預(yù)應(yīng)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(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，道路交通運(yùn)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(shè)工程中的占據(jù)的地位也越來越重。自橋梁工程建設(shè)后，承載能力伴隨國民經(jīng)濟(jì)增長與科學(xué)技術(shù)進(jìn)步而逐步提升。如橋梁承載能力無法適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)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(yù)應(yīng)力混凝土橋梁損傷診斷、橋梁結(jié)構(gòu)模糊綜合損傷評估及仿真加固進(jìn)行了分析與探究，以此為提高預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁整體質(zhì)量、降低損傷程度提供可靠保證。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力混凝土橋梁損傷診斷

外觀檢測技術(shù)：作為橋梁結(jié)構(gòu)損傷最常見的檢測方式，外觀檢測技術(shù)利用外觀檢查可及時找出鋼筋混凝土梁產(chǎn)生的裂縫與病害，以此對橋梁現(xiàn)有應(yīng)用狀況加以評定，進(jìn)而將技術(shù)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(jié)構(gòu)性能相關(guān)參數(shù)進(jìn)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(jié)構(gòu)反應(yīng)參數(shù)對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、變形等性能進(jìn)行分析。

2橋梁結(jié)構(gòu)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(shù)狀況的各因素集，根據(jù)其性質(zhì)，把U內(nèi)多個因素分為m類，也就是說，U內(nèi)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(shù)狀況的影響以上因素子集可對其進(jìn)行詳細(xì)劃分。假設(shè)n為每個子集內(nèi)包含的因素數(shù)，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(nèi)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(gòu)成，分別為上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、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(jié)果所構(gòu)成的集合被稱為評判集，假設(shè)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(jié)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(jié)果為模糊綜合評判的目標(biāo)。

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(yùn)用，進(jìn)行遞階層次評估模型的建立，對其復(fù)雜層次關(guān)系合理簡化。通過模糊綜合評估法，逐級對獲取的結(jié)構(gòu)評估結(jié)果矩陣進(jìn)行評估，以此取得橋梁結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)。

其中，Xij（j=1，2，3）是指上部主要、上部次要承重結(jié)構(gòu)與支座。

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

第二，Xij評分等級標(biāo)準(zhǔn)的確定

作為定性指標(biāo)，評價指標(biāo)Xij制定，可將定性指標(biāo)進(jìn)行定量指標(biāo)轉(zhuǎn)換。通過結(jié)構(gòu)損傷度、構(gòu)件損傷程度量的制定，不僅便于計算，更與專家評判習(xí)慣相符。

第三，評價指標(biāo)權(quán)重的建立

根據(jù)以上評價指標(biāo)體系分析，針對目標(biāo)重要程度而言，評價指標(biāo)Xi與Xij具有極大區(qū)別，主要為權(quán)重不同。假設(shè)ai為某一級評價指標(biāo)Xi的權(quán)重分配，A為各指標(biāo)權(quán)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(jié)構(gòu)損傷度確定

DV=AxB

第六，橋梁技術(shù)狀況等級確定

按照獲取的DV值向隸屬函數(shù)內(nèi)帶入。遵循最大隸屬度原則與貼近度，對橋梁相應(yīng)技術(shù)等級狀況進(jìn)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(gòu)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(yán)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(nèi)得出當(dāng)橫隔板厚度為0.56米時，則不會呈現(xiàn)增加趨勢，需對主梁端截面影響因素進(jìn)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(jìn)行充分考慮，其增加厚度需嚴(yán)格遵循工程實際情況進(jìn)行確定。

（2）橫向預(yù)應(yīng)力加固。遵循加固方案原理，橫向預(yù)應(yīng)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(dá)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(yù)應(yīng)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(nèi)徑，6毫米厚度）用于預(yù)應(yīng)力筋外側(cè)，并選取環(huán)氧樹脂涂布的玻璃絲布進(jìn)行三道防護(hù)，套管內(nèi)需進(jìn)行中性油脂填充。在損傷原梁的前提下分析梁體橫向預(yù)應(yīng)力加固，并將橫向預(yù)應(yīng)力加固于端橫隔板與跨中橫隔板位置，每個位置需進(jìn)行上下2束預(yù)應(yīng)力筋加固，整個梁體需6束橫向預(yù)應(yīng)力筋。

4結(jié)語

綜上所述，隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁工程施工中存在越來越多的質(zhì)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(zhì)量，施工企業(yè)必須找出原因，從根本上規(guī)范道路橋梁工程施工流程。損傷評估與仿真加固為預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁有效提升施工質(zhì)量、確保通車期間運(yùn)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(jìn)企業(yè)高速發(fā)展。

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