探析桥梁施工监控技术

探析桥梁施工监控技术

发表时间：2017-11-23T09:28:50.250Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：关永泉

[导读] 摘要：在桥梁施工过程中，为保证桥梁结构的施工安全和质量，应对施工全过程进行监测和控制。详细介绍了桥梁施工监控的目的和意义，以及监控内容与监测技术。

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摘要：在桥梁施工过程中，为保证桥梁结构的施工安全和质量，应对施工全过程进行监测和控制。详细介绍了桥梁施工监控的目的和意义，以及监控内容与监测技术。

关键词：桥梁工程;监测;控制

1桥梁施工监控目的与意义

桥梁施工监控的目的是为保证桥梁施工期间的安全、满足规范要求和设计质量。桥梁施工监控对施工期间的桥梁结构应力状态、变形状态进行实时监测和控制，使桥梁结构在恒荷载下的受力处于理论计算的容许范围内，使桥梁轴线偏差和挠度偏差在规范容许标准内，及时发现并修正施工中出现的偏差，达到理想的成桥线型和结构应力状态。施工期间布设的监测系统，也为桥梁竣工验收、运营监测系统提供了监测基础，对于桥梁施工、竣工、运营期间的安全和质量跟踪监测以及管理维护等方面，都有重要的工程实际意义。

2桥梁施工监测内容和监测技术

在桥梁施工过程中，为保证桥梁结构的施工安全和质量，应对施工全过程进行监测和控制。桥梁施工监测是桥梁施工控制的基础，主要对桥梁结构关键部位的位移、应变、应力、温度、材料性能参数、环境参数等力学物理量进行实时监测，以获得各施工工况下的结构实时状况，与理论分析计算结果进行比较，调整分析计算参数，控制施工质量和精度。通过施工监测数据，能够及时发现截面应力过大、几何线形超限的结构不利状态，以利查找原因，采取相应措施，及时防止出现桥梁安全事故和质量问题。对于不同的桥梁结构类型和施工方法，采用的监测内容和技术方法各有所不同。对于拱桥，拱肋关键截面(拱脚、拱顶、L/4，3L/4截面、吊杆附近截面)的应力、拱肋线形、拱脚坐标、桥面线形、系杆拱桥中吊杆拉力、系梁应力、拱脚变形、拱墩应力和位移、构件内温度等，是施工监测的主要内容。常采用全站仪、精密水准仪等监测拱桥关键部位的变形和位移。振弦式应变传感器常用于监测混凝土、钢筋应变和钢管应变;穿心式压力传感器和振弦式索力传感器可用于监测吊杆拉力。采用智能型温度传感器监测构件内、外的温度。在拱桥的主要施工工况，如拆除拱顶支撑、张拉系杆、灌注钢管混凝土、桥面铺装前后等，拱桥结构受力变化较大，需进行密切的施工监测，以保证拱桥施工安全和结构合理受力、几何线形符合设计要求，确保拱桥施工质量。

对于大跨连续梁桥和连续刚构桥，目前较多采用悬臂施工法。在悬臂施工阶段和合龙期间的结构体系转换阶段，应进行密切施工监测。所监测的主要内容有:主梁关键受力截面(跨中截面、中墩支点截面、L/4截面)的应力，墩底截面应力，预应力张拉力、预应力损失、挠度，轴线偏位等。

对于斜拉桥，斜拉索的索力、主塔位移、加劲梁关键截面应力、塔根应力，墩根应力，主梁线形、轴向偏差等是主要监测内容。承台和主塔属于大体积混凝土，施工期间混凝土内部温度监测也是重要的监测内容。

