橋梁施工監(jiān)控

1、橋梁施工監(jiān)控一、 橋梁監(jiān)測l 概念：通過對橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控和評估，為橋梁在特殊氣候交通條件下或橋梁運(yùn)營狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào)，為橋梁維護(hù)、維修、管理決策提供依據(jù)和指導(dǎo)l 監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)控內(nèi)容： 橋梁結(jié)構(gòu)在正常環(huán)境與交通條件下運(yùn)營的物理與力學(xué)狀態(tài) 橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如支座）和附屬設(shè)施（如振動(dòng)控制元件）的工作狀態(tài) 結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐久性 橋梁所處環(huán)境條件(一) 監(jiān)測范圍1. 敏感部位監(jiān)測：l 一般在橋梁內(nèi)力、應(yīng)變、位移變化和裂紋產(chǎn)生對橋梁影響至關(guān)重要的（敏感）部位進(jìn)行監(jiān)測2. 總體監(jiān)測(二) 監(jiān)測方式1. 人工監(jiān)測：l 配備簡單儀器，用人工作地毯式監(jiān)測l 用模糊分級(jí)描述橋梁狀況l 適用：定期監(jiān)測、突

2、發(fā)事件后的特別監(jiān)測2. 自動(dòng)監(jiān)測：l 用固定在橋梁上的專用儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)測橋梁的工作參數(shù)l 由專用設(shè)備和軟件對工作參數(shù)進(jìn)行識(shí)別和加工，得到能反映橋梁工作狀態(tài)的信息l 再用特定的方法分析這些狀態(tài)信息并與橋梁健康檔案相比較，給出橋梁的健康狀況或損傷狀況l 適用：特大或重要橋梁的在線監(jiān)測l 自動(dòng)化程度高，難度大3. 聯(lián)合監(jiān)測：l 用各種小型的自動(dòng)化程度較高的儀器，配合人工監(jiān)測(三) 監(jiān)測的狀態(tài)1. 靜態(tài)：l 監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的靜態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù)，能較直觀的分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)l 一般都用加載檢測2. 動(dòng)態(tài)：l 檢測橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)幾何和力學(xué)參數(shù)，用以分析橋梁結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)l 適用于運(yùn)營監(jiān)測(四) 常規(guī)監(jiān)測

3、的工作參數(shù)和橋梁監(jiān)測系統(tǒng)與手段1. 常規(guī)監(jiān)測工作參數(shù)：（1） 位移l 絕對位移和相對位移l 靜位移和動(dòng)位移（2） 變形：l 靜動(dòng)撓度l 靜動(dòng)應(yīng)變（3） 力：l 索的張拉力（4） 動(dòng)力參數(shù)：l 速度、加速度，轉(zhuǎn)換成頻率、振型，再轉(zhuǎn)換成張力、位移（5） 外觀和完整率：l 氣蝕l 磨損l 裂縫l 剝落（6） 物理化學(xué)現(xiàn)象：l 砼堿集料反應(yīng)l 砼中性化（碳化、酸雨、氯蝕）l 鋼材銹蝕（7） 環(huán)境：l 風(fēng)速（向）l 空氣（橋體）溫度l 地震l 交通量（荷載）2. 橋梁監(jiān)測系統(tǒng)與手段：（1） 橋梁監(jiān)測系統(tǒng)組成：l 傳感器（傾角、位移、加速度、溫度、濕度、應(yīng)力、拉力、壓力）l 信號(hào)調(diào)理、傳輸模塊l 數(shù)據(jù)采集

4、系統(tǒng)、健康監(jiān)測、預(yù)警模塊（2） 監(jiān)測系統(tǒng)主要儀器：l 位移計(jì)、傾斜儀、量測（高程、方位、距離）設(shè)備、GPS、數(shù)字成像機(jī)l 位移傳感器、電阻應(yīng)變儀、壓電式應(yīng)變儀、振弦應(yīng)變儀、分布式光纖應(yīng)變計(jì)l 壓力環(huán)、磁彈性張力計(jì)、油壓計(jì)、剪力銷l 速度計(jì)、伺服（電壓）加速度計(jì)l 刻度放大鏡、數(shù)字成像機(jī)、超聲探測儀、地面雷達(dá)l 化學(xué)試劑試驗(yàn)、由外觀特征判斷、鋼筋銹蝕儀l 風(fēng)速（向）計(jì)、空氣（埋入式）溫度計(jì)、當(dāng)?shù)氐卣鹩^測數(shù)據(jù)、交通量觀測儀、埋入（移動(dòng)）式稱重計(jì)、攝像機(jī)（3） 監(jiān)測系統(tǒng)工作流程：二、 橋梁施工控制l 在施工過程中，控制橋梁的的內(nèi)力變形一直處于安全范圍內(nèi)，確保最終的實(shí)際橋梁變形和內(nèi)力符合設(shè)計(jì)理想的變形

