橋梁施工監控及橋梁裂縫成因研究

生秀柱 范仁攀

（南陽市遠大道路橋梁工程有限公司，河南 南陽 473000）

0 概述

隨著橋梁建設技術的逐漸增強，大量的大跨徑橋梁被建設成功。伴著橋梁建設材料的抓緊進步，關于橋梁建設的方法也逐漸豐富。但是隨著橋梁建設技術的發展，橋梁建設過程中對于橋梁施工的監控也越來越重要［1］。在實際施工中，經常會運用施工管控技術對橋梁建設進行質量控制［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生相應的影響［3］。這些因素的變化會直接導致橋梁的線性與設計線性產生相應的誤差［4］。如果不嚴格管控，則容易導致橋梁的線性誤差較大直接導致橋梁在和龍或者在上部結構進行澆筑時產生重大的安全事故以及質量事故［5］。這些事故會直接導致巨大的經濟損失以及惡劣的社會影響，所以對于橋梁的施工監控以及橋梁裂縫的控制必須嚴格控制。

1 公路橋梁施工監控技術研究

在公路橋梁施工過程中，進場會根據現場施工實際狀況進行相關的觀察與紀錄，紀錄橋梁實時的數據。并運用數據分析處理方法例如MATLAB 軟件等對數據進行相應的數據分析與線性回歸，然后根據線性回歸結果運用有限元分析軟件對實際情況進行相應的軟件模擬。從而對橋梁實現實時的監控。

1.1 橋梁施工監控目標及內容研究

根據實際工作經驗總結研究，大多數橋梁建造過程中對橋梁的施工監控主要目的保證橋梁施工的安全正常進行，并對橋梁施工質量予以最大的保證。結合理論研究與實際工作經驗的總結，橋梁施工監控的目標有以下幾點：

（1）滿足橋梁施工過程中關于安全管理的要求，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量要求，保證橋梁上部結構澆筑以及拼裝施工的質量要求。保證橋梁上部結構和龍段橋梁線性符合涉及規定；

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

不同的橋梁在施工過程中針對橋梁結構的唯一性，會專門制定相應的橋梁施工監控量測項目，根據多年工作經驗總結，對橋梁施工監控的主要內容總結為以下四點：

（1）安全性：橋梁施工是一種危險性較大的一種項目。由于其大構建以及工種復雜的獨特性，一旦出現事故，將會導致巨大的經濟以及人員損失，甚至會產生極大的社會影響，所以在橋梁施工監控中，安全性監控必須放在重點位置。

（2）穩定性：由于橋梁結構在使用過程中獨特的使用狀態，常常會由于偏壓導致橋梁傾覆，所以關于橋梁結構穩定性必須在施工監控中嚴格監管。

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

（4）橋梁應力：橋梁在進行相應的預應力施工時，會由于預應力的施加直接導致橋梁截面應力產生較大的變化，為了保證橋梁結構截面應力符合設計要求，所以必須對橋梁施工過程中的應力變化進行實時監控。

1.2 橋梁施工監控技術中灰色系統理論應用研究

灰色系統理論可以在分析數據少、了解數據行為少的基礎上對事件的發展規律進行相應的推導。方便少數據事件的數據推導與事件規律的研究。由于橋梁監控過程中數據模式的獨特性，灰色系統理論對于橋梁結構的施工監控有著及其有效的應用。

針對具體施工監控事件運用灰色系統理論進行橋梁監控數據研究，通過與常規算法進行相應的對比我們可以得到以下幾點結論：

（1）常規算法、灰色理論算法以及灰色理論與常規算法混合算法相比，對于位移混合算法準確性更高，灰色理論適應性更強可以有效運用在前期監控數據較少的階段；

（2）將常規算法與灰色理論算法在進行應力監控及數據分析時，灰色系統理論算法更加符合實際應力發展方向，預測分析結果更加準確；

（3）在橋梁施工監控中經常會由于一些不可見因素導致數據缺失，而灰色系統理論在面對數據缺失的狀態下會準確的預測數據發展規律，為橋梁監控提供有效的數據分析及預測結果。

2 橋梁工程裂縫成因研究分析

在進行橋梁施工過程中，經常會由于設計因素、施工因素以及天氣因素等影響導致橋梁出現一些裂縫，這類病害會直接導致橋梁外觀損壞甚至直接導致橋梁出現較大的質量事故，所以必須嚴格控制橋梁裂縫的出現，并對成因進行研究，避免在今后施工過程中出現相應的問題。

2.1 裂縫狀態及主要可能原因

一般橋梁結構產生裂縫的主要位置在澆筑0 號塊時，腹板處出現一道豎向裂縫。根據長期工作經驗可以認為導致裂縫出現的原因有以下幾點：

（1）臨時支墩由于兩側受力不平衡導致0 號塊產生扭轉變形直接導致裂縫的產生；

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

（3）溫差及養護不合格直接導致開裂。

2.2 運用灰色系統理論對裂縫成因分析結果

針對以上分析結果通過施工監控數據量測，運用灰色系統理論對0 號塊腹板開裂原因進行相應的研究分析得到以下幾點結論：

（1）通過運用灰色系統理論運用ANSYS 進行相關模擬，我們可以認為，在受扭作用力下，相應位置應力達到3MPa。受扭作用是直接導致裂縫產生的原因。

（2）經過模擬溫差及養護不合格時，0 號塊破壞形勢應為大量的不規則裂縫與實際情況不符，所以排除溫差及養護技術方面原因。

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

3 結論

通過對橋梁施工監控技術研究并引進灰色系統理論對橋梁裂縫成因進行了相應的研究，最終得到了以下幾點結論：

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

（2）通過運用軟件模擬與實際施工對比，研究了橋梁施工監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控手段對橋梁裂縫形成原因進行相應的研究與分析，研究了導致橋梁裂縫出現的主要原因為受扭破壞。

［1］Frandsen JB.Numerical，bridge deck studies using finite elements[J].JOURNAL OF FLUIDS AND STRUCTURES，2000(19).

［2］Lampert，P.(1973)，Postcracking stiffness of reinforced concrete beams and bending.Analysis of structural systems for Torsion，SP-35 in torsion AmericanConcrete Institute.Detroit.

［3］吳云，李曉宏.滬寧高速擴建工程橋梁拼接施工[J].現代交通技術2005(1).

［4］王新安，張樹山，李勁，劉志.舊路加寬沉降理論分析[J].黑龍江交通科技，2002(11).

［5］張立明.A190r，Ansys 在橋梁工程中的應用方法與實例[M].人民交通出版社，2003.