索力的监测可以采用振弦式压力传感器、磁通量传感器、拉索自振频率分析等监测方法;应力监测可采用振弦式应变计、光纤光栅传感器等;混凝土内部温度及拉索温度可采用智能温度传感器监测;桥梁结构的位移监测可采用全站仪、精密水准仪、激光位移监测仪、GPS监测技术等进行检测。对于悬索桥，主缆线形监测、主塔位移监测，吊杆内力监测、加劲梁关键截面应力、加劲梁几何位置监测、锚碇混凝土内部温度监测、承台混凝土内部温度监测等，为施工期间的主要监测内容。斜拉桥施工阶段采用的监测技术，可以用于悬索桥施工监测。目前在桥梁施工监测中用以监测结构应变的监测技术有:振弦式应变传感器、光纤光栅传感器、振弦式索力传感器等;用以监测结构位移的监测技术有:全站仪、精密水准仪、激光位移监测仪、GPS监测系统等。振弦式应变传感器，利用振弦频率与钢弦拉力的关系，通过测试振弦频率得到测点的应变，可得到测点的绝对应变增量，适用于对结构进行长期应变监测。但是受到温度影响，测试数据存在温漂现象，以及初始频率的零漂现象，都需进行修正，其监测数据的长期稳定性也受到一定的限制。

光纤传感技术，基于检测光纤在受到外界环境的影响(如温度、应变的变化)下，其传输光的强度、波长等光波量的变化，从而获得测点处温度、应变信息，具有抗电磁干扰，不受温度、湿度等环境因素影响，监测数据无零漂的优势。所检测的光信号通过光纤传输，可实现对结构的分布式、远程、长期监测，监测数据稳定，精度高，传感器耐腐蚀，抗老化，长期性能稳定，是目前最具应用价值和前景的现代监测技术。光纤光栅传感技术可用于监测混凝土裂缝发展，监测混凝土应变、钢筋应力、拉索索力的变化、监测混凝土内温度的变化、监测结构位移和振动响应等，在桥梁结构施工监测、竣工试验、运营健康监测中得到应用，取得了很好的监测效果。

GPS全球定位系统(globalpositionsystem)，是基于卫星的无线导航定位系统，由环球卫星和接收装置组成，可提供被监测物的精确三维坐标(mm级精度)，其高精度的动态定位测量和导航功能，在大地测量科学、地球科学、地震科学、气象科学、海洋科学、军事科学等领域得到广泛应用。在灾害监测、智能交通、城市规划等方面也得到应用。在桥梁施工监测和运营健康监测中已得到了成功的应用，可对桥梁结构的几何线形、偏位、高程、动力学参数等进行远程实时动态监测，以保证桥梁结构的施工质量和安全。

监测数据的无线传输技术，减少了监测数据缆线的用量，减轻了工作劳动量，避免了与施工的相互干扰，数据采集、传输更加高效和快捷，已在桥梁施工监测及运营健康监测中得到了应用。无线传感器网络系统，融合了传感器技术、计算机技术、网络技术、无线通信技术、分布式信息处理技术等，通过网络将监测信息传输到用户终端，监测结果传输快捷、处理高效，已经在军事科学、空间探测、环境监测、安全监测、智能交通等领域得到应用。将无线传感器网络系统应用到桥梁结构的施工监测和运营健康监测，具有广阔的应用前景。

桥梁施工阶段布设的监测系统，可用于桥梁竣工验收监测，以及桥梁运营时期的健康监测，成为目前施工、竣工、运营三位一体监测系统的重要组成部分，其监测技术的选用和测点布设，以及数据分析处理系统，对于桥梁长期监测具有重要的意义。

3桥梁施工监控分析计算和施工控制

桥梁施工监控的分析计算，将有限元软件的理论分析计算结果与实际监测数据进行比较，对理论分析模型中的计算参数进行合理修正，再由修正后的模型参数计算出施工各阶段的截面应力、变形和位移、结构体系转换下的内力重复分布等，得到桥梁结构关键施工工况下的受力状态和几何状态，给出施工立模标高，索力调整值、吊杆力调整值等，用于指导施工及安全预警，以实现对桥梁结构施工阶段和