斜拉桥施工阶段监测监控的内容及方法

斜拉桥施工阶段监测监控的内容及方法

桥梁的建设是一项结构复杂，技术要求高的大型工程，随着科技的进步，桥梁的跨度、内部结构、施工的工艺愈来愈复杂和先进。出于保证桥梁工程质量的目的，在施工过程的各个阶段都要进行监控。而斜拉桥作为桥梁中的一项重要工程，对于施工的监测监控的要求就更加严格，内容也更加的具体。

一、施工监测监控的意义

对于斜拉桥施工阶段的监测和监控是一项非常复杂的工作，主要由两方面构成：一是施工中数据的采集，也就是监测；二是对数据的整理和分析，就是监控。监测功能主要是通过事先在高塔、梁和拉索这些工程部分上放置各种性能不同的传感器和测量仪器来完成数据的收集，其中包含工程的几何参量以及力学的参量。监控功能则是要通过电子计算机，对获得的数据行进分析整理，进而得出下一阶段的工程施工参数。工作人员在将两种结果进行整合分析，对于施工中出现的桥梁内力与外形的偏差进行矫正，保障工程的安全有效运行以及桥梁的外观美感。

二、施工监测监控的组织管理构成

施工阶段的监测与监控是一项集数据测量、数据计算、数据分析和决策于一体的综合性工作，在人员的组织上必须要完善合理，人员技术过硬，具有很强的工作经验和能力。通常情况下，施工的监测监控组织都是由多名高级技术人员组成的，一般会有一个工程质量监测顾问组，人数大约在5人左右，其中要有教授级的高级技术工作指导，此外依据桥梁项目的施工内容，还应该组建施工监测监控的项目组。此外，因为工程的工艺十分复杂、工程量庞大、人员众多，所以在组织施工监测监控组织的同时，还应该集合工程的高级技术人员就工程的管理、设计、施工和检测等工作进行协调指导。

三、施工阶段监测工作内容及方法

1、监测监控的实施目的

斜拉桥的施工有自己独特的结构特征，对于成桥线形有很高的要求，施工中每一个节点的坐标变化都会对桥梁的内力结构分配产生影响。如果出现桥线形偏离了设计值的问题，就会导致内力值与设计值不相符合。此外，斜拉桥的主梁、

索塔以及拉索之间的刚度存在很大差距，会受到来自拉索垂度、天气、温度、施工的临时负载、混凝土收缩等多种因素的干扰。在进行施工理论的计算时，虽然有很多办法可以计算出施工阶段的索力及桥体的变形，但是这仅仅是在理论上的计算结果，而实际上的结构变形却未必就能达到预期的效果。斜拉桥在工程建设中表现出的这种理论与实际相脱离的工作误差，如果不及时的发现纠正，长期积累下来就会随着主梁悬臂的施工进度增长，最终使主梁偏离设计的目标，造成合拢困难的局面，还会影响到桥的内力和线形，所以对施工进行监测就是要使斜拉桥的建造达到预期的设计效果。整个的监测过程就是从施工、测量、数据计算、分析修正、做出报告到再重复工作的反复监测过程，其目的就是要保障工程的安全，使主梁的线形与内力符合设计要求。

2、施工监测内容的要点

（1）主塔变位监测

对于斜拉桥的主塔变位测量分为顺桥向和横桥向这两个方向变位的数值。主塔在施工过程中要通过斜拉索来承担部分梁体的重量。那么受到不平衡的负载、天气、温度、日照等因素的影响，主塔都会不可避免的产生一定程度的变形。为了不对主梁的施工造成影响，就一定要寻找到主塔在不同的天气条件下产生变形的规律，以及受到索力的作用发生位置偏离的角度大小。

施工监测中可以采用天顶基准法、测距法、投影法这几种办法进行测量，需要使用经纬仪和全站仪作为测量的辅助仪器。监测测站位置应该选在稳固可靠的强制观测墩上，观测点的位置可以根据施工阶段进行调整，但一般会放置在塔柱的侧壁或是顶端。由此测量出塔柱在受到外部因素影响下发生的纵横桥向的偏离值，以及施工过程中塔柱的变位值。

（2）主梁线形测量

主梁线形测量可以分为高程测量和中线测量两部分。

具体来讲高程线形测量是采用几何水准的测量方法，对已经进行施工的节段控制水准点的绝对标高进行测量，依据完工后测量得到的阶段与梁底的高差，计算出施工阶段的梁底标高。要注意的是，为了避免因为天气原因造成的测量误差，在测量时因该选择气温比较稳定的时候进行。

中线测量的办法是把全站仪放在0号块的主梁中心位置上，参照其他墩主梁的中心线确定后视点定向。当对与后视方向的主梁中线进行同侧测量时，可以选用视准线法，运用小钢尺对主梁中心点的偏离值进行测量;可以采用正、倒镜观测法，对后视方向异侧的主梁中线进行测量。获得主梁中心的偏离值。

高程线形的测量与中线测量应该同时进行，测量点一般会选择梁的顶面，要根据主梁的长度确定观测点的距离，此外还要根据天气的变化，随时作调整。通过测量可以得到因温度等因素对主梁线形产生的影响。

（3）索力的测量

在斜拉桥的施工中拉索索力的准确性直接影响到主梁的线形是否符合标准，也关系到施工的安全。所以索力测量的准确性对于施工有着重要的作用。

对于索力的测量一般要选用脉动法，将具有高灵敏感传感器附着在拉索上，收集拉索的振动信号，通过对滤波、频谱的数据的分析，绘制出频谱图来对拉索的自振频率进行确认，之后再依据自振的频率和索力二者之间的比例关系计算出具体的索力值。

3、施工控制方法的要点

（1）开环控制法

施工控制法中的开环控制是指在对结构设计相对简单的斜拉桥施工中，通常在桥体涉及的过程中就会对桥的恒载和活载量进行预算，根据预算量来确定桥的预拱度，在具体的施工过程中，只要按照设计的预拱度进行施工，那么完工后的桥梁结构就完全可以满足设计对线形和内力的要求。这是因为施工过程的控制量如预拱度、预应力等因素都是单向决定的，不需要针对结构的反应做出改变。

（2）反馈控制法

在施工过程中，如果出现偏离理想情况的施工状态，如果不及时加以纠正，就会造成桥体的线形与内力和设计值相偏离，严重的甚至威胁到工程的安全。所以在施工过程中，测量的数值必须做到准确，对于测量数值应该进行仔细分析，获得桥体施工的反馈信息，参照设计图纸，确定施工的进度和方法是否需要调整。

（3）自适应控制法

在施工过程中要想取得比较准确的控制量，就需要把实际测量的数据反应到工程计算模型中，经过反复的磨合使计算模型可以反映出桥体结构的自然变化规律，通过闭环反馈系统和系统参数识别的结合，就形成了自适应控制系统。其任务是依据控制目标的测量值和计算值之间的误差，进而反向推算出施工过程的模拟计算参数，如主梁自重集度、挂篮刚度等。

经过上述讨论，我们可以看出斜拉桥的施工监测监控对于保障工程的质量和安全具有重要的作用。通过对施工中塔位、主梁线形和索力的测量，采用灵活的控制办法，可以纠正施工中出现的误差，使大桥按照设计顺利完工。