉橋施工質量的過程能力指數計算與應用
張濤
(杭州市交通工程質量安全監督局，浙江杭州310014)
摘要：文章采用過程能力指數，分析斜拉橋塔梁索體系施工過程的質量輸出參數，建立施工工序的過程能力指數的數
據處理和計算方法，包括計量型數據的過程能力指數計算、主觀性數據的過程能力指數計算。并以柴埠大橋的索體系施
工過程的質量控制能力分析為例，計算施工過程能力指數。
關鍵詞：斜拉橋：指數計算：數據；施工
中圖分類號：U448．27 文獻標志碼：A 文章編號：2096．2789(2018)04—0203—02
l 概述
斜拉橋索塔梁體系施工精度高、施工工序多、現場
施工質量波動大，亟需將質量控制重點由實體質量前移
至施工過程本身質量評估和控制。文獻【l 從過程能力指
數原理出發，通過市政工程質量特性數據及保證率要求
分析，得出過程能力指數之計算系數。文獻[2 探討了基
于過程能力的項目過程質量測評體系及實施方法。
文章采用過程能力指數，分析斜拉橋塔梁索體系施
工過程的質量輸出參數，建立施工工序的過程能力指數
的數據處理和計算方法，并以柴埠大橋的索體系施工過
程的質量控制能力分析為例，計算施工過程能力指數。
2 基于過程能力指數的斜拉橋施工過程質量管理
文章引入過程能力指數來評估，定義為塔梁索體系
施工過程能夠持續穩定地保證施工過程輸出質量符合相
關的規范和標準要求的能力。
柴埠大橋主橋為106m+200m+l06m雙塔中央索面
預應力混凝土斜拉橋， 主橋全長412m，采用三跨連續
剛構、塔墩梁固結體系。斜拉索采用中央索面，單個索
塔設計26對斜拉索。通過對柴埠大橋梁塔索體系施工
的分析，明確了各施工階段的主要輸出質量參數。
3 斜拉橋施工過程能力指數計算
斜拉橋施工過程質量選用考慮質量損失函數的過程
能力指數P。 。
％ T,- rL (1)
3．1 計量型數據的過程能力指數計算
文章采用主成分分析，保留原始變量的絕大部分信
息并且線性不相關避免變量間相關性對過程能力指數計
算的影響。橋梁施工現場質量參數的數據量偏少、且往
往不滿足正態分布， 需要對小樣本非正態分布的數據進
行轉換。
以下以砼工程為例，說明計量型參數的多元過程能
力指數的計算過程。
(1)主成分分析。砼工程施工階段的輸出質量參
數包括砼強度、項面高程、軸線偏位、斷面尺寸四個參數，
各參數的抽檢數據分別用向量x ，x：，x ，)(4表示，構
成4維隨機向量x=(x ，X：，X3，)(4)， 為了避免質量參
數不同量綱的影響，將輸出質量參數抽測值進行變換。
作者簡介：張濤(1979一)，男，碩士，高級工程師，研究方
向：工程施工質量管理。
= —
Xi-
— Xl (2)
S
求解特征方程lS． I1=0，S為協方差矩陣，得到特
征根 及其特征根向量^ l；l。
ta4,]
則砼工程施工階段的輸出質量參數的主成分矩陣
為：z=I]= j 】 t(x4 "-Jr )j cs
(2)非正態數據的正態變換。施工工程的質量參
數樣本數量少且往往不符合正態分布，對主成分進行
Johnson變換，以獲得正態分布數據計算過程能力指數。
(3)小樣本數據的修正 文章采用Bootstrap方法
進行小樣本數據的過程能力指數修正。通過Bootstrap
方法對小樣本數據處理后， 可得到所選置信度(例如
98％)的樣本平均值和標準差的區間估計， §上限和龕下
限， §上限和龕下限。
所得到的過程能力指數P。 也由點估計變為所選置
信度的區間估計，小樣本數據的過程能力指數P。 的區
間估計為
‰ (4)
m 恿 (5)
3．2 主觀型數據的過程能力指數計算
斜拉橋施工過程中對施工工藝符合性、規范性的檢
查結果是無法或不便精確量化的不確定、模糊信息，需
要建立模糊信息的過程能力計算方法。
第一步，采用模糊數學的隸屬函數對施工工藝檢查
結果進行量化。文章采用三角形隸屬度函數。對施工工
藝檢查結果的“優秀、良好、一般、惡劣”等描述性信
息進行量化，分別對應(1、0_8、0．6和0．4)。
第二步，構建不確定質量特性模糊統計量。設i=lr,一riI
為施工工藝檢查模糊評分值ri和rj之間的距離，由dij構
建的評分值相互距離矩陣D為：
D一= ?i _％ 一r 1 (6) -
?
