桥梁施工监测方法

桥梁施工监测方法（精选11篇）

桥梁施工监测方法 篇1

因为桥梁结构所处的复杂环境使其受到许多不确定性因素作用, 在使用年限内工作的桥梁特性缺乏系统地了解, 就当前多数采用的监测方法和技术而言, 很难及时准确地判断出结构的异常或损伤, 因此目前多数成就和研究还处在基础性探索阶段。城市桥梁包括跨江 (河) 桥、立交桥、人行过街天桥及隧道桥, 是市政工程的重要组成部分, 它为城市居民的日常生活提供了许多便利, 其结构的安全与广大人民群众的生命财产安全紧密相连。由于城市桥梁存在着数量多、跨度小、建设年代相对久远、缺乏结构内力原始数据等特点, 对城市桥梁使用大跨径桥梁健康监测系统, 其经济性、可操作性和适应性均有待工程实践的检验;因此, 探究适合城市桥梁的健康监测系统就有一定的理论价值和现实紧迫意义。

城市桥梁的变形监测是对被监测桥梁进行量测, 以确定其空间位置及内部结构随时间的变化特性。桥梁的变形监测是对桥梁整体结构性能的监测, 是用工程量测原理、技术和方法以及特种精密工程量测仪器, 量测桥梁变形控制点的坐标, 通过对每次量测所得到的桥梁变形控制点坐标对比和结构计算分析, 绘制相应的位移变形影响图表, 结合设计构造、配筋等结构基本情况, 就能从宏观判断桥梁结构的安全性, 提出针对性的处理措施, 从而达到监测预报警示的目的。对城市桥梁进行变形检测工作, 是桥梁维护中进行检查和保养工作中的重要内容。通过变形检测, 监视桥梁结构使用中的变形情况, 当发生非常情况时, 能及时给出预报, 及时采取相应措施, 将事故防卷与未然。不仅仅如此, 还将为桥梁进行承载力鉴定提供可靠的数据, 为以后的桥梁结构设计、施工、管理和科研工作提供参考数据。

桥梁结构产生可两类变形, 一类变形能反映结构的整体工作情况, 例如挠度、角度、位移等, 叫做整体变形, 桥梁随时间老化, 表现最突出的是桥梁挠度的变化。整体变形能力能够涵盖结构整个工作状态的全貌, 整体变形常常是最基本的, 一般测量几何变形进行数据获取;一类变形能反映结构的局部工作情况, 如纤维变形、裂缝、钢筋滑移等, 这叫做局部变形。突出表现缺陷的特征是裂缝, 裂缝的位置、方向反应了桥梁老化的部位和性质, 局部变形数据常常靠常规检测和结构的定期检测。

城市桥梁的变形监测主要包括:桥梁结构下部监测。桥梁结构下部包括桥墩、桥台、桥塔和桥桩基础, 承担着结构的自重及活荷载, 并将其传递给地基。因此, 下部结构的工作情况对桥梁结构的安全使用具有重要的影响;桥梁结构上部 (主梁) 的监测。桥梁结构上部是直接承受活荷载的承重构件, 主梁的内力和变形量随着活荷载的作用位置及荷载大小的变化产生相应的变化并引起主梁的挠度变形, 变化的不均匀性可以诱发桥梁平面产生扭转, 所以结构上部几何变形可直观地反应了桥梁结构的工作状态;桥梁结构环境参数变化监测。主要包括桥梁处的温度、风速、风向等, 在桥梁运营期间的健康判断监测中作为重要参数进行采集。

桥梁的变形监测实施要点为:监测点应设置在最能反映桥梁结构受力的特征的点、线、面上, 兼顾一点多用的原则;变形监测可以确切反映桥梁的变形程度或变形趋势, 这是作为确定监测方法和监测精度的基本要求;变形监测的周期由变形大小、速度及监测目的所决定, 以全面反映桥梁变形规律为标准, 也可根据变形量的大小和速率来调整监测周期。城市桥梁的变形监测可采用常规量测方法, 因该法理论成熟, 量测数据可靠, 量测费用低廉等优点, 并且现在已有较大改善:可利用高精度测距来代替精密量测角度, 从而提高工作效率;使用电子水准仪替代光学水准仪观测, 可提高观测数据的准确性;采用量测机器人代替经纬仪量测, 可实现量测和数据处理的自动化及智能化[1]。

城市桥梁的正常运营事关社会公众事业, 近来桥梁事故频发, 这对桥梁管理部门敲响了警钟, 一定要及时准确取得桥梁的健康情况, 科学有效地进行桥梁维护。但是城市桥梁数量巨大, 并且城市桥梁的造价决定了其健康监测系统要具备操作性强、成本小的特点, 现提出基于变形监测的城市桥梁健康监测系统。

第一, 建立完善的城市桥梁档案, 对城市桥梁结构定期量测, 结构定期检测应记录桥梁构件的侵蚀情况, 受损的程度和位置等, 并依据桥梁状况指数BCI评估桥梁的完好状态等级, 定期检测的数据进行整理, 把桥面系、上部结构和下部结构的完好状况、缺陷类型等都进行归档存放。

第二, 根据桥梁检测数据, 评价桥梁完好情况, 考虑桥梁实际运行状况和结构类型、所处环境、交通压力、资金多少等实际情况分级、分批次对城市桥梁建立基于变形的桥梁健康监测系统。变形监测网的设置要能准确反映出桥梁结构的变形程度或趋势, 结合周期检测数据, 考虑桥梁结构的实际情况和受损情况进行布置, 各测点之间以及监测系统之间可以相互检验, 保证整体系统的协调统一, 也可以保证数据分析的准确可靠[2];与此同时注意桥梁各项环境参数的数据采集, 如温度、风速、流量等, 充分保证监测系统的针对性、完整性、可靠性。

