淺談監(jiān)測與監(jiān)控技術(shù)在橋梁施工中的作用

1、淺談監(jiān)測與監(jiān)控技術(shù)在橋梁施工中的作用    【摘 要】隨著交通運輸需求的日益增長和橋梁建設(shè)技術(shù)水平的不斷提高，橋梁的跨度不斷增大。與此同時，橋梁監(jiān)控已經(jīng)是橋梁施工中不可或缺的一部分?？茖W(xué)合理的施工方法與監(jiān)控方案為最大限度保證橋梁建設(shè)與運營安全、大跨徑橋梁的理想幾何線形與合理的內(nèi)力狀態(tài)提供了技術(shù)支持，并為后續(xù)橋梁施工提供可靠數(shù)據(jù)和積累技術(shù)資料。為了確保橋梁施工過程順利進行以及橋梁在使用過程中的安全耐久性，橋梁施工監(jiān)測的科學(xué)有效性越來越重要。 【關(guān)鍵詞】橋梁工程；施工監(jiān)控；監(jiān)控理論 橋梁建設(shè)的施工是一項很重要的工作，要想做好橋梁的施工建設(shè)工程，施工監(jiān)測是一項

2、不可缺少的部分，它在橋梁建設(shè)的施工建設(shè)當(dāng)中起著十分重要的作用。橋梁施工監(jiān)測的好壞，能不能發(fā)揮好施工監(jiān)測的作用直接影響著整個橋梁的質(zhì)量和橋梁建設(shè)的成敗。目前，橋梁結(jié)構(gòu)施工階段的監(jiān)控監(jiān)測已成為控制橋梁施工質(zhì)量不可缺少的主要手段。準確的應(yīng)力測試以及標高控制不僅是控制結(jié)構(gòu)安全的重要依據(jù)，也是進行監(jiān)控計算、確定監(jiān)控指令在的基本參數(shù)，將起到確保橋梁施工安全、運營安全的作用，并能通過早期發(fā)現(xiàn)橋梁病害，以節(jié)約橋梁的維修費用，提高橋梁的綜合使用效益。 1.橋梁施工監(jiān)測的目的 施工監(jiān)控的目的，就是建立以施工為中心，且擁有實用的測試技術(shù)和現(xiàn)場計算分析技術(shù)的施工監(jiān)測和控制技術(shù)系統(tǒng)，實時監(jiān)測各施工階段的主要控制參數(shù)，并

3、通過計算分析及時預(yù)測得出各施工階段的主要控制參數(shù)，指導(dǎo)和控制下階段施工，控制橋梁線形，確保橋梁內(nèi)力滿足設(shè)計要求，并保證橋梁正常使用的安全性。根據(jù)橋梁本身的結(jié)構(gòu)形式和力學(xué)特征，選擇合理的監(jiān)測控制截面，在所選截面的適當(dāng)位置預(yù)埋溫度應(yīng)變傳感器或布設(shè)變形測點，并適時采集數(shù)據(jù)。然后，把現(xiàn)場實測結(jié)果與監(jiān)控計算結(jié)果相驗證，在計入誤差和變量調(diào)整后，由監(jiān)控人員分析每階段乃至竣工后橋梁結(jié)構(gòu)的實際狀態(tài)，預(yù)測今后施工可能出現(xiàn)的應(yīng)力分布和線形，確定是否需要該施工階段對可調(diào)變量實施調(diào)整。對于變截面連續(xù)箱梁來說，施工監(jiān)控的目的就是確保施工過程中結(jié)構(gòu)的安全，保證橋梁結(jié)構(gòu)形成后的外形和內(nèi)力狀態(tài)符合設(shè)計要求。橋梁施工監(jiān)控的目的另

4、一方面是為合理成橋狀態(tài)提供技術(shù)數(shù)據(jù)，準確給定和及時調(diào)整梁端立模標高，確保合龍精度，使成橋后的結(jié)構(gòu)線型和內(nèi)力滿足設(shè)計要求。通過理論計算和施工線形測量相結(jié)合，進行高程偏差調(diào)整和預(yù)測，得到合理的施工預(yù)拱度，控制橋梁的線形接近設(shè)計線形。對實際結(jié)構(gòu)進行測試，掌握實際結(jié)構(gòu)的真實應(yīng)力，通過應(yīng)力分析，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)裂紋的部位，對應(yīng)力不足或危險截面采取補救措施，防患于未然。 2.橋梁施工監(jiān)測的內(nèi)容 橋梁施工監(jiān)控的內(nèi)容包括應(yīng)力控制和變形控制，其中變形控制即標高控制，主要體現(xiàn)在施工控制模擬結(jié)構(gòu)分析、施工監(jiān)測以及施工誤差分析等方面。它可以實時監(jiān)測橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，形象反映箱梁成型和受力數(shù)據(jù)，指導(dǎo)控制施工過程，將橋