設 2= t 一1， 表示評分值r，與其他分值的平均
距離，該值的大小反映r；距離中心點的遠近，用各評分
值的 構建兩兩比較矩陣Q：
Q
則各評分值的權重 = 在 ，， 評分值的均值為
ji=Y-L- oJtrl，各模糊評分樣本的標準差的估計值為
·204· I工程設計I Engineering Design
( + ) ㈦
過程能力指數為：
m
IU - IL
(9)
其中根據質量損失概念，施工工藝檢查模糊評分值
的目標值m=7。
3．3 施工過程能力指數
將計量型質量參數各主成分的過程能力指數， 以及
主觀型質量參數的過程能力指數，通過幾何平均進行組
合， 即可得到施工階段的過程能力指數。
3．4 施工過程能力指數的具體計算
以主梁第12號梁段施工過程能力指數為例，具體
計算如下；
(1)計量型質量參數抽檢數據如表1所示。
表1質量參數抽檢表
各質量參數的質量界限為：砼強度下限為0；頂面
高程偏差下限為．20，上限為20；軸線偏位下限為．10，
上限為10；斷面尺寸偏差下限為．20，上限為20。
對各抽檢數據進行標準化處理和主成分分析，得到
各主成分正態分布檢驗，分析結果表明：主成分1、3、
4均符合正態分布，主成分2不滿足正態分布，對其進
行Johnson變換。得出四個主成分的過程能力指數計算
結果分別為0．46，0．88，1．48，0．76。對四個主成分進行
小樣本數據的Bootsrap抽樣修正，可得98％ 置信度的
能力指數區間估計分別為[0．385，0．501】，[0．624，1．365]，
[O．887，1．289]，[0．353，0．838】。
(2)主觀型質量參數。對該鋼筋混凝土施工階段
進行工藝符合性和規范性的主觀質量評分結果_8．7，9．1，
8_3，9．1，7．8， 5．4，6_3， 7．5，9_3， 9-3，9．1， 8．6，9．3，
8， 5．2， 8．8，9．2，8．1， 8．4， 8．3。
評分樣本的均值為又=8．1881， 模糊標準方差的估
計值： §z=1．7396， 規格限為[4，10】， 過程能力指數
Ppm=O．563。
(3)鋼筋砼施工階段的過程能力指數。過程能力
指數98％ 置信度的區間估計為【0．531，0．839】，該鋼筋砼
施工階段的過程能力指數介于“過程能力嚴重不足”和
“過程能力不足”兩個狀態之間。現場施工技術管理能
力需要采取措施立即改善。
4 結論
文章針對斜拉橋施工質量數據包括計量型和主觀型
兩種數據，且數據量偏少、不滿足正態分布的情況，提
出過程能力指數計算方法，并依托具體工程進行計算。
當然，橋梁施工現場質量影響因素遠遠多于制造業工廠
制造，過程能力指數的分級評價標準還有待完善。
參考文獻：
[1]陳有雄．市政工程過程能力指數之計算系數研究[J]．山西
交通科技，2004，(5)：12—13+15．
[2]孫森．項目過程質量控制及應用[D]．鄭州大學，2006．

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