基于灰關(guān)聯(lián)分析的西藏橋梁病害與自然因素相關(guān)性研究

何明星，解玉俠，韓記明

(重慶長(zhǎng)壽經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司 重慶市 400000)

0 引言

做好橋梁運(yùn)行安全監(jiān)測(cè)工作并提出有針對(duì)性的處理建議非常重要，在西藏特殊的自然環(huán)境因素下，橋梁不僅僅承受車輛等動(dòng)載影響，大部分時(shí)間遭受當(dāng)?shù)貒?yán)峻的自然環(huán)境因素考驗(yàn)，所以很有必要對(duì)特殊自然環(huán)境條件下的橋梁承載能力、病害與惡劣的自然因素進(jìn)行相關(guān)性分析，對(duì)于具體區(qū)域采取有針對(duì)性的處理方法。通過(guò)對(duì)西藏22個(gè)區(qū)域的橋梁病害與自然因素[1-2]的相關(guān)性分析，具體分析出影響橋梁不同部位的自然因素重要性排序，有助于在橋梁的日常保養(yǎng)及加固方案有的放矢，節(jié)約投資。

1 基于灰關(guān)聯(lián)分析理論的評(píng)估方法

應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析方法[3-6]對(duì)西藏橋梁不同部位與自然環(huán)境因素進(jìn)行相關(guān)性分析，通過(guò)最終計(jì)算結(jié)果可以得出影響橋梁不同部位的自然因素排序，根據(jù)排序結(jié)果可以對(duì)排序靠前影響性大的因素采取從設(shè)計(jì)階段考慮專門(mén)抵抗特定自然因素的材料配合比及施工工藝，從根本上減弱及消除自然因素對(duì)橋梁的影響。

1.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

(1)選取橋梁部位指標(biāo)

對(duì)影響橋梁使用功能、安全性能的重要指標(biāo)作為本次的選擇重點(diǎn)，重點(diǎn)選擇的橋梁部位病害指標(biāo)為橋面系、橋臺(tái)和橋墩、基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)和其他部位(伸縮縫、欄桿、照明等)。

(2)選取自然環(huán)境因素指標(biāo)

查詢相關(guān)資料，對(duì)西藏地區(qū)的自然因素進(jìn)行篩選，根據(jù)常年的自然因素?cái)?shù)據(jù)選擇的8個(gè)自然環(huán)境指標(biāo)為高寒、高溫差、太陽(yáng)輻射、日照長(zhǎng)、降雨量、空氣濕度、凍土和大風(fēng)，這幾個(gè)指標(biāo)能完全反應(yīng)出當(dāng)?shù)氐膼毫託夂驐l件。

選擇相關(guān)指標(biāo)后，應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)橋梁數(shù)據(jù)與自然環(huán)境因素建立相關(guān)性分析，下面具體介紹一下該方法的計(jì)算步驟。

1.2 灰關(guān)聯(lián)分析方法計(jì)算步驟

1.2.1無(wú)量綱處理

因?yàn)槊總€(gè)數(shù)據(jù)單位不一樣，數(shù)據(jù)的大小對(duì)計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性影響很大，所以在進(jìn)行該方法分析前必須進(jìn)行無(wú)量綱處理，保證計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。應(yīng)用式(1)、式(2)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱處理：

(1)

式中，Yi為各子因素對(duì)均值化數(shù)列，Xi(k)為子因素序列。

(2)

式中，Yo為各母因素對(duì)均值化數(shù)列，Xo(k)為母因素序列。

1.2.2關(guān)聯(lián)系數(shù)的計(jì)算公式

ξi(k)=

(3)

式中，α為分辨系數(shù),一般在0～1之間，大多數(shù)情況下取0.5。

1.2.3灰關(guān)聯(lián)度的計(jì)算公式

3……m

(4)

式中，ri為曲線Yi對(duì)Yo的關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度ri構(gòu)成的序列r1

2 實(shí)例應(yīng)用

通過(guò)統(tǒng)計(jì)西藏22個(gè)區(qū)域的自然環(huán)境因素(表1)，選取對(duì)橋梁部位有很大影響的代表性因素，結(jié)合橋梁不同部位病害數(shù)目(表2)，建立關(guān)聯(lián)度。

表1 西藏22個(gè)養(yǎng)護(hù)段的自然環(huán)境狀況

表2 22個(gè)公路段的不同橋梁病害的數(shù)目

根據(jù)式(3)、式(4)分別得出橋梁各部位與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度數(shù)據(jù)如表3～表7所示。

表3 橋面系與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度

表4 橋臺(tái)、橋墩與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度

表5 基礎(chǔ)與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度

表6 上部承重結(jié)構(gòu)與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度

表7 其他部位與自然因素的灰關(guān)聯(lián)度

從數(shù)據(jù)分析來(lái)看，橋面系的病害與大風(fēng)、高寒、空氣濕度、降雨量、日照長(zhǎng)等自然因素密切相關(guān)，符合實(shí)際情況，橋面的瀝青路面在長(zhǎng)久的冷熱交替、干濕反復(fù)的環(huán)境下更容易產(chǎn)生橋面開(kāi)裂、滲水等病害，建議橋面設(shè)計(jì)、施工時(shí)要考慮耐候、耐濕冷的材料，及時(shí)排水，保證橋面的清潔，防止病害產(chǎn)生。橋臺(tái)、橋墩、基礎(chǔ)、上部承重結(jié)構(gòu)與大風(fēng)、高寒、降雨量、凍土等自然因素密切相關(guān)，大風(fēng)會(huì)增加橫向力，橋梁施工及運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)有偏心力影響，高寒、降雨、凍土等自然因素反復(fù)作用下會(huì)造成基礎(chǔ)沉降、混凝土開(kāi)裂及鋼筋腐蝕等影響，對(duì)橋梁的安全運(yùn)行造成很大的安全隱患，應(yīng)該從設(shè)計(jì)上采用一些防開(kāi)裂性能好、變形較好的材料，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用筏板基礎(chǔ)或者擴(kuò)大基礎(chǔ)等受凍融環(huán)境影響較小的基礎(chǔ)形式，平時(shí)加強(qiáng)日常養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)清理污泥、修復(fù)混凝土破裂部位及鋼筋的防腐處理。其它的病害(比如防撞墩、照明設(shè)施和伸縮縫等)與自然因素相關(guān)性比較大的有大風(fēng)、降雨量等因素，大風(fēng)帶來(lái)的塵土、垃圾等堵塞伸縮縫，加上降雨量的影響會(huì)對(duì)照明產(chǎn)生影響，平時(shí)加強(qiáng)維修更換即可，采用密封性能較好的路燈能起到事半功倍的效果。

3 結(jié)論

應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)西藏自然環(huán)境與橋梁病害相關(guān)性進(jìn)行分析，得出影響橋梁各結(jié)構(gòu)部位的自然因素排序情況，可以針對(duì)橋梁具體部位提出具體的自然因素處理方案，有利于節(jié)約投資。此方法是一種能很好解決相關(guān)問(wèn)題的實(shí)用性方法。