第三, 依据健康监测系统的运行, 即定期检测、变形监测以及环境参数的相关数据, 科学建立有限元模型计算分析, 提出桥梁的运营状况安全性评估报告, 使用于管理维护。如不能满足正常运营需求, 要采取相应的加固维修措施或停止运营以确保安全, 达到监测预警的目标。

基础设施建设的蓬勃发展, 致使我国城市桥梁数量激增, 然而桥梁安全事故也屡有发生, 现如今桥梁逐步由大规模建设时期逐步转入到维修管理的时期。如何确保城市桥梁的安全运营, 如何及时提供科学合理的可靠数据, 建立和健全桥梁健康监测系统日益重要。对于城市桥梁, 因为缺少结构内力等相关数据支撑, 如何成立健康监测系统以保证桥梁安全运营, 均需要桥梁工作者积极探索研究;随着城市桥梁使用的年代增长, 结构老化和损伤, 一定要对其进行连续不间断的健康监测;总之城市桥梁健康监测不能是传统的桥梁检测技术的简单改进, 而要运用现代传感器与通讯技术, 实时不间断的监测桥梁运营阶段在各种条件下的结构数据, 实时获取反映结构状况和环境因素的各种数据, 科学分析结构健康情况和评估结构的可靠性, 为桥梁的管理维护给出科学的依据。

摘要：城市桥梁, 因为建设年代跨度大, 受到许多不确定性因素和复杂工作环境的影响, 为了确保城市桥梁的安全使用, 及时为桥梁管理、维修和加固提供科学合理的可靠依据, 建立和健全桥梁健康监测系统日益重要, 提出基于变形的城市桥梁健康监测系统, 能及时进行桥梁安全预警。

关键词：城市桥梁,变形,监测

参考文献

[1]熊海贝, 李志强.结构健康监测的研究现状[J].结构工程师, 2006 (5) .[1]熊海贝, 李志强.结构健康监测的研究现状[J].结构工程师, 2006 (5) .

[2]岳建平, 方露, 黎昵.变形监测理论与技术研究进展[J].测绘通报, 2007 (7) .[2]岳建平, 方露, 黎昵.变形监测理论与技术研究进展[J].测绘通报, 2007 (7) .

[3]伊晓东, 李保平.变形监测技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社, 2007.[3]伊晓东, 李保平.变形监测技术及应用[M].郑州:黄河水利出版社, 2007.

桥梁施工监测方法 篇2

2.1管理功能

随着科学技术的不断发展和优化，监测和控制系统涉及到的内容比较多，针对桥梁施工的特殊性，在后期控制阶段要掌握整体监控系统的实际应用情况。主机控制形式对监控范围内的资源能进行全方面的管理，由于现有应用系统的特殊性和不合理性，为了保证信息应用程序的高效性，要及时对紧急状态进行调整，并通过监控资料的显示内容和资料运行形式收集材料。在系统管理应用阶段由于受到的影响因素比较多，要按照固定设计的相关要求对其进行分析。

2.2控制功能

系统控制和建设功能对桥梁建设有一定的积极影响，在系统后续控制和发展过程中必须对服务器及相关设备进行及时的控制，如果存在控制形式不合理或者开机、关机及重启设备不合理的现象时，可以采用远程控制的形式。远程控制对整个干扰形式有一定的影响，基于远程控制形式的差异性，必须落实监控控制和影响形式。监测与监控系统中允许多个客户端同时进行监控，全方位的控制形式为系统设计提供了便利。

2.3集体控制

在系统控制和应用阶段如果存在管理形式不合理或者干扰形式损坏严重的情况，可以采用集体控制的形式。基于干预形式的特殊性和不合理性，为了实现有序监督和控制，必须应用集约性控制形式，设置不同的监控点，进而实现实时监控。

2.4系统回访

对系统进行回访是监测技术应用效果的重要衡量标准，在系统建设阶段要提前对控制形式进行操控。在监测阶段会收集很多录像资料，要及时对录像资料和干扰形式进行回放，找出关键性问题，并结合实际情况对其进行合理有效的控制。如果存在控制形式不合理或者其他异常情况，可以提前对资料进行审核，便于日后对资料进行审核。

3结语

桥梁施工监测方法 篇3

【关键词】桥梁工程；施工监控；监控理论

桥梁建设的施工是一项很重要的工作，要想做好桥梁的施工建设工程，施工监测是一项不可缺少的部分，它在桥梁建设的施工建设当中起着十分重要的作用。桥梁施工监测的好坏，能不能发挥好施工监测的作用直接影响着整个桥梁的质量和桥梁建设的成败。目前，桥梁结构施工阶段的监控监测已成为控制桥梁施工质量不可缺少的主要手段。准确的应力测试以及标高控制不仅是控制结构安全的重要依据，也是进行监控计算、确定监控指令在的基本参数，将起到确保桥梁施工安全、运营安全的作用，并能通过早期发现桥梁病害，以节约桥梁的维修费用，提高桥梁的综合使用效益。

