橋梁施工監(jiān)控及橋梁裂縫成因研究

生秀柱 范仁攀

（南陽市遠(yuǎn)大道路橋梁工程有限公司，河南 南陽 473000）

0 概述

隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的逐漸增強(qiáng)，大量的大跨徑橋梁被建設(shè)成功。伴著橋梁建設(shè)材料的抓緊進(jìn)步，關(guān)于橋梁建設(shè)的方法也逐漸豐富。但是隨著橋梁建設(shè)技術(shù)的發(fā)展，橋梁建設(shè)過程中對于橋梁施工的監(jiān)控也越來越重要［1］。在實際施工中，經(jīng)常會運用施工管控技術(shù)對橋梁建設(shè)進(jìn)行質(zhì)量控制［2］。由于在具體的施工過程中，日照、溫度變化、施工荷載大小以及施工方法都會對橋梁的施工產(chǎn)生相應(yīng)的影響［3］。這些因素的變化會直接導(dǎo)致橋梁的線性與設(shè)計線性產(chǎn)生相應(yīng)的誤差［4］。如果不嚴(yán)格管控，則容易導(dǎo)致橋梁的線性誤差較大直接導(dǎo)致橋梁在和龍或者在上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑時產(chǎn)生重大的安全事故以及質(zhì)量事故［5］。這些事故會直接導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及惡劣的社會影響，所以對于橋梁的施工監(jiān)控以及橋梁裂縫的控制必須嚴(yán)格控制。

1 公路橋梁施工監(jiān)控技術(shù)研究

在公路橋梁施工過程中，進(jìn)場會根據(jù)現(xiàn)場施工實際狀況進(jìn)行相關(guān)的觀察與紀(jì)錄，紀(jì)錄橋梁實時的數(shù)據(jù)。并運用數(shù)據(jù)分析處理方法例如MATLAB 軟件等對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析與線性回歸，然后根據(jù)線性回歸結(jié)果運用有限元分析軟件對實際情況進(jìn)行相應(yīng)的軟件模擬。從而對橋梁實現(xiàn)實時的監(jiān)控。

1.1 橋梁施工監(jiān)控目標(biāo)及內(nèi)容研究

根據(jù)實際工作經(jīng)驗總結(jié)研究，大多數(shù)橋梁建造過程中對橋梁的施工監(jiān)控主要目的保證橋梁施工的安全正常進(jìn)行，并對橋梁施工質(zhì)量予以最大的保證。結(jié)合理論研究與實際工作經(jīng)驗的總結(jié)，橋梁施工監(jiān)控的目標(biāo)有以下幾點：

（1）滿足橋梁施工過程中關(guān)于安全管理的要求，保證施工人員在橋梁施工過程中人身健康安全，并保證施工過程符合安全管理的要求；

（2）保證橋梁施工過程中的質(zhì)量要求，保證橋梁上部結(jié)構(gòu)澆筑以及拼裝施工的質(zhì)量要求。保證橋梁上部結(jié)構(gòu)和龍段橋梁線性符合涉及規(guī)定；

（3）保證橋梁成橋后在應(yīng)力、位移以及耐久方面符合橋梁設(shè)計要求及安全運營需要，這也是橋梁施工監(jiān)控中最終的目標(biāo)。

不同的橋梁在施工過程中針對橋梁結(jié)構(gòu)的唯一性，會專門制定相應(yīng)的橋梁施工監(jiān)控量測項目，根據(jù)多年工作經(jīng)驗總結(jié)，對橋梁施工監(jiān)控的主要內(nèi)容總結(jié)為以下四點：

（1）安全性：橋梁施工是一種危險性較大的一種項目。由于其大構(gòu)建以及工種復(fù)雜的獨特性，一旦出現(xiàn)事故，將會導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)以及人員損失，甚至?xí)a(chǎn)生極大的社會影響，所以在橋梁施工監(jiān)控中，安全性監(jiān)控必須放在重點位置。

（2）穩(wěn)定性：由于橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中獨特的使用狀態(tài)，常常會由于偏壓導(dǎo)致橋梁傾覆，所以關(guān)于橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性必須在施工監(jiān)控中嚴(yán)格監(jiān)管。

（3）橋梁線性：隨著橋梁施工過程的繼續(xù)，橋梁上部結(jié)構(gòu)會由于橋梁自重以及形狀的變化產(chǎn)生相應(yīng)的撓度變化。一旦撓度變化超過允許范圍，極易在橋梁和龍過程中產(chǎn)生極大的質(zhì)量事故。所以橋梁線性變化必須嚴(yán)格監(jiān)控。

（4）橋梁應(yīng)力：橋梁在進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)應(yīng)力施工時，會由于預(yù)應(yīng)力的施加直接導(dǎo)致橋梁截面應(yīng)力產(chǎn)生較大的變化，為了保證橋梁結(jié)構(gòu)截面應(yīng)力符合設(shè)計要求，所以必須對橋梁施工過程中的應(yīng)力變化進(jìn)行實時監(jiān)控。

