淺析橋梁施工中監(jiān)測和監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用

1、淺析橋梁施工中監(jiān)測和監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用摘要:隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通運(yùn)輸?shù)男枨蟛粩嘣龃?，各類橋梁的重要性越來越大，其通行能力、結(jié)構(gòu)安全和承載能力是保障交通運(yùn)輸正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素。隨著橋梁施工技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁施工中監(jiān)控和監(jiān)控技術(shù)的重要性逐漸受到人們的重視。本文簡要分析了橋梁施工中監(jiān)測和監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，以供探討。 關(guān)鍵詞：橋梁施工監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用 中圖分類號： K928 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 一、橋梁施工中監(jiān)測和監(jiān)控技術(shù)概述 橋梁施工監(jiān)測與監(jiān)控是指在橋梁施工過程中，按照實(shí)際的施工情況對橋梁的內(nèi)應(yīng)力、線型等指標(biāo)進(jìn)行測量分析，對施工過程中的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測和控制，從而保證結(jié)構(gòu)在施工過程中處

2、于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并依據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，對由各種測試和檢測方法取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，并予以一定的修正計算。以便給出后續(xù)的每個施工階段的標(biāo)高和相應(yīng)的內(nèi)力反饋數(shù)據(jù)，用以指導(dǎo)并控制施工過程，使得橋梁線形和內(nèi)力滿足設(shè)計要求。在大跨徑懸索橋、斜拉橋、連續(xù)鋼構(gòu)橋等橋梁分施工中，后一快料是通過預(yù)應(yīng)力筋及其它連接構(gòu)建同前一快料相連接，其中的每一個施工階段都是緊密相連的，為了使整個橋梁結(jié)構(gòu)能夠滿足應(yīng)力需求并且接近幾何線型，施工中必須進(jìn)行嚴(yán)格的測量與分析，及時進(jìn)行調(diào)試與修改，避免一切可能出現(xiàn)的安全隱患。 二、梁施工中監(jiān)控和監(jiān)測技術(shù)的作用 (一)保障橋梁建設(shè)的安全順利進(jìn)行 對橋梁施工進(jìn)行監(jiān)測和監(jiān)控是為了保證橋梁建設(shè)

3、的安全。施工控制體系建立的好壞直接決定了每座橋梁在建設(shè)施工中的安全與否，并影響橋梁后續(xù)使用的可靠性。將橋梁施工監(jiān)測和監(jiān)控體系建立并加以完善后，施工中的每個階段，就可以通過一定的監(jiān)測手段獲得結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力及其變形，從而能夠較為全面地掌握施工進(jìn)度及發(fā)展情況。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的實(shí)際值與設(shè)計的計算值相差太大時，則應(yīng)該立即停止進(jìn)施工，并進(jìn)行相應(yīng)地檢查和原因分析，否則，有可能會出現(xiàn)事故，造成不必要的損失。橋梁施工監(jiān)控與監(jiān)測系統(tǒng)就是橋梁施工建設(shè)的安全系統(tǒng)。一座大橋能按時、按量、安全地建成，并在施工過程中避免突發(fā)事故的出現(xiàn)，施工監(jiān)控是極為有力的保證。 （二）是橋梁在營運(yùn)期間對其安全性、耐久性和可靠性的綜

4、合監(jiān)測系統(tǒng) 隨著經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展與進(jìn)步，交通流量、行車速度和荷載等級等也將會提高。這些因素的存在以及一些不可預(yù)知的自然破壞力都會危及橋梁的安全。如果在橋梁建設(shè)時進(jìn)行施工監(jiān)控與監(jiān)測，預(yù)留長期的監(jiān)測點(diǎn)，那么，橋梁的終身安全監(jiān)測就有了條件，橋梁營運(yùn)使用期的養(yǎng)護(hù)及維修工作就有了科學(xué)的、可靠的數(shù)據(jù)，橋梁的安全使用就有了可靠的保證。在橋梁的營運(yùn)使用階段，一套長期的有效的監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)是必要的。這可以讓橋梁的養(yǎng)護(hù)部門能夠根據(jù)橋梁的更為貼近實(shí)際的使用情況進(jìn)行有效的維護(hù)，而不是只依靠外觀檢查等簡單手段得到的粗略的依據(jù)進(jìn)行無謂的維護(hù)。 （三）為橋梁建設(shè)提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù) 通過對橋梁施工進(jìn)行監(jiān)測與監(jiān)控，并對施工方案及加

5、荷程序進(jìn)行一定的調(diào)整，為橋梁建設(shè)安全和建設(shè)質(zhì)量提供科學(xué)的，可靠的數(shù)據(jù)。例如，在鋼管混凝土拱橋的施工過程中，主橋拱上的結(jié)構(gòu)需要多次地變換受力體系，而其拱肋受力變化情況復(fù)雜，所以其施工難度相對而言較大。雖然在設(shè)計時設(shè)計者已經(jīng)考慮了施工中可能出現(xiàn)的一些情況，但是基于施工過程的復(fù)雜性，很難精確地預(yù)先估計結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)。所以，在空鋼管合攏之后，必須對上部結(jié)構(gòu)的施工加載過程進(jìn)行規(guī)范的、嚴(yán)格的現(xiàn)場監(jiān)測與監(jiān)控，避免因?yàn)椴豢深A(yù)知的因素導(dǎo)致的主拱肋局部應(yīng)力超過限值或失穩(wěn)，以及產(chǎn)生過大的變形而發(fā)生事故。在橋梁施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時地監(jiān)測與監(jiān)控，便可由監(jiān)測所獲得的結(jié)果對施工過程中的有關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行一定的調(diào)整。另