1.桥梁施工监测的目的

施工监控的目的，就是建立以施工为中心，且拥有实用的测试技术和现场计算分析技术的施工监测和控制技术系统，实时监测各施工阶段的主要控制参数，并通过计算分析及时预测得出各施工阶段的主要控制参数，指导和控制下阶段施工，控制桥梁线形，确保桥梁内力满足设计要求，并保证桥梁正常使用的安全性。根据桥梁本身的结构形式和力学特征，选择合理的监测控制截面，在所选截面的适当位置预埋温度应变传感器或布设变形测点，并适时采集数据。然后，把现场实测结果与监控计算结果相验证，在计入误差和变量调整后，由监控人员分析每阶段乃至竣工后桥梁结构的实际状态，预测今后施工可能出现的应力分布和线形，确定是否需要该施工阶段对可调变量实施调整。对于变截面连续箱梁来说，施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全，保证桥梁结构形成后的外形和内力状态符合设计要求。桥梁施工监控的目的另一方面是为合理成桥状态提供技术数据，准确给定和及时调整梁端立模标高，确保合龙精度，使成桥后的结构线型和内力满足设计要求。通过理论计算和施工线形测量相结合，进行高程偏差调整和预测，得到合理的施工预拱度，控制桥梁的线形接近设计线形。对实际结构进行测试，掌握实际结构的真实应力，通过应力分析，发现可能出现裂纹的部位，对应力不足或危险截面采取补救措施，防患于未然。

2.桥梁施工监测的内容

桥梁施工监控的内容包括应力控制和变形控制，其中变形控制即标高控制，主要体现在施工控制模拟结构分析、施工监测以及施工误差分析等方面。它可以实时监测桥梁内部结构的受力状态，形象反映箱梁成型和受力数据，指导控制施工过程，将桥梁设计者的意图很好地贯彻到桥梁施工中，保证桥梁的结构稳定，结构分析是施工控制的主要工作内容之一，该项工作根据施工过程与成桥运营情况来完成各施工状态及成桥后的内力、应力与位移计算，进而确定出结构各施工阶段的应力与位移理论值。桥梁施工监控是在确保施工安全的前提下，通过结构模拟计算分析、现场监测、参数识别、模型修正、控制立模标高等手段，确保桥梁成桥线形及受力状态符合设计要求，保证桥梁施工安全和正常运营。

3.施工监控的主要监控理论

施工监测的科学有效的进行是建立在正确的监测理论体系基础之上的，只有有了正确而强大的监测理论才能确保整个桥梁在建设过程中的安全，才能保证建成后桥梁的高质量、高安全。必须通过施工与监控的有机结合，来保证全桥主要控制截面应力值在整个施工过程中处于安全范围内，保证桥梁的施工安全和正常运营。预应力混凝土连续梁桥是桥梁中的一种典型桥梁，被广泛的运用到交通建设当中。它的施工监控包括变形监控和内力监控。变形监控就是严格控制每一节段箱梁的竖向挠度及其横向偏移，若出现偏差且偏差较大时，就必须立即进行误差分析并确定调整方法，为下一阶段的施工做好准备工作。对于连续梁，主梁在悬浇施工中各截面上下缘的应力随工况的不同而不断变化。主梁在悬浇过程中可按静定结构考虑控制截面，悬浇完成后结构体系转换，此时应按超静定结构考虑控制截面，在这些截面内布置传感元件，进行应力测试和施工控制。用于桥梁施工控制的理论和方法主要有：设计参数的识别和调整、kalman滤波法、灰色系统理论法和最小二乘法，分别叙述如下。

3.1参数识别与调整法

主要是根据施工中结构的实测值，对主要设计参数进行估计，然后将被修正后的设计参数反馈到控制计算中去，重新给出施工中的理论期望值，以消除理论值与实际值不一致的主要误差原因。参数识别与调整法是最常采用的施工控制方法之一。

3.2卡尔曼滤波法

卡尔曼（Kalman）滤波是美国学者Kalman于1960年提出的，他将状态空间的概念引入随机估计理论中来，把信号过程视为在白噪音作用下的一个线性系统的输出，并把这种输入输出关系用状态方程来描述。应用kalman滤波法对梁桥施工误差进行调整取得了很好的效果。

3.3灰色系统理论

灰色系统理论就是以灰关联空间为基础的分析体系，它以现有信息或原始数列为基础，通过灰过程及灰元生成对原始数列进行数据加工处理，建立灰微分方程即灰模型（GM模型）为主体的模型体系，来预测系统未来发展变化的一种预测控制方法。少数据建模是灰色系统理论的重要特点。

4.结语

在桥梁建设工程当中悬臂端挂篮和直线段支架的参数对悬臂施工非常重要，很大程度上决定了桥梁的外观线形，因此挂篮、支架一定要按照要求进行预压试验，并详细的统计分析试验数据。大跨径预应力混凝土连续梁桥的预应力施加是桥梁施工中的关键工作，施加预应力所用的张拉设备及仪表应由专人使用和管理，并应定期维护和校验，以提高施加预应力时张拉力的控制精度。监控计算工作应引起足够的重视，而每座桥梁施工都有其不同的场地、机械和其他环境，所以要对桥梁结构施工现场的临时工况的计算引起重视。桥梁的发展对结构安全要求越来越高，以人工为主的日常监测，尽管目前静载、动载试验已经很完善，也很难对全桥健康状况作出长期的、全面的监测，对其整体性和安全性做出全面、准确、系统的评价。特大桥梁的施工监测监控是一项系统工程，业主、代业主、设计、监理、施工、监控等单位的分工各有不同，这就要求施工过程中明确各方职责，互相协调与配合，各尽其职，才能有效的发挥各自作用，保质保量按时完成大桥的建设任务。

【参考文献】

[1]黎双邵，张勇，黄沛.监测与监控技术在桥梁施工中的作用[J].中国港湾建设，2008，（5）：57-58.

[2]孙之芜，叶生，杨成斌.大跨度预应力混凝土连续梁桥的施工监控[J].工程与建设，2007，（3）.