5、梁設(shè)計者的意圖很好地貫徹到橋梁施工中，保證橋梁的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)分析是施工控制的主要工作內(nèi)容之一，該項工作根據(jù)施工過程與成橋運營情況來完成各施工狀態(tài)及成橋后的內(nèi)力、應(yīng)力與位移計算，進而確定出結(jié)構(gòu)各施工階段的應(yīng)力與位移理論值。橋梁施工監(jiān)控是在確保施工安全的前提下，通過結(jié)構(gòu)模擬計算分析、現(xiàn)場監(jiān)測、參數(shù)識別、模型修正、控制立模標高等手段，確保橋梁成橋線形及受力狀態(tài)符合設(shè)計要求，保證橋梁施工安全和正常運營。 3.施工監(jiān)控的主要監(jiān)控理論 施工監(jiān)測的科學(xué)有效的進行是建立在正確的監(jiān)測理論體系基礎(chǔ)之上的，只有有了正確而強大的監(jiān)測理論才能確保整個橋梁在建設(shè)過程中的安全，才能保證建成后橋梁的高質(zhì)量、高安全。必須通過

6、施工與監(jiān)控的有機結(jié)合，來保證全橋主要控制截面應(yīng)力值在整個施工過程中處于安全范圍內(nèi)，保證橋梁的施工安全和正常運營。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋是橋梁中的一種典型橋梁，被廣泛的運用到交通建設(shè)當(dāng)中。它的施工監(jiān)控包括變形監(jiān)控和內(nèi)力監(jiān)控。變形監(jiān)控就是嚴格控制每一節(jié)段箱梁的豎向撓度及其橫向偏移，若出現(xiàn)偏差且偏差較大時，就必須立即進行誤差分析并確定調(diào)整方法，為下一階段的施工做好準備工作。對于連續(xù)梁，主梁在懸澆施工中各截面上下緣的應(yīng)力隨工況的不同而不斷變化。主梁在懸澆過程中可按靜定結(jié)構(gòu)考慮控制截面，懸澆完成后結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換，此時應(yīng)按超靜定結(jié)構(gòu)考慮控制截面，在這些截面內(nèi)布置傳感元件，進行應(yīng)力測試和施工控制。用于橋梁施工控

7、制的理論和方法主要有：設(shè)計參數(shù)的識別和調(diào)整、kalman濾波法、灰色系統(tǒng)理論法和最小二乘法，分別敘述如下。 3.1參數(shù)識別與調(diào)整法 主要是根據(jù)施工中結(jié)構(gòu)的實測值，對主要設(shè)計參數(shù)進行估計，然后將被修正后的設(shè)計參數(shù)反饋到控制計算中去，重新給出施工中的理論期望值，以消除理論值與實際值不一致的主要誤差原因。參數(shù)識別與調(diào)整法是最常采用的施工控制方法之一。 3.2卡爾曼濾波法 卡爾曼（Kalman）濾波是美國學(xué)者Kalman于1960年提出的，他將狀態(tài)空間的概念引入隨機估計理論中來，把信號過程視為在白噪音作用下的一個線性系統(tǒng)的輸出，并把這種輸入輸出關(guān)系用狀態(tài)方程來描述。應(yīng)用kalman濾波法對梁橋施工誤差

8、進行調(diào)整取得了很好的效果。 3.3灰色系統(tǒng)理論 灰色系統(tǒng)理論就是以灰關(guān)聯(lián)空間為基礎(chǔ)的分析體系，它以現(xiàn)有信息或原始數(shù)列為基礎(chǔ)，通過灰過程及灰元生成對原始數(shù)列進行數(shù)據(jù)加工處理，建立灰微分方程即灰模型（GM模型）為主體的模型體系，來預(yù)測系統(tǒng)未來發(fā)展變化的一種預(yù)測控制方法。少數(shù)據(jù)建模是灰色系統(tǒng)理論的重要特點。 4.結(jié)語 在橋梁建設(shè)工程當(dāng)中懸臂端掛籃和直線段支架的參數(shù)對懸臂施工非常重要，很大程度上決定了橋梁的外觀線形，因此掛籃、支架一定要按照要求進行預(yù)壓試驗，并詳細的統(tǒng)計分析試驗數(shù)據(jù)。大跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的預(yù)應(yīng)力施加是橋梁施工中的關(guān)鍵工作，施加預(yù)應(yīng)力所用的張拉設(shè)備及儀表應(yīng)由專人使用和管理，并應(yīng)定期

9、維護和校驗，以提高施加預(yù)應(yīng)力時張拉力的控制精度。監(jiān)控計算工作應(yīng)引起足夠的重視，而每座橋梁施工都有其不同的場地、機械和其他環(huán)境，所以要對橋梁結(jié)構(gòu)施工現(xiàn)場的臨時工況的計算引起重視。橋梁的發(fā)展對結(jié)構(gòu)安全要求越來越高，以人工為主的日常監(jiān)測，盡管目前靜載、動載試驗已經(jīng)很完善，也很難對全橋健康狀況作出長期的、全面的監(jiān)測，對其整體性和安全性做出全面、準確、系統(tǒng)的評價。特大橋梁的施工監(jiān)測監(jiān)控是一項系統(tǒng)工程，業(yè)主、代業(yè)主、設(shè)計、監(jiān)理、施工、監(jiān)控等單位的分工各有不同，這就要求施工過程中明確各方職責(zé)，互相協(xié)調(diào)與配合，各盡其職，才能有效的發(fā)揮各自作用，保質(zhì)保量按時完成大橋的建設(shè)任務(wù)。 【參考文獻】 1黎雙邵，張勇，黃沛.