预应力混凝土桥梁损伤评估及仿真加固探究

王健

【摘 要】伴随社会经济的快速发展，道路交通运输量大幅度提升，行车密度与车辆载重逐渐增大，大量跨河桥梁、高架桥梁在道路交通建设工程中的占据的地位也越来越重。自桥梁工程建设后，承载能力伴随国民经济增长与科学技术进步而逐步提升。如桥梁承载能力无法适应社会经济发展需求，将对车辆行驶的安全性造成极大的威胁。为此，本文主要对预应力混凝土桥梁损伤诊断、桥梁结构模糊综合损伤评估及仿真加固进行了分析与探究，以此为提高预应力混凝土桥梁整体质量、降低损伤程度提供可靠保证。

【关键词】预应力混凝土 桥梁工程 损伤评估 仿真加固 损伤诊断 损伤评估 静载检测法 模糊综合评估方法

1预应力混凝土桥梁损伤诊断

外观检测技术：作为桥梁结构损伤最常见的检测方式，外观检测技术利用外观检查可及时找出钢筋混凝土梁产生的裂缝与病害，以此对桥梁现有应用状况加以评定，进而将技术资料提供给工程决策。

静载检测法：选取静载试验作为桥梁损伤评估，可对桥梁结构性能相关参数进行量测，是桥梁损伤识别与桥梁承载能力评估的最主要方式。选取试验对桥梁结构反应参数对结构强度、刚度、变形等性能进行分析。

2桥梁结构模糊综合损伤评估

2.1模糊综合评估方法

首先，因素集建立。选取U表示影响桥梁技术状况的各因素集，根据其性质，把U内多个因素分为m类，也就是说，U内具备m个子集，U={U1，U2，…Um}，其中Ui=（i=1，2，…，m）为第i个因素子集，按照对桥梁技术状况的影响以上因素子集可对其进行详细划分。假设n为每个子集内包含的因素数，其公式为Ui=（ui1，ui2，…，uin），其中uij=（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n）为第i个因素子集内的第j个因素。如评判时把i取为4则因素集，则U主要由4部分构成，分别为上部结构、下部结构、附属工程、其他。其因素集模型如图1所示。

图1 因素集模型

其次，评判集建立。通过评判者对评判对象可能的各种结果所构成的集合被称为评判集，假设评判集存有m种决断，其由V描述，公式如下：

可能的各种评判结果由元素表示，在对全部影响因素全面考虑后，通过评价集获取最终评价结果为模糊综合评判的目标。

2.2桥梁层次模糊损伤评估的实施流程

桥梁层次模糊损伤评估是指通过层次分析法理论的合理运用，进行递阶层次评估模型的建立，对其复杂层次关系合理简化。通过模糊综合评估法，逐级对获取的结构评估结果矩阵进行评估，以此取得桥梁结构评估等级及其隶属于每个等级的实际状况。

第一，评估体系各级因素域的建立

其中，Xi（i=1，2，3）其是指上部、下部与附属结构。

其中，Xij（j=1，2，3）是指上部主要、上部次要承重结构与支座。

其中，X2j（j=1，2，3，4）是指桥台与基础、桥墩与基础、地基冲刷、耳墙护坡。

第二，Xij评分等级标准的确定

作为定性指标，评价指标Xij制定，可将定性指标进行定量指标转换。通过结构损伤度、构件损伤程度量的制定，不仅便于计算，更与专家评判习惯相符。

第三，评价指标权重的建立

根据以上评价指标体系分析，针对目标重要程度而言，评价指标Xi与Xij具有极大区别，主要为权重不同。假设ai为某一级评价指标Xi的权重分配，A为各指标权重向量，其公式如下：

其中，i=（1，2，3， …，m），同时，0为ai最小值。

第四，评价向量B确定

第五，桥梁整体结构损伤度确定

DV=AxB

第六，桥梁技术状况等级确定

按照获取的DV值向隶属函数内带入。遵循最大隶属度原则与贴近度，对桥梁相应技术等级状况进行确定。

3桥梁仿真加固分析

（1）横隔板增厚加固方式。作为2片T梁连接的重要构件，横隔板连接刚度对梁体横向抗弯刚度具有极大的影响，从而对梁体自振频率造成严重影响。以梁体横向刚度提升角度分析，横隔板厚度增加具有良好的加固效果。其横隔板厚度变化如表1所示。

从表内得出当横隔板厚度为0.56米时，则不会呈现增加趋势，需对主梁端截面影响因素进行考虑。遵循横隔板厚度变化状况及有限元分析模型建立，可获取梁体自振特性。其影响作用如表2所示。

在横隔板厚度增加加固方法分析中，需对横隔板厚度增加一端及与端横隔板中横隔板相近位置进行充分考虑，其增加厚度需严格遵循工程实际情况进行确定。

（2）横向预应力加固。遵循加固方案原理，横向预应力加固是通过梁体横向抗弯刚度提升的方式，对梁体横向自振特性提升并达到加固梁体的目的。为提高2片梁体间的连接刚度，可选取预应力粗钢筋（直径25毫米）张拉锚固，60kN为每根张拉力，选取钢套管（32毫米内径，6毫米厚度）用于预应力筋外侧，并选取环氧树脂涂布的玻璃丝布进行三道防护，套管内需进行中性油脂填充。在损伤原梁的前提下分析梁体横向预应力加固，并将横向预应力加固于端横隔板与跨中横隔板位置，每个位置需进行上下2束预应力筋加固，整个梁体需6束横向预应力筋。

4结语

综上所述，随着国民经济的不断发展，在预应力混凝土桥梁工程施工中存在越来越多的质量问题，这些问题的大量存在给人们的居住及工作增添了安全隐患。为提高桥梁工程的整体质量，施工企业必须找出原因，从根本上规范道路桥梁工程施工流程。损伤评估与仿真加固为预应力混凝土桥梁有效提升施工质量、确保通车期间运营安全的保障，只有这样才能确保工程安全，延长工程的使用周期，促进企业高速发展。

参考文献：

[1]柳伟，华振民，单传亮，吴继锋.预应力混凝土T梁横向加固设计与工程应用[J].铁道建筑，2008（05）.

[2]李北星，马立军，关爱军，查进，高鹤，周明凯.箱梁C55高性能混凝土的抗裂性与耐久性研究[J].武汉理工大学学报，2010（14）.