在线监测桥梁挠度的实用方法 篇4

常用的挠度在线监测方法包括:连通管光电液位测量挠度方法[1]、位移传感器挠度测量方法[2]、基于图像处理技术的非接触式光电挠度测量方法、采用GPS测量挠度的方法、激光挠度测量方法、采用全站仪测量挠度的方法、基于压力变送器的桥梁挠度测试方法。

上述方法中,GPS造价较高,其它方法易会受环境因素(包括环境温度、能见度等)的制约或限于静挠度测量,因此影响了其在桥梁健康监测系统中的推广应用。

考虑到桥梁在活载作用下的变形是光滑连续的,桥梁主梁挠度与截面倾角存在导数对应关系,因此可以利用倾角传感器测试结构挠度。目前已有一些学者给出了由倾角计算挠度的理论方法,但位移模式的具体确定方法未见详述,本文将针对这一问题进行相关研究。

1 算法理论

假设桥梁主梁的挠度曲线连续可导,则挠度曲线对位置的导数等于截面转角的正切值。设挠度曲线为,截面转角曲线为θ=θ(x),则挠度与截面转角的关系可表达为式1:

下面给出由截面倾角计算挠度的实用方法。考虑到主梁变形规律结构力学原理,因此挠度曲线可近似表达为线性无关的多个位移模式的线性组合,如式2所示。选择合适的位移模式,可保证其确定的位移曲线y(x)满足结构边界条件,并且位移曲线形式满足结构力学变形规律。

式中α2——组合系数;

φ1(x)——位移模式曲线;

假设主梁上布置了m个倾角传感器,其位置为xk,k-1:m即可得到m个截面倾角值θ(xk),k=1:m。将式2代入式1可得式3:

将实测倾角值代入式3可得式4:

式4为已α1为未知数的线性方程组,方程个数为m,未知数个数为n,当m>n时,方程有最小二乘解。当计算出α1后,由式2即可得到挠度曲线。

2 位移模式曲线的确定方法

上述算法的关键是确定唯一模式,使之确定的挠度曲线满足结构边界条件和结构力学变形规律。挠度是由结构外荷载引起的,而且对于不同的梁式结构,其挠度特征也不相同,因此考虑到荷载作用在结构线性变形阶段满足叠加原理,本文认为可采用有限个特征荷载作用于待测结构产生的特征挠度曲线作为位移模式曲线。

特征荷载的选取原则如下:在倾角传感器数量有限的情况下,可采用分段单位均布荷载作为特征荷载;而在倾角传感器数量较多的情况下,则可相应增加单位集中力荷载和单位集中弯矩荷载作为特征荷载,从而提高挠度计算的精度。

特征挠度曲线的计算需借助结构的有限元模型,这样计算出的特征挠度曲线就自然满足了结构边界条件和和结构力学变形规律。

3 仿真分析

3.1 仿真流程

为了测试上述挠度计算方法,设计了如下仿真流程:1首先建立测试结构有限元模型,该模型用于计算理论挠度曲线;2施加随机荷载于有限元模型,计算出对应的挠度曲线,以此作为理论挠度曲线;3由理论挠度曲线计算出仿真测点位置处的理论截面转角值,加入5%的随机噪声干扰;4由加入随机干扰后的截面转角值计算得出挠度曲线;5将计算挠度曲线与理论挠度曲线进行对比分析,并进行单次误差分析;6将上述1-5过程循环计算100次,每次采用不同的随机荷载加载;7进行总体误差分析,给出仿真结论。

3.2 仿真模型

以某钢桁梁桥有限元模型作为仿真模型。该模型为3跨连续桁架,每跨等效布置4个仿真测点,共10个测点,其中4、5号墩位置处只需分别布置1个测点,为相邻跨共用。桥型及倾角传感器布设位置如图1所示。

3.3 仿真分析结果

以理论计算的倾角值加入5%的随机噪声做为输入,利用方法计算挠度曲线。计算挠度曲线与理论挠度曲线的对比结果如图2所示。由计算结果可知除支座附近外,其余位置相对误差基本在2%左右。支座位置虽然相对误差大,但绝对误差很小,基本在0.2mm以内。通过对100次仿真实验结果的统计分析可知,各测点平均相对误差在3%左右,各测点平均绝对误差在0.25mm左右。综上所述,所述方法精度完全满足工程需要。

4 结论

总结了目前桥梁挠度测量的几种方法,提出利用倾角仪测试挠度的实用方法,该方法利用结构有限元模型计算单位荷载在不同位置作用时的挠度曲线,以此挠度曲线作为基准位移模式,而真实挠度为基准位移模式的线性组合。通过在钢桁梁桥有限元模型上的仿真分析可知,在倾角测试值加入5%的噪声干扰的情况下,挠度计算平均相对误差仍然在3%以内,完全满足实际工程需求。

摘要：桥梁截面转角与挠度具有对应关系,因此利用倾角监测可进行桥梁挠度在线监测。由倾角值计算挠度的方法描述如下:以桥梁有限元模型计算得到的挠度曲线作为基准位移模式,以位移模式的线性组合来计算真实挠度;线性组合系数采用最小二乘拟合法确定,有效地减少了测试误差的影响。有限元仿真分析表明该方法精度满足工程要求,计算速度快,适合在线挠度监测。

关键词：桥梁,挠度,倾角,位移模式,最小二乘拟合

参考文献

[1]杨建春,陈为民.连通管式光电挠度测量系统及其大桥监测应用[J].光电子.激光,2006,17(3):343-346.

对桥梁防水系统施工方法的探讨 篇5

对桥梁防水系统施工方法的探讨

建造公路和城市道路,尤其是高速公路和城市快速道路,动辄几亿、十几亿元的.投资,其中桥梁占总造价的10%～30%左右,要求设计使用年限比较长,至少要满足50年以上,有些长达1以上.因此桥梁的安全性和耐久性是非常重要的.混凝土桥面漏水会腐蚀钢筋,降低混凝土强度,缩短结构的使用寿命,本文论述混凝土桥梁防水系统的施工方法,同时还论述了桥面防水层面的具体施工措施.

