桥梁施工监控及桥梁裂缝成因研究

生秀柱 范仁攀

（南阳市远大道路桥梁工程有限公司，河南 南阳 473000）

0 概述

随着桥梁建设技术的逐渐增强，大量的大跨径桥梁被建设成功。伴着桥梁建设材料的抓紧进步，关于桥梁建设的方法也逐渐丰富。但是随着桥梁建设技术的发展，桥梁建设过程中对于桥梁施工的监控也越来越重要［1］。在实际施工中，经常会运用施工管控技术对桥梁建设进行质量控制［2］。由于在具体的施工过程中，日照、温度变化、施工荷载大小以及施工方法都会对桥梁的施工产生相应的影响［3］。这些因素的变化会直接导致桥梁的线性与设计线性产生相应的误差［4］。如果不严格管控，则容易导致桥梁的线性误差较大直接导致桥梁在和龙或者在上部结构进行浇筑时产生重大的安全事故以及质量事故［5］。这些事故会直接导致巨大的经济损失以及恶劣的社会影响，所以对于桥梁的施工监控以及桥梁裂缝的控制必须严格控制。

1 公路桥梁施工监控技术研究

在公路桥梁施工过程中，进场会根据现场施工实际状况进行相关的观察与纪录，纪录桥梁实时的数据。并运用数据分析处理方法例如MATLAB 软件等对数据进行相应的数据分析与线性回归，然后根据线性回归结果运用有限元分析软件对实际情况进行相应的软件模拟。从而对桥梁实现实时的监控。

1.1 桥梁施工监控目标及内容研究

根据实际工作经验总结研究，大多数桥梁建造过程中对桥梁的施工监控主要目的保证桥梁施工的安全正常进行，并对桥梁施工质量予以最大的保证。结合理论研究与实际工作经验的总结，桥梁施工监控的目标有以下几点：

（1）满足桥梁施工过程中关于安全管理的要求，保证施工人员在桥梁施工过程中人身健康安全，并保证施工过程符合安全管理的要求；

（2）保证桥梁施工过程中的质量要求，保证桥梁上部结构浇筑以及拼装施工的质量要求。保证桥梁上部结构和龙段桥梁线性符合涉及规定；

（3）保证桥梁成桥后在应力、位移以及耐久方面符合桥梁设计要求及安全运营需要，这也是桥梁施工监控中最终的目标。

不同的桥梁在施工过程中针对桥梁结构的唯一性，会专门制定相应的桥梁施工监控量测项目，根据多年工作经验总结，对桥梁施工监控的主要内容总结为以下四点：

（1）安全性：桥梁施工是一种危险性较大的一种项目。由于其大构建以及工种复杂的独特性，一旦出现事故，将会导致巨大的经济以及人员损失，甚至会产生极大的社会影响，所以在桥梁施工监控中，安全性监控必须放在重点位置。

（2）稳定性：由于桥梁结构在使用过程中独特的使用状态，常常会由于偏压导致桥梁倾覆，所以关于桥梁结构稳定性必须在施工监控中严格监管。

（3）桥梁线性：随着桥梁施工过程的继续，桥梁上部结构会由于桥梁自重以及形状的变化产生相应的挠度变化。一旦挠度变化超过允许范围，极易在桥梁和龙过程中产生极大的质量事故。所以桥梁线性变化必须严格监控。

（4）桥梁应力：桥梁在进行相应的预应力施工时，会由于预应力的施加直接导致桥梁截面应力产生较大的变化，为了保证桥梁结构截面应力符合设计要求，所以必须对桥梁施工过程中的应力变化进行实时监控。

1.2 桥梁施工监控技术中灰色系统理论应用研究

灰色系统理论可以在分析数据少、了解数据行为少的基础上对事件的发展规律进行相应的推导。方便少数据事件的数据推导与事件规律的研究。由于桥梁监控过程中数据模式的独特性，灰色系统理论对于桥梁结构的施工监控有着及其有效的应用。

针对具体施工监控事件运用灰色系统理论进行桥梁监控数据研究，通过与常规算法进行相应的对比我们可以得到以下几点结论：

（1）常规算法、灰色理论算法以及灰色理论与常规算法混合算法相比，对于位移混合算法准确性更高，灰色理论适应性更强可以有效运用在前期监控数据较少的阶段；

（2）将常规算法与灰色理论算法在进行应力监控及数据分析时，灰色系统理论算法更加符合实际应力发展方向，预测分析结果更加准确；

（3）在桥梁施工监控中经常会由于一些不可见因素导致数据缺失，而灰色系统理论在面对数据缺失的状态下会准确的预测数据发展规律，为桥梁监控提供有效的数据分析及预测结果。

2 桥梁工程裂缝成因研究分析

在进行桥梁施工过程中，经常会由于设计因素、施工因素以及天气因素等影响导致桥梁出现一些裂缝，这类病害会直接导致桥梁外观损坏甚至直接导致桥梁出现较大的质量事故，所以必须严格控制桥梁裂缝的出现，并对成因进行研究，避免在今后施工过程中出现相应的问题。

2.1 裂缝状态及主要可能原因

一般桥梁结构产生裂缝的主要位置在浇筑0 号块时，腹板处出现一道竖向裂缝。根据长期工作经验可以认为导致裂缝出现的原因有以下几点：

（1）临时支墩由于两侧受力不平衡导致0 号块产生扭转变形直接导致裂缝的产生；

（2）由于0 号块体积较大，属于大体积混凝土构件，且由于浇筑时温度较高，由于水化热直接导致0 号块开裂；

（3）温差及养护不合格直接导致开裂。

2.2 运用灰色系统理论对裂缝成因分析结果

针对以上分析结果通过施工监控数据量测，运用灰色系统理论对0 号块腹板开裂原因进行相应的研究分析得到以下几点结论：

（1）通过运用灰色系统理论运用ANSYS 进行相关模拟，我们可以认为，在受扭作用力下，相应位置应力达到3MPa。受扭作用是直接导致裂缝产生的原因。

（2）经过模拟温差及养护不合格时，0 号块破坏形势应为大量的不规则裂缝与实际情况不符，所以排除温差及养护技术方面原因。

（3）通过软件模拟得到水化热导致该部位应力为2MPa，不会直接导致裂缝的产生，只会对裂缝的开展有一定的推动作用。

3 结论

通过对桥梁施工监控技术研究并引进灰色系统理论对桥梁裂缝成因进行了相应的研究，最终得到了以下几点结论：

（1）根据实际工作经验以及对理论知识的研究，得到了桥梁施工监控主要项目以及主要监控目标；

（2）通过运用软件模拟与实际施工对比，研究了桥梁施工监控对桥梁线性保证的有极大的作用；

（3）通过运用桥梁施工监控手段对桥梁裂缝形成原因进行相应的研究与分析，研究了导致桥梁裂缝出现的主要原因为受扭破坏。

［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］吴云，李晓宏.沪宁高速扩建工程桥梁拼接施工[J].现代交通技术2005(1).

［4］王新安，张树山，李劲，刘志.旧路加宽沉降理论分析[J].黑龙江交通科技，2002(11).

［5］张立明.A190r，Ansys 在桥梁工程中的应用方法与实例[M].人民交通出版社，2003.