淺談監(jiān)測與監(jiān)控技術在橋梁施工中的應用研究

1、淺談監(jiān)測與監(jiān)控技術在橋梁施工中的應用研究    摘要：結(jié)合橋梁施工中的實踐經(jīng)驗，提出橋梁施工監(jiān)測和監(jiān)控在以下幾方面的應用：預防橋梁事故的發(fā)生;提供科學可靠的數(shù)據(jù)以保證橋梁的安全施工和積累技術資料。關鍵詞：橋梁施工;監(jiān)測和監(jiān)控;應用一、引言橋梁施工監(jiān)測與監(jiān)控是對施工過程中的主要環(huán)節(jié)進行檢測和控制，從而保證結(jié)構(gòu)在施工過程中處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并依據(jù)結(jié)構(gòu)實際受力狀態(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高和相應的內(nèi)力反饋數(shù)據(jù)，用以指導并控制施工過程，使得橋梁線形和內(nèi)力滿足設計要求。二、橋梁施工監(jiān)測及監(jiān)控

2、的作用通過多年橋梁施工經(jīng)驗的積累，筆者認為橋梁的施工監(jiān)測和監(jiān)控具有以下幾方面的重要應用。(一)預防橋梁事故的發(fā)生對橋梁施工進行監(jiān)測和監(jiān)控是為了保證橋梁建設的安全。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)的實際內(nèi)力及其變形，從而能夠較為全面地掌握施工進度及發(fā)展情況。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的實際值與設計的計算值相差太大時，則應該立即停止進施工，并進行相應地檢查和原因分析，否則，有可能會出現(xiàn)事故，造成不必要的損失。下面的實例就是證明。如橫跨于圣勞倫斯河的加拿

3、大魁北克橋就是因為在施工過程中兩次發(fā)生坍塌事故而聞名于世的。該橋總的懸臂臂距為548米，采用懸臂拼裝進行施工，當南側(cè)的錨碇桁架即將架立完成時，突然發(fā)生崩塌墜落，原因是設計時，橋懸出的桁架過長，懸臂達176.8m。故而得使位于中間墩處附近的下弦桿受到的壓力過大，造成下弦桿腹板失穩(wěn)，從而引起全桁架的嚴重破壞。如果當初采用了一定的施工監(jiān)控和監(jiān)測方法，在施工時，根據(jù)設計在內(nèi)力較大的桿件中布置一定數(shù)量的監(jiān)控測點，定時定期地進行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象后立即停工檢查，就不會發(fā)生如此嚴重的工程事故。由此可知，橋梁施工監(jiān)控與監(jiān)測系統(tǒng)就是橋梁施工建設的安全系統(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)

4、事故的出現(xiàn)，施工監(jiān)控是極為有力的保證。橋梁施工監(jiān)控與監(jiān)測不僅是橋梁建設的安全系統(tǒng)，也是橋梁在營運使用中對其安全性、耐久性和可靠性三者的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟地不斷發(fā)展與進步，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知的自然破壞力都會危及橋梁的安全。如果在橋梁建設時進行施工監(jiān)控與監(jiān)測，預留長期的監(jiān)測點，那么，橋梁的終身安全監(jiān)測就有了條件，橋梁營運使用期的養(yǎng)護及維修工作就有了科學的、可靠的數(shù)據(jù)，橋梁的安全使用就有了可靠的保證。韓國圣水橋就是這方面的一個反面事例。1994年10月，韓國圣水橋突然在中跨斷塌50m，其中15 m左右掉入江中，調(diào)查結(jié)果稱該橋長期超負荷運營使用

5、，致使鋼桁梁螺栓和桿件發(fā)生疲勞破壞事該橋在行車高峰期突然斷裂的主要原因。上面的例子說明，在橋梁的營運使用階段，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)護部門能夠根據(jù)橋梁的更為貼近實際的使用情況進行有效的維護，而不是只依靠外觀檢查等簡單手段得到的粗略的依據(jù)進行無謂的維護。(二)提供科學可靠的數(shù)據(jù)以保證橋梁的安全施工通過對橋梁施工進行監(jiān)測與監(jiān)控，并對施工方案及加荷程序進行一定的調(diào)整，為橋梁建設安全和建設質(zhì)量提供科學的，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雜，所以其施工難度相對而言較大。雖然在設計時設計者已經(jīng)考慮了