作 者：张成国 作者单位：佳木斯市市政设施管理处刊 名：中小企业管理与科技英文刊名：MANAGEMENT & TECHNOLOGY OF SME年，卷(期)：“”(16)分类号：U4关键词：混凝土桥梁 防水系统 防水层 施工

桥梁施工监测方法 篇6

摘要：本文主要分析了桥梁施工中应用挂篮施工的必要条件，针对挂篮施工的方法与技术进行研究。笔者通过研究，总结和归纳自身多年工作经验，提出一些挂篮施工方法与技术需注意的要点。希望通过本文的分析能帮助相关桥梁施工单位提高桥梁工程项目的水平和质量，能更好地应对工作中存在的问题。

关键词：桥梁施工；挂篮施工；方法

一、应用挂篮施工的必要条件

挂篮施工就是利用悬吊设备将挂模、固定钢筋、压浆、管线等一系列工序进行分阶段施工，完成一节箱梁的施工浇筑以后再进行下一个箱梁施工。但是挂篮施工技术并不是在所有条件下都能使用的，一般需要满足以下条件才能实施：悬吊设施的支持物必须具有足够的强度与刚度，保证挂篮安装完成以后不动摇；悬吊设施必须具有足够的强度与刚度，保证箱梁的现浇阶段，挂篮不会因承受过重而导致变形。还必须具有安装拆卸及移动都十分便捷的特点，不对施工进程造成影响；在沿线交通拥挤时，由于人流量与车流量较多，不能采用挂篮施工。只有在交通阻断的情况下，挂篮施工才能应用，以保证施工安全和质量。

二、挂篮施工的主要施工方法和技术

（一）挂篮的安装

在悬浇施工中，重架和模板是挂篮的主要受力结构，加工制作时要严格按照设计图纸和钢结构的施工规范进行，并且利用锚固精轧螺纹钢吊杆测试其是否安全可靠，保证挂篮施工能顺利进行。在挂篮进行拼装之前，要先在岸上寻找适当的地形进行试拼装工作，进行试拼装的程序必须严格按照设计要求。当墩顶叶梁段施工完成以后，才可进行墩顶的挂篮拼装工作。安装挂篮的基本程序为：轨道设置—轨道锚固—主桁安装—横向连接桁架安装—底蓝安装—后下横梁安装—前横梁安装—底纵梁安装—底模板安装—侧模安装—顶板底模安装—底模及侧模调整。挂篮拼装完成以后，要进行全方位的检查，保证挂篮的安全性和技术性，并进行压重试验，分别将加荷与卸荷的弹性变形和参与变形进行测量，控制各梁段的抛高量。此外，为了确保施工人员安全，要在挂篮四周设置安全措施，例如设置护栏可以防止因物体坠落而造成的危险。

（二）梁的合拢

在合拢梁时要注意梁的结构情况及梁温的变化，力学计算出最合适的合拢方式。锁定合拢口时要先快速焊接或栓接外刚性支撑的一端与梁端预埋件，再快速连接外刚性支撑的另一端与梁，包括临时预应力束的张拉也要快速进行。合拢口的混凝土应具有微膨胀、早强等特性，按照特殊配比设计做好浇筑工作。在混凝土进行浇筑之前，要将各悬臂端的重量配加至与混凝土相同重量，确保在混凝土浇筑过程中，合拢口始终处于稳定状态。当混凝土强度达到设计要求之后，要先张拉部分预应力，将劲性骨架解除，然后张拉全桥剩余的预应力束。

（三）混凝土的施工

在一般情况下，混凝土的悬臂浇筑采用的是泵送方式。随着温度、运输速度和浇灌速度的变化，塌落度要进行适当调整，尽量控制在16cm左右。在各阶段混凝土进行灌注之前，要对挂篮中线及底模标高进行严格检查，认真核对钢筋、锚头、人行道和其它预埋件的位置。从挂篮前端开始进行混凝土灌注工作，实现挂篮大部分的微小变形，避免新混凝土与旧混凝土之间产生裂缝；在各阶段预应力束管道混凝土进行灌注之前，要将硬塑管插入波纹管内，可防止管道被混凝土压扁。并且，为防止在振捣混凝土的过程中波纹管道出现上浮现象，造成梁体内力分布不合理或混凝土崩裂事故，必须采用井字形短钢筋作为管道定位钢筋，与梁箱钢筋网一同固定。

（四）合拢段的转换

合拢段的转换是连续梁施工及体系转换的关键环节，因此在进行合拢施工时，必须按照受力状态的设计要求将施工误差降低到最小值。连续梁在进行分段悬浇施工时，要按照成桥设计将负弯矩预应力筋作为其支撑，在没有合拢之前悬臂浇筑连续梁呈T构形式，各独立T构的梁体在悬程时都处于负弯矩受力状态，当各T构依次合拢时，梁体也将逐步转化为正负弯矩交替分布形式，也就是连续梁的体系转换。在通常情况下，合拢段的转换施工程序是：边跨合拢—次中跨及中跨合拢—观测合拢前顶面标高及轴线—控制合拢段混凝土配重—合拢段劲性支撑施工—预应力束道施工—合拢段混凝土施工。由于中跨合拢段容易受到温差影响，引起大幅度变形或变位，从而产生大量应力，因此在合拢时要高要求设置连续约束的设施。