5、和內(nèi)力要求l 控制范圍：變形控制、應(yīng)力控制、穩(wěn)定控制、安全控制l 橋梁施工安全是變形、應(yīng)力、穩(wěn)定控制的綜合體現(xiàn)(一) 橋梁施工控制方法1. 事后控制法：l 已成結(jié)構(gòu)狀態(tài)與設(shè)計(jì)要求不符時(shí)l 通過一定手段對其進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到要求l 應(yīng)用不多2. 預(yù)測控制法：l 考慮施工方案和影響橋梁狀態(tài)的各種因素而確定橋梁的應(yīng)變和應(yīng)力的理想狀態(tài)（控制理想狀態(tài)）l 針對施工過程中，由于實(shí)際情況和假設(shè)因素之間不一致而產(chǎn)生誤差，在調(diào)整系統(tǒng)中進(jìn)行修正，再給定下一步的數(shù)據(jù)l 對結(jié)構(gòu)的每一個(gè)施工階段形成的前后的狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測，使施工實(shí)際沿著預(yù)定的理想狀態(tài)進(jìn)行控制l 糾偏終點(diǎn)控制的方法：施工過程中，對產(chǎn)生主梁線形偏差的因素進(jìn)行

6、跟蹤控制，隨時(shí)糾偏，最終達(dá)到理想線形l 常用理論：卡爾曼濾波法、灰色理論3. 自適應(yīng)控制法（也稱參數(shù)識(shí)別修正法）：l 控制開始時(shí)，控制系統(tǒng)的某些設(shè)計(jì)參與與實(shí)際情況不完全相符，系統(tǒng)不能按設(shè)計(jì)要求得到符合實(shí)際的輸出結(jié)構(gòu)l 在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，通過系統(tǒng)識(shí)別或參數(shù)估算，不斷修正參數(shù)，使設(shè)計(jì)輸出與實(shí)際輸出相符，從而得到控制l 自適應(yīng)控制方法：對施工過程中的標(biāo)高和內(nèi)力的實(shí)測值與預(yù)計(jì)值進(jìn)行比較，對橋梁結(jié)構(gòu)的主要基本設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行識(shí)別，找出產(chǎn)生實(shí)測值與預(yù)計(jì)值產(chǎn)生偏差的原因，從而對參數(shù)進(jìn)行修正，達(dá)到雙控的目的4. 最大寬容度控制法（誤差容許值法）：l 設(shè)計(jì)時(shí)給予主梁標(biāo)高和內(nèi)力最大的寬容度，這種方法減少了控制的難度5

7、. 影響橋梁施工控制的主要因素：l 結(jié)構(gòu)參數(shù)l 施工誤差因素l 監(jiān)測因素和結(jié)構(gòu)分析計(jì)算模型l 溫度變化與材料收縮影響l 徐變因素6. 結(jié)構(gòu)參數(shù)：l 材料密度l 結(jié)構(gòu)部件截面尺寸l 材料彈性模量l 材料熱膨脹系數(shù)l 施工荷載l 預(yù)加應(yīng)力或索力7. 監(jiān)測：l 溫度、應(yīng)力、變形(二) 各種橋梁的施工控制特點(diǎn)l 施工控制最基本要求：保證施工中的安全和結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力及結(jié)構(gòu)線形符合設(shè)計(jì)要求1. 斜拉橋：（1） 主梁懸臂澆筑（拼裝）施工：l 確保主梁線形和順、正確是第一位l 施工中以標(biāo)高控制為主，既要控制主梁標(biāo)高，又要顧及拉索索力偏差（2） 標(biāo)高控制： 主梁剛度較小：l 斜拉索索力微小變化都會(huì)引起懸臂端撓度的

8、較大變化l 斜拉索張拉時(shí)以高程測量為主進(jìn)行控制l 索力張拉噸位不得超過容許范圍，確保施工安全 主梁剛度較大：l 斜拉索索力即使有較大變化對懸臂端撓度變化的影響也很有限l 施工中應(yīng)以斜拉索張拉噸位進(jìn)行控制，然后根據(jù)標(biāo)高的實(shí)際情況，對索力作出適當(dāng)調(diào)整l 標(biāo)高、線形的控制主要通過砼澆筑前底模標(biāo)高的調(diào)整（懸臂澆筑法）或預(yù)制塊接縫轉(zhuǎn)角的調(diào)整來加以實(shí)現(xiàn)2. 懸索橋：（1） 主索架設(shè)：l 懸索橋的主要承載結(jié)構(gòu)，也是懸索橋吊裝的主要承重結(jié)構(gòu)l 主索一旦架好，長度和線形的調(diào)整很小l 為確保懸索內(nèi)力和線形符合設(shè)計(jì)要求，要嚴(yán)格控制主索的無應(yīng)力長度（下料長度），尤其是基準(zhǔn)束的尺寸（2） 加勁梁拼裝：l 為符合設(shè)計(jì)線形，重點(diǎn)控制吊桿的無應(yīng)力長度（下料長度）（3） 施工過程中，除主索和加勁梁外，要嚴(yán)格跟蹤控制橋塔受力、索鞍偏移、吊桿和主索索股受力均勻性，保證應(yīng)力和線形的雙控3. 大跨度砼拱橋:（1） 按安全、線形、恒載內(nèi)力要求進(jìn)行施工控制（2） 由于大跨徑砼拱橋拱肋截面的底板、側(cè)板、頂板時(shí)分次澆筑完成的組合截面，結(jié)構(gòu)撓度和內(nèi)力會(huì)重分布，為確保拱肋應(yīng)力和變形符合設(shè)計(jì)要求，要嚴(yán)格進(jìn)行雙控（3） 拱肋形成要靠勁性骨架進(jìn)行澆筑，拱肋各段在工廠放樣加工制作，骨架合龍后，無法再做大的調(diào)整，（4） 為確