6、施工中可能出現(xiàn)的一些情況，但是基于施工過程的復雜性，很難精確地預先估計結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)。所以，在空鋼管合攏之后，必須對上部結(jié)構(gòu)的施工加載過程進行規(guī)范的、嚴格的現(xiàn)場監(jiān)測與監(jiān)控，避免因為不可預知的因素導致的主拱肋局部應力超過限值或失穩(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)進行實時地監(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控制參數(shù)進行一定的調(diào)整。另外，當發(fā)現(xiàn)已建結(jié)構(gòu)偏離控制目標時，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。同時，亦可監(jiān)控橋梁結(jié)構(gòu)的實際內(nèi)力分布情況，使拱橋處于一個偏于安全的受力范圍內(nèi)。對鋼管拱肋內(nèi)進行混凝土壓注是施工階段最危險的階段之一。所

7、以，為了保證施工安全，在壓注管內(nèi)混凝土時，每1片拱肋須從一開始壓注至壓注結(jié)束，都須對拱肋內(nèi)力和拱腳位移進行監(jiān)測監(jiān)控。監(jiān)測和監(jiān)控的重點是拱頂L/2、L/4以及3L/4截面上緣和下緣監(jiān)測點的應變值。對L/2截面監(jiān)測測點主要觀測上緣處拉應力的大小，并隨時通知施工單位及時地加大配重值，避免“冒頂”破壞;對于L/4和3L/4截面，則主要觀測2個截面監(jiān)測點的應變對稱性。控制兩側(cè)的壓注速度，使得兩側(cè)混凝土頂面標高的上升程度保持同步，避免任何一側(cè)混凝土的頂面標高上升太快。由此，施工單位便可以根據(jù)監(jiān)測監(jiān)控點觀測到的拱腳位移值對張拉系桿進行控制，從而保障了大橋施工質(zhì)量及安全。通過對上述鋼管混凝土拱橋施工過程的分析

8、，我們可以清楚地認識到橋梁檢測與監(jiān)控對橋梁施工的重要性，監(jiān)控監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)是科學的，可靠的，正是監(jiān)控監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)有效的保證了橋梁施工質(zhì)量和安全。(三)積累技術資料現(xiàn)代橋梁設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)換復雜，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)多變，有時甚至比建成后的運營使用狀態(tài)還要不利。但是，通過橋梁施工監(jiān)測及監(jiān)控，不僅可以對設計理論、設計方法和計算結(jié)果進行驗證，還可以為橋梁設計和安全施工積累技術資料。例如，在對某大跨度鋼管混凝土系桿拱橋的施工過程進行監(jiān)測及監(jiān)控時，觀測到拱腳的位移在數(shù)天時間里增加到6068mm。對該現(xiàn)象進行深入分析后發(fā)現(xiàn)，是因為將原來自然下垂的系桿，用工字鋼抬高了將近

9、20mm，把系桿支承在橋面上，系桿便由原來下垂的懸鏈線變成了水平直線，從而造成拱腳大幅度的外移。監(jiān)測人員觀測到該情況后及時通報了施工單位，施工單位立即進行系桿張拉，避免了事故的發(fā)生。上述例子中，若只是單純地只根據(jù)荷載變化對拱腳進行觀測，便極有可能會引起工程事故。三、結(jié)語隨著科學技術的飛速發(fā)展，高強度的建筑材料以及預應力工藝被廣泛應用于橋梁施工過程中。近年來不斷地涌現(xiàn)出許多大跨度斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋以及連續(xù)剛構(gòu)橋。這些橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中受力復雜多變。因此，在施工過程中，關鍵部位的結(jié)構(gòu)應力、變形應予以監(jiān)測和監(jiān)控，技術人員也應該詳細計算，并反復量測結(jié)構(gòu)關鍵斷面和主要測控點在每道施工工序產(chǎn)生的相應的應力及位移，使之自始至終處于受控狀態(tài)，從而保證橋梁施工