三、挂篮施工方法与技术的要点

（一）合理的设计

任何一个工程都需要有一个科学合理的设计方案。作为施工依据，施工工期与质量是施工设计必不可少的考虑因素。在设计挂篮施工时，要结合挂篮本身的重量小、结构简便、易于操作、稳定性高、变形抗性强等特点进行设计。并且，在施工时要根据桥梁的实际情况，对设计方案进行合理调整。由于施工位置及阶段的不同，挂篮设计具有模板重量、震动力荷载、施工人群荷载、千斤顶自重、挂篮自重等要素，要结合实际的施工情况对这些要素进行认真计算，保证挂篮施工的稳定性及安全系数。例如某桥梁施工单位工作人员在挂篮的荷载实验中，对挂篮的加载、变形等情况做了详细的記录，从而确定出合理的立模标高，有效保证了梁箱线性。此外，在进行挂篮预压实验时，可以结合一些桥梁的利用系数进行参考（如表1所示）。

表1 桥梁利用系数

最大梁段长度（m）最大梁段重量（kN）挂篮利用系数

39250.88

3.519000.97

413500.46

（二）施工过程与设计方案一致

不论是挂篮的制作还是安装都要进行合理的检验工作，在施工的全过程中都要重视质量检测环节，并且检测程序要求以设计图纸为主，将施工质量与安全放在首位。在挂篮制作完成以后，需要在岸上进行试拼装工作，试拼装合格以后才能进行上墩与安装。在安装挂篮时，要结合重型吊车与倒链进行悬空拼接，拼接完成以后测试出加载值与变形值，根据实际数值计算出弹性和非弹性在不同重量时的变化情况，以此作为控制混凝土在浇筑工作中产生的型变量的重要参数。

（三）临时固结构造的增设

由于支座与桥梁之间是用铰接进行连接的，而铰接可以活动，因此为了使承台支座暂时不受力，在设计图纸中要利用临时固结构造将铰接变为钢结构。因为主墩的形状不同，临时固结构造的形状也有不同，例如有的大桥支座在主墩上，并且与梁直接接触；而有的大桥主墩为V型墩，支座则在墩下。

（四）0#块两侧重量平衡

临时固结构造一般都是在柱墩承台上进行，如果0#块两侧重量不平衡，则临时固结结构会遭受严重的破坏。0#块两侧的重量要求能基本相等，因此0#块前后相应阶段的砼要同时进行浇筑。

挂篮施工方法能在桥梁施工过程中更加方便的解决跨越深谷、大河道等立交桥问题，满足许多桥梁工程的需要。在采用挂篮方法进行施工时，要重视其施工水平和质量，只有严格按照规范程序进行施工，才能确保挂篮施工的安全进行。

结束语

随着科学技术的不断发展，我国桥梁施工技术取得了一定进步，其中桥梁施工中的挂篮施工方法得到了较为广泛的应用。挂篮施工具有很多优点，例如安装、拆卸、移动都十分便捷，能够更加方便跨度较大的桥梁建造等，适合大规模的推广应用。笔者希望更多的专业人士能投入到该课题研究中，针对文中存在的不足，提出指正建议，为提高我国建筑工程施工管理工作做出重要的贡献。

参考文献：

[1]宋普河.关于桥梁施工中悬臂挂篮技术的研究[J].四川建材，2013，04：188-189.

[2]马美玲.桥梁工程中的挂篮施工技术研究[J].科技与企业，2013，22：251.

大跨桥梁安全监测的技术方法分析 篇7

随着科学技术的进步以及交通运输的需求, 许多大跨度桥梁应运而生, 尤其是悬索桥以其跨度大, 造型优美, 节省材料而备受人们的青睐, 成为大跨度桥梁的首选。但随着跨度的增大, 从几百米到3000m;加劲梁的高跨比越来越小, (l/40~l/300) ;安全系数也随之下降, 由以前的4~5下降为2~3。另外, 由于其柔性大, 频率低, 对风的作用很敏感。由于缺乏必要的监测和相应的养护, 世界各地出现了大量桥梁损坏事故, 给国民经济和生命财产造成了巨大损失。

我国早期建造的斜拉桥, 由于拉索的防护不合理而引起的斜拉索的严重锈蚀, 被迫全部更换, 造成很大的经济损失和不良的社会影响。

过去十几年里, 我国已建成一批大跨度桥梁, 仅上海就有南浦、杨浦和徐浦大桥等具有世界先进水平的桥梁, 另外, 香港的青马大桥和虎门的虎门大桥又是我国首次建立的悬索桥, 近年来我国特别是沿海地区交通发展迅速, 迫切需要建立一大批大跨度桥梁。为了确保这些耗资巨大, 与国计民生密切相关的大桥的安全耐久, 必须对这些大桥进行连续的监测。

目前, 桥梁的监测越来越受到重视, 许多研究人员都在致力于桥梁的监测研究, 桥梁的安全监测正日益成为土木工程学科中的一个非常活跃的研究方向。

2 桥梁位移监测仪器的现状

大跨度桥梁受风荷载, 车载, 温度和地震影响较大, 而在沿海地区一般无地震, 主要受台风, 车载和温度的影响, 为保证其在上述条件下的安全运营, 必须研究桥梁在上述条件下的实际位移曲线, 而目前对风的研究仅局限于理论和模型实验, 对实桥在风作用下的研究还不充分, 对车载的研究也只是在特定时间和空间下进行。主要原因是测试仪器的不合理, 对大桥不能连续实时监测。目前用于结构监测的仪器主要有:经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光测试方法。

下面介绍利用GPS监测的原理和特点GPS位移监测原理:大桥位移监测系统是采用卫星定位系统。它是利用接收导航卫星载波相位进行实时相位差分即RTK技术 (Real Time Kinematic) , 实时测定大桥位移。

