桥梁施工监控技术

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：桥梁施工；监控；技术

中图分类号：U445文献标识码： A

一．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。

二．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(global position system)，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。

三．监控原则

桥梁施工监控是一个施工量测识别修正预告施工的循环过程。施工控制最重要的目的是关注施工中结构的受力安全，具体表现为: 变形控制在允许范围内，并保证其有足够的强度和稳定性。

施工监控的原则是稳定性、内力和变形控制综合考虑。在施工中采取如下的控制策略:主梁控制截面应力和挠度应在施工过程中实时监测并反馈，整个施工过程中以主梁标高和应力作为主要控制指标。标高主要控制线形，确保最终成桥线形和设计线形相一致;应力主要通过定期监测与分析，及时发现施工中可能存在的异常情况，及时预警，保障施工安全。

在施工中，如发现全桥应力接近或超出安全控制指标或主梁线形误差偏大，应暂停施工，查明原因，及时纠正，以尽可能使两者均满足要求。

四．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成桥后的安全、合理受力及理想几何线形的控制。

结束语

现代监测技术和施工控制理论的发展，综合运用了许多现代先进科学技术，使得桥梁结构施工和运营阶段的安全和质量得到了科学的监测和保证，避免了许多桥梁结构质量事故的发生，将桥梁结构质量控制技术提高到了一个新的水平。可以预计，随着现代科学技术的发展和应用，桥梁结构质量控制技术还将得到进一步的提升，桥梁结构的质量安全将会得到更加可靠的技术保障。

参考文献：

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