1.2 橋梁施工監(jiān)控技術(shù)中灰色系統(tǒng)理論應(yīng)用研究

灰色系統(tǒng)理論可以在分析數(shù)據(jù)少、了解數(shù)據(jù)行為少的基礎(chǔ)上對事件的發(fā)展規(guī)律進(jìn)行相應(yīng)的推導(dǎo)。方便少數(shù)據(jù)事件的數(shù)據(jù)推導(dǎo)與事件規(guī)律的研究。由于橋梁監(jiān)控過程中數(shù)據(jù)模式的獨特性，灰色系統(tǒng)理論對于橋梁結(jié)構(gòu)的施工監(jiān)控有著及其有效的應(yīng)用。

針對具體施工監(jiān)控事件運用灰色系統(tǒng)理論進(jìn)行橋梁監(jiān)控數(shù)據(jù)研究，通過與常規(guī)算法進(jìn)行相應(yīng)的對比我們可以得到以下幾點結(jié)論：

（1）常規(guī)算法、灰色理論算法以及灰色理論與常規(guī)算法混合算法相比，對于位移混合算法準(zhǔn)確性更高，灰色理論適應(yīng)性更強(qiáng)可以有效運用在前期監(jiān)控數(shù)據(jù)較少的階段；

（2）將常規(guī)算法與灰色理論算法在進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)控及數(shù)據(jù)分析時，灰色系統(tǒng)理論算法更加符合實際應(yīng)力發(fā)展方向，預(yù)測分析結(jié)果更加準(zhǔn)確；

（3）在橋梁施工監(jiān)控中經(jīng)常會由于一些不可見因素導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失，而灰色系統(tǒng)理論在面對數(shù)據(jù)缺失的狀態(tài)下會準(zhǔn)確的預(yù)測數(shù)據(jù)發(fā)展規(guī)律，為橋梁監(jiān)控提供有效的數(shù)據(jù)分析及預(yù)測結(jié)果。

2 橋梁工程裂縫成因研究分析

在進(jìn)行橋梁施工過程中，經(jīng)常會由于設(shè)計因素、施工因素以及天氣因素等影響導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)一些裂縫，這類病害會直接導(dǎo)致橋梁外觀損壞甚至直接導(dǎo)致橋梁出現(xiàn)較大的質(zhì)量事故，所以必須嚴(yán)格控制橋梁裂縫的出現(xiàn)，并對成因進(jìn)行研究，避免在今后施工過程中出現(xiàn)相應(yīng)的問題。

2.1 裂縫狀態(tài)及主要可能原因

一般橋梁結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的主要位置在澆筑0 號塊時，腹板處出現(xiàn)一道豎向裂縫。根據(jù)長期工作經(jīng)驗可以認(rèn)為導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因有以下幾點：

（1）臨時支墩由于兩側(cè)受力不平衡導(dǎo)致0 號塊產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形直接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生；

（2）由于0 號塊體積較大，屬于大體積混凝土構(gòu)件，且由于澆筑時溫度較高，由于水化熱直接導(dǎo)致0 號塊開裂；

（3）溫差及養(yǎng)護(hù)不合格直接導(dǎo)致開裂。

2.2 運用灰色系統(tǒng)理論對裂縫成因分析結(jié)果

針對以上分析結(jié)果通過施工監(jiān)控數(shù)據(jù)量測，運用灰色系統(tǒng)理論對0 號塊腹板開裂原因進(jìn)行相應(yīng)的研究分析得到以下幾點結(jié)論：

（1）通過運用灰色系統(tǒng)理論運用ANSYS 進(jìn)行相關(guān)模擬，我們可以認(rèn)為，在受扭作用力下，相應(yīng)位置應(yīng)力達(dá)到3MPa。受扭作用是直接導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因。

（2）經(jīng)過模擬溫差及養(yǎng)護(hù)不合格時，0 號塊破壞形勢應(yīng)為大量的不規(guī)則裂縫與實際情況不符，所以排除溫差及養(yǎng)護(hù)技術(shù)方面原因。

（3）通過軟件模擬得到水化熱導(dǎo)致該部位應(yīng)力為2MPa，不會直接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，只會對裂縫的開展有一定的推動作用。

3 結(jié)論

通過對橋梁施工監(jiān)控技術(shù)研究并引進(jìn)灰色系統(tǒng)理論對橋梁裂縫成因進(jìn)行了相應(yīng)的研究，最終得到了以下幾點結(jié)論：

（1）根據(jù)實際工作經(jīng)驗以及對理論知識的研究，得到了橋梁施工監(jiān)控主要項目以及主要監(jiān)控目標(biāo)；

（2）通過運用軟件模擬與實際施工對比，研究了橋梁施工監(jiān)控對橋梁線性保證的有極大的作用；

（3）通過運用橋梁施工監(jiān)控手段對橋梁裂縫形成原因進(jìn)行相應(yīng)的研究與分析，研究了導(dǎo)致橋梁裂縫出現(xiàn)的主要原因為受扭破壞。

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