GPS RTK差分系统是由GPS基准站、GPS监测站和通信系统组成。基准站将接收到的卫星差分信息经过光纤实时传递到监测站。监测站接收卫星信号及GPS基准站信息, 进行实时差分后可实时测得站点的三维空间坐标。此结果将送到GPS监控中心。监控中心对接收机的GPS差分信号结果进行桥梁桥面、桥塔的位移、转角计算, 提供大桥管理部门进行安全分析。

GPS监测大桥位移特点:

由于GPS是接收卫星运行定位, 所以大桥上各点只要能接收到6颗以上GPS卫星及基准站传来的GPS差分信号, 即可进行GPS RTK差分定位。各监测站之间勿需通视, 是相互独立的观测值。

GPS定位受外界大气影响小, 可以在暴风雨中进行监测。

GPS测定位移自动化程度高。从接收信号, 捕捉卫星, 到完成RTK差分位移都可由仪器自动完成。所测三维坐标可自动存入监控中心服务器进行大桥安全性分析。

GPS定位速度快、精度高。GPS RTK最快可达10~20Hi速率输出定位结果, 定位精度平面为10mm, 高程为20mm。

当然, GPS进行桥梁的实时监测也存在着不足, 目前仅能对变形相对较大的位移进行监测, 对于小位移还需进一步提高GPS的定位精度, 但不排除GPS对其他大型结构的应用前景。

3 桥架空全监测的理论研究现状

传统检测手段可以对桥梁的外观及某些结构特性进行监测。检测的结果一般也能部分地反映结构当前状态, 但是却难以全面反映桥梁的健康状况, 尤其是难以对桥梁的安全储备以及退化的途径作出系统的评估。此外常规的检测技术也难以发现隐秘构件的损伤。目前得到普遍认同的一种最有前途的方法就是结合系统识别, 振动理论, 振动测试技术, 信号采集与分析等跨学科技术的实验模态分析法。

在系统参数识别方面目前普遍采用两种方法:频域法和时域法。频域法利用所施加的激励和由此得到的响应, 经过FFT分析得到频响函数, 然后采用诸如多项式拟和的方法得到模态参数, 由于可以采用多次平均来消除随机误差对频响函数的影响, 采用频域识别方法的精度有一定的保证, 不过该法存在以下缺点: (1) 基于振型不偶联, 因此, 只能识别具有经典阻尼的结构的实模态。像大跨悬索桥这样的结构, 具有明显的非经典阻尼性质。频域法应用受到限制。 (2) 需要经过FFT分析, 由此带来了诸如泄漏等偏度误差对参数识别的影响。近来的环境脉动法可以无须知道激励而得到振型参数, 又扩展了该法的应用范围。

在结构损伤检测定位方面, 目前可分为模型修正法和指纹分析法两类。

第一精确的有限元建模是大型桥梁凤震响应预测的重要前提;也是结构安全监测, 损伤检测以及实现最优振动控制的基础。但是, 尽管有限无法得到了高度的发展, 实际复杂结构的有限元模型仍然是有误差的。有限元建模为结构飞行提供完整的理论模态参数集, 但这些参数常常与结构模态实验得到的参数不一致。因此, 必须对结构理论模型进行调整或修正, 使得修正后的模态参数与实验相一致, 这一过程即有限元模型修正。

模型修正法在桥梁监测中主要用于把实验结构的振动反应记录与原先的模型计算结果进行综合比较, 利用直接或间接测知的模态参数, 加速度时程记录, 频响函数等, 通过条件优化约束, 不断地修正模型中的刚度和质量信息, 从而得到结构变化的信息, 实现结构的损伤判别与定位。其主要方法有:

矩阵型法, 是发展最早, 最成熟, 修正计算模型的整个矩阵的一类方法, 它具有精度高、执行容易的特点, 主要缺点是所修正的模型的物理意义不明确, 丧失了原有限元模型的带状特点, 这方面的代表应属Berman/Baruch的最优法。

子矩阵修正法, 通过对待修正的字矩阵或单元矩阵定义修正系数, 通过对宇矩阵修正系数的调整来修正结构刚度, 该方法的最大优点是修正后的刚度矩阵仍保持者原矩阵的对称, 稀疏性。

灵敏度法修正结构参数通过修正结构的设计参数弹性模量E截面面积A等来对有限元模型进行修正。

上述的前两种方法通过求解一个矩阵方程或带约束的最小化问题来修正刚度和质量矩阵, 并假定刚度与质量的变化相互独立。因此, 这类方法不适用于结构刚度矩阵和质量矩阵变化相关的有限元模型修正。而大跨度桥梁的质量变化通常会弓愧结构刚度的变化, 属于典型的非线性问题。只有第三种方法利用观测量对结构参数的敏感性来修正结构参数。基于敏感性分析的参数修正可以从敏感分析的中间结果看出各参数对结构振动的影响程度;并且, 可直接解释结构物理量的修改, 无须通过利用总纲阵的比较来反映修改情况。然而但待修正参数较多时, 该方法常会得出违背物理意义的参数修正。

轴。第二指纹分析方法, 寻找与结构动力特性有关的动力指纹, 通过这些指纹的变化来判断结构的真实状况。

在线监测中, 频率是最易获得的模态参数, 而且精度很高, 因此通过监测频率的变化来识别结构破损是否发生是最为简单的。此外, 振型也可用于结构破损的发现, 尽管振型的测试精度低于频率, 但振型包含更多的破损信息。利用振型判断结构的破损是否发生的途径很多;MAC, COMAC, CMS, DI和柔度矩阵法。

