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        橋梁施工監(jiān)控及橋梁裂縫成因研究

        2015-10-22 10:06:56生秀柱范仁攀
        科技視界 2015年30期
        關(guān)鍵詞:灰色線性橋梁

        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(duì)于橋梁施工的監(jiān)控也越來越重要[1]。在實(shí)際施工中,經(jīng)常會(huì)運(yùn)用施工管控技術(shù)對(duì)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(huì)對(duì)橋梁的施工產(chǎn)生相應(yīng)的影響[3]。這些因素的變化會(huì)直接導(dǎo)致橋梁的線性與設(shè)計(jì)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(shí)產(chǎn)生重大的安全事故以及質(zhì)量事故[5]。這些事故會(huì)直接導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失以及惡劣的社會(huì)影響,所以對(duì)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(chǎng)會(huì)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際狀況進(jìn)行相關(guān)的觀察與紀(jì)錄,紀(jì)錄橋梁實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)。并運(yùn)用數(shù)據(jù)分析處理方法例如MATLAB 軟件等對(duì)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(yùn)用有限元分析軟件對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的軟件模擬。從而對(duì)橋梁實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)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(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)研究,大多數(shù)橋梁建造過程中對(duì)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(duì)橋梁施工質(zhì)量予以最大的保證。結(jié)合理論研究與實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),橋梁施工監(jiān)控的目標(biāo)有以下幾點(diǎn):

        (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(jì)要求及安全運(yùn)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(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的唯一性,會(huì)專門制定相應(yīng)的橋梁施工監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目,根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié),對(duì)橋梁施工監(jiān)控的主要內(nèi)容總結(jié)為以下四點(diǎn):

        (1)安全性:橋梁施工是一種危險(xiǎn)性較大的一種項(xiàng)目。由于其大構(gòu)建以及工種復(fù)雜的獨(dú)特性,一旦出現(xiàn)事故,將會(huì)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(huì)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(diǎn)位置。

        (2)穩(wěn)定性:由于橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中獨(dú)特的使用狀態(tài),常常會(huì)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(huì)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(shí),會(huì)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(jì)要求,所以必須對(duì)橋梁施工過程中的應(yīng)力變化進(jìn)行實(shí)時(shí)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(duì)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(dú)特性,灰色系統(tǒng)理論對(duì)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(duì)具體施工監(jiān)控事件運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論進(jìn)行橋梁監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)研究,通過與常規(guī)算法進(jìn)行相應(yīng)的對(duì)比我們可以得到以下幾點(diǎn)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(duì)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(yùn)用在前期監(jiān)控?cái)?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(shí),灰色系統(tǒng)理論算法更加符合實(shí)際應(yīng)力發(fā)展方向,預(yù)測(cè)分析結(jié)果更加準(zhǔn)確;

        (3)在橋梁施工監(jiān)控中經(jīng)常會(huì)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(duì)數(shù)據(jù)缺失的狀態(tài)下會(huì)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)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(cè)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(huì)由于設(shè)計(jì)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(huì)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(duì)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(hào)塊時(shí),腹板處出現(xiàn)一道豎向裂縫。根據(jù)長期工作經(jīng)驗(yàn)可以認(rèn)為導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的原因有以下幾點(diǎn):

        (1)臨時(shí)支墩由于兩側(cè)受力不平衡導(dǎo)致0 號(hào)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(hào)塊體積較大,屬于大體積混凝土構(gòu)件,且由于澆筑時(shí)溫度較高,由于水化熱直接導(dǎo)致0 號(hào)塊開裂;

        (3)溫差及養(yǎng)護(hù)不合格直接導(dǎo)致開裂。

        2.2 運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)裂縫成因分析結(jié)果

        針對(duì)以上分析結(jié)果通過施工監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)量測(cè),運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)0 號(hào)塊腹板開裂原因進(jìn)行相應(yīng)的研究分析得到以下幾點(diǎn)結(jié)論:

        (1)通過運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論運(yùn)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(shí),0 號(hào)塊破壞形勢(shì)應(yīng)為大量的不規(guī)則裂縫與實(shí)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(huì)直接導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生,只會(huì)對(duì)裂縫的開展有一定的推動(dòng)作用。

        3 結(jié)論

        通過對(duì)橋梁施工監(jiān)控技術(shù)研究并引進(jìn)灰色系統(tǒng)理論對(duì)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(diǎn)結(jié)論:

        (1)根據(jù)實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)理論知識(shí)的研究,得到了橋梁施工監(jiān)控主要項(xiàng)目以及主要監(jiān)控目標(biāo);

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

        (3)通過運(yùn)用橋梁施工監(jiān)控手段對(duì)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?yàn)槭芘て茐摹?/p>

        [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(kuò)建工程橋梁拼接施工[J].現(xiàn)代交通技術(shù)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(yīng)用方法與實(shí)例[M].人民交通出版社,2003.

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