6、外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已建結(jié)構(gòu)偏離控制目標(biāo)時，可以迅速地調(diào)整下一階段的施工，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)線形的順滑。監(jiān)控監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)是科學(xué)的可靠的，可以有效的保證橋梁施工質(zhì)量和安全。 （四）積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn) 現(xiàn)代橋梁設(shè)計往往采用新穎的結(jié)構(gòu)體系，施工過程中靜定與超靜定體系轉(zhuǎn)換復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)多變，有時甚至比建成后的運(yùn)營使用狀態(tài)還要不利。但是，通過橋梁施工監(jiān)測及監(jiān)控，不僅可以對設(shè)計理論、設(shè)計方法和計算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，還可以為橋梁設(shè)計和安全施工積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。 三、橋梁施工中監(jiān)測和監(jiān)控的主要內(nèi)容 （一）橋梁施工中監(jiān)測的主要內(nèi)容 1、監(jiān)測的主要方法 為了掌握橋梁的技術(shù)狀態(tài)，確保橋梁的施工安全，目前全球各國都在積極開發(fā)橋梁結(jié)構(gòu)損

7、傷檢測技術(shù)和安全性評估技術(shù)，包括振動測試法、沖擊振動試驗(yàn)法、超場波檢測法等多種橋梁結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)。在具體應(yīng)用中，對既有橋梁進(jìn)行損傷檢測和安全性評估時，主要采用靜力評估法和動力評估法兩種方法。靜力評估法又稱為荷載試驗(yàn)法，其基本思路是用等效于設(shè)計荷載的車輛荷載來對橋梁進(jìn)行加載，以測量橋梁的應(yīng)變和撓度等指標(biāo)，同設(shè)計值進(jìn)行比較，從而通過檢驗(yàn)系數(shù)來對橋梁的狀態(tài)進(jìn)行評估。動力評估法是利用振動檢測技術(shù)對橋梁結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行檢測的方法，其基本思路是對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)進(jìn)行檢測，從結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的改變來判定橋梁結(jié)構(gòu)是否存在損傷，并利用結(jié)構(gòu)破壞前后動力學(xué)特性的變化來診斷出結(jié)構(gòu)的損傷。 2、橋梁施工監(jiān)測的主要內(nèi)容 通常分為局

8、部檢測和整體檢測兩類，局部檢測是對橋梁重點(diǎn)部位進(jìn)行細(xì)致的檢測，主要是為了清楚結(jié)構(gòu)局部的物理、力學(xué)、構(gòu)造特性的實(shí)際狀態(tài)。整體檢測是從全局上把握橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)。對于橋梁施工的質(zhì)量和效果，可采用表觀檢測法進(jìn)行檢查，分析橋梁結(jié)構(gòu)各部分的運(yùn)行情況，分析出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷的原因。對于與橋梁承載能力有關(guān)的變形、撓度、應(yīng)變、裂縫等結(jié)構(gòu)的檢測，則可以通過靜載試驗(yàn)進(jìn)行，包括靜應(yīng)變測量、靜位移測量，通過實(shí)際測量得到的應(yīng)變和位移推算出橋梁結(jié)構(gòu)有關(guān)的內(nèi)力值和撓度值，從檢測得出的參數(shù)中分析得出結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和抗裂性能。 （二）橋梁施工中監(jiān)控的主要內(nèi)容 橋梁施工監(jiān)控主要分為三個部分：成橋狀態(tài)的確定、施工狀態(tài)的確定、施工適時

9、控制分析。成橋狀態(tài)是指在恒定載荷下，橋梁整體結(jié)構(gòu)的幾何線型和受力情況；施工狀態(tài)是指以成橋狀態(tài)為基本要求，進(jìn)行施工步驟的逆推，將從最終成型的橋梁結(jié)構(gòu)中逐步拆去各個施工階段，從而確定橋梁在施工初始狀態(tài)的情況；施工適時控制則是指按照施工理想狀態(tài)對施工中的誤差進(jìn)行及時調(diào)整通過對主要影響參數(shù)的分析對主要設(shè)計參數(shù)進(jìn)行修改。橋梁施工監(jiān)控的主要步驟如下：在確定了正確的施工模型和橋梁特性后，依據(jù)設(shè)計參數(shù)和控制參數(shù)，將橋梁的結(jié)構(gòu)狀態(tài)、施工情況、施工載荷等施工信息輸入計算機(jī)的前進(jìn)分析系統(tǒng)中，從前進(jìn)系統(tǒng)的最終計算結(jié)果中我們可以得出橋梁施工各個階段的內(nèi)應(yīng)力和撓度以及橋梁施工完成后各部分的內(nèi)應(yīng)力及撓度信息；接著就對橋梁進(jìn)行逆向分析，將從前進(jìn)分析系統(tǒng)中得出的數(shù)據(jù)輸入倒退分析系統(tǒng)，由此可以得出施工各個階段的預(yù)拋高值，得出施工階段各時期的預(yù)計標(biāo)高；最后通過卡爾曼濾波器的分析，預(yù)測出各施工階段的實(shí)際狀態(tài)，結(jié)合實(shí)際的觀測數(shù)據(jù)對施工方案進(jìn)行及時調(diào)整，完成整個施工的監(jiān)控。 總結(jié)：橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中受力復(fù)雜多變，施工監(jiān)測和監(jiān)控應(yīng)用于橋梁施工中，成為現(xiàn)代橋梁建設(shè)的必然趨勢。在施工過程中，關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形應(yīng)予以監(jiān)測和監(jiān)控，技術(shù)人員也應(yīng)該詳細(xì)計算，并反復(fù)量