預應力混凝土橋梁損傷評估及仿真加固探究

王健

【摘 要】伴隨社會經濟的快速發展，道路交通運輸量大幅度提升，行車密度與車輛載重逐漸增大，大量跨河橋梁、高架橋梁在道路交通建設工程中的占據的地位也越來越重。自橋梁工程建設后，承載能力伴隨國民經濟增長與科學技術進步而逐步提升。如橋梁承載能力無法適應社會經濟發展需求，將對車輛行駛的安全性造成極大的威脅。為此，本文主要對預應力混凝土橋梁損傷診斷、橋梁結構模糊綜合損傷評估及仿真加固進行了分析與探究，以此為提高預應力混凝土橋梁整體質量、降低損傷程度提供可靠保證。

【關鍵詞】預應力混凝土 橋梁工程 損傷評估 仿真加固 損傷診斷 損傷評估 靜載檢測法 模糊綜合評估方法

1預應力混凝土橋梁損傷診斷

外觀檢測技術：作為橋梁結構損傷最常見的檢測方式，外觀檢測技術利用外觀檢查可及時找出鋼筋混凝土梁產生的裂縫與病害，以此對橋梁現有應用狀況加以評定，進而將技術資料提供給工程決策。

靜載檢測法：選取靜載試驗作為橋梁損傷評估，可對橋梁結構性能相關參數進行量測，是橋梁損傷識別與橋梁承載能力評估的最主要方式。選取試驗對橋梁結構反應參數對結構強度、剛度、變形等性能進行分析。

2橋梁結構模糊綜合損傷評估

2.1模糊綜合評估方法

首先，因素集建立。選取U表示影響橋梁技術狀況的各因素集，根據其性質，把U內多個因素分為m類，也就是說，U內具備m個子集，U={U1，U2，…Um}，其中Ui=（i=1，2，…，m）為第i個因素子集，按照對橋梁技術狀況的影響以上因素子集可對其進行詳細劃分。假設n為每個子集內包含的因素數，其公式為Ui=（ui1，ui2，…，uin），其中uij=（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）為第i個因素子集內的第j個因素。如評判時把i取為4則因素集，則U主要由4部分構成，分別為上部結構、下部結構、附屬工程、其他。其因素集模型如圖1所示。

圖1 因素集模型

其次，評判集建立。通過評判者對評判對象可能的各種結果所構成的集合被稱為評判集，假設評判集存有m種決斷，其由V描述，公式如下：

可能的各種評判結果由元素表示，在對全部影響因素全面考慮后，通過評價集獲取最終評價結果為模糊綜合評判的目標。

2.2橋梁層次模糊損傷評估的實施流程

橋梁層次模糊損傷評估是指通過層次分析法理論的合理運用，進行遞階層次評估模型的建立，對其復雜層次關系合理簡化。通過模糊綜合評估法，逐級對獲取的結構評估結果矩陣進行評估，以此取得橋梁結構評估等級及其隸屬于每個等級的實際狀況。

第一，評估體系各級因素域的建立

其中，Xi（i=1，2，3）其是指上部、下部與附屬結構。

其中，Xij（j=1，2，3）是指上部主要、上部次要承重結構與支座。

其中，X2j（j=1，2，3，4）是指橋臺與基礎、橋墩與基礎、地基沖刷、耳墻護坡。

第二，Xij評分等級標準的確定

作為定性指標，評價指標Xij制定，可將定性指標進行定量指標轉換。通過結構損傷度、構件損傷程度量的制定，不僅便于計算，更與專家評判習慣相符。

第三，評價指標權重的建立

根據以上評價指標體系分析，針對目標重要程度而言，評價指標Xi與Xij具有極大區別，主要為權重不同。假設ai為某一級評價指標Xi的權重分配，A為各指標權重向量，其公式如下：

其中，i=（1，2，3， …，m），同時，0為ai最小值。

第四，評價向量B確定

第五，橋梁整體結構損傷度確定

DV=AxB

第六，橋梁技術狀況等級確定

按照獲取的DV值向隸屬函數內帶入。遵循最大隸屬度原則與貼近度，對橋梁相應技術等級狀況進行確定。

3橋梁仿真加固分析

（1）橫隔板增厚加固方式。作為2片T梁連接的重要構件，橫隔板連接剛度對梁體橫向抗彎剛度具有極大的影響，從而對梁體自振頻率造成嚴重影響。以梁體橫向剛度提升角度分析，橫隔板厚度增加具有良好的加固效果。其橫隔板厚度變化如表1所示。

從表內得出當橫隔板厚度為0.56米時，則不會呈現增加趨勢，需對主梁端截面影響因素進行考慮。遵循橫隔板厚度變化狀況及有限元分析模型建立，可獲取梁體自振特性。其影響作用如表2所示。

在橫隔板厚度增加加固方法分析中，需對橫隔板厚度增加一端及與端橫隔板中橫隔板相近位置進行充分考慮，其增加厚度需嚴格遵循工程實際情況進行確定。

（2）橫向預應力加固。遵循加固方案原理，橫向預應力加固是通過梁體橫向抗彎剛度提升的方式，對梁體橫向自振特性提升并達到加固梁體的目的。為提高2片梁體間的連接剛度，可選取預應力粗鋼筋（直徑25毫米）張拉錨固，60kN為每根張拉力，選取鋼套管（32毫米內徑，6毫米厚度）用于預應力筋外側，并選取環氧樹脂涂布的玻璃絲布進行三道防護，套管內需進行中性油脂填充。在損傷原梁的前提下分析梁體橫向預應力加固，并將橫向預應力加固于端橫隔板與跨中橫隔板位置，每個位置需進行上下2束預應力筋加固，整個梁體需6束橫向預應力筋。

4結語

綜上所述，隨著國民經濟的不斷發展，在預應力混凝土橋梁工程施工中存在越來越多的質量問題，這些問題的大量存在給人們的居住及工作增添了安全隱患。為提高橋梁工程的整體質量，施工企業必須找出原因，從根本上規范道路橋梁工程施工流程。損傷評估與仿真加固為預應力混凝土橋梁有效提升施工質量、確保通車期間運營安全的保障，只有這樣才能確保工程安全，延長工程的使用周期，促進企業高速發展。

參考文獻：

[1]柳偉，華振民，單傳亮，吳繼鋒.預應力混凝土T梁橫向加固設計與工程應用[J].鐵道建筑，2008（05）.

[2]李北星，馬立軍，關愛軍，查進，高鶴，周明凱.箱梁C55高性能混凝土的抗裂性與耐久性研究[J].武漢理工大學學報，2010（14）.