4 结论与展望

由于大跨桥梁受环境因素影响较大, 安全系数低, 必须对其进行连续实时监测。由于GPS定位精度高, 速度快, 同其他几种位移监测仪器相比具有明显的优点, 可用它对大跨度桥梁做连续实时监测, 同时应进一步提高其精度, 从而扩展其应用范围。目前GPS已在虎门大桥安装成功, 实现了对大桥连续实时监测。在系统识别方面, 比较了时域和频域法的优劣, 今后应进行结合时频的系统识别研究。在模型修正方面, 应在基于敏感性分析的基础上, 研究适合于大跨桥梁的模型修正方法。由于对桥梁缺损状态的评价缺乏统一有效的指标, 应结合实验测试和有限元建模研究适合于大跨桥梁的指纹指标。

摘要：首先介绍了现代大跨桥梁的安全监测的意义, 通过比较目前几种测试位移仪器的优缺点, 提出用GPS进行大桥位移监测的新方法, 并阐述了其原理和特点;指出目前用干系统识别的时域和频域法的各自不足, 探讨结合时颇的参数识别的新方法, 最后提到目前用于大跨桥梁损伤检测方法的困难。

桥梁施工监测方法 篇8

近年来, 随着我国交通需求的不断增大, 许多桥梁应运而生, 投入使用, 为人们的出行和生产生活提供了便利。其中, 悬索桥的跨度大, 使用材料也特别少, 广泛的运用在桥梁建设中。目前我国建设的桥梁, 几十米到几千米不等, 跨度的不断增大, 其柔性也相对增大, 对风的作用也特别敏感, 导致世界各地出现了大量的桥梁垮塌事件, 给国家和人们的生命财产安全带来了严重的损失。针对这些问题, 我们应该从事件的根源出发, 加强桥梁施工的监测管理, 提高桥梁施工的监测与监控技术, 使桥梁发挥出最大的应用价值, 为国家和人民做出该有的贡献。

1 监测与监控技术在桥梁施工中的应用价值

在过去的几十年里, 我国陆陆续续建成了一大批桥梁项目, 如上海南浦、杨浦以及徐浦大桥等, 都是具有世界世界先进水平的桥梁。目前, 我国沿海地区的交通运输量增长速度惊人, 需要建设大批量的桥梁。为了确保桥梁施工的进度和质量, 使人们的生命财产安全得到保证, 就必须加强对桥梁施工监测与监控技术。通过较多的实践证明, 监测与监控技术对桥梁施工有着重要的意义, 其应用价值表现在以下几个方面:

1.1 为桥梁安全施工提供准确可靠的数据

对桥梁项目施工建设的过程实施有效的监测和监控对桥梁施工的进度和质量安全有着非常重要的意义。监测与监控技术不仅可以及时的发现桥梁施工中潜在的问题, 对施工方案进行调整、完善, 及时的亡羊补牢;同时, 还可以给桥梁安全施工提供准确可靠的数据。这些数据对桥梁的质量和安全具有着非常重要的意义。钢筋混凝土拱桥建设施工中, 由于拱肋受力情况比较复杂多变, 需要在主桥拱的结构上多次变化受力方向和体系, 致使施工难度大, 对桥梁的施工质量安全提高了更高的要求。因此, 在桥梁建设过程中, 应该尽可能多考虑到施工中引起几何形状及内力状况改变的各种因素, 为施工的有序进行奠定坚实的基础。在施工前设计时, 根据以往的经验和桥梁的实际施工特点, 尽管已经对施工中可能出现的问题进行了全面的考虑, 但是由于施工条件 (周围环境、季节气候、施工技术、人力物力) 的复杂多变性, 在设计时难以估计结构的实际状态, 有可能对施工的进度和质量造成一定程度的影响。

所以, 为了及时解决或者避免施工过程中所有会出现的不良状况, 确保施工的正常进度和桥梁的质量安全, 就必须提高桥梁施工过程中的监测与监控技术, 杜绝各种难以预计的因素对施工过程造成不必要的损害。在桥梁施工过程中, 采取先进的实时监测与监控技术, 获得桥梁施工中各种参数的数据, 及时对施工过程的控制参数进行调整;同时, 做好每个环节的施工数据记录, 在确保已经建成单项工程质量安全的基础上, 结合下一阶段施工工程的实际特点, 适当的运用上阶段监测的数据, 并不断的进行调整。这样不仅可以保证桥梁的质量和工程结构线性的平滑, 还大大缩短了施工的周期, 提高了桥梁施工的进度和质量。同时, 对实际内力分布进行全面的监控, 使桥梁施工一直处于安全的承受范围。

在本单位承担的一座大桥施工过程中, 发现其张拉吨位不能与钢绞线伸长量相平衡, 始终不能达到预测的设计值。我们通过监测与监控数据发现, 张拉预应力钢绞线采用油压控制和张拉伸长量控制, 在张拉系桥梁上的一处钢绞线时, 油压控制指标满足, 但是张拉伸长量达不到设计值, 推断可能是张拉时卡在了中间某一段不能动了。根据监测和监控的数据, 及时快速的解决了问题, 保证了施工的进度和质量。

1.2 积累技术资料

近年来, 人们对桥梁不仅有交通运输的实用价值, 还有审美价值。在桥梁设计上, 采用了比较新颖的建筑设计模型和结构体系, 这就使得在桥梁施工中力的状态更加的复杂多变, 对桥梁建成后期的使用造成一定的影响。因此我们可以利用先进的监测与监控技术, 为其设计出较好的结构受力并计算出数据公式结果。为后期桥梁设计和施工的质量安全累计更多的资料。比如在对一跨度比较大的钢管混凝土系杆拱桥建筑施工监测和监控时, 发现拱脚几天就位移了60-68mm, 这对于桥梁的施工是非常不利的。监测人员通过监测和监控数据发现造成这一现象的原因是因为原来自然下垂的系杆, 用工字钢抬高了将近20mm, 使得下垂的悬链线向水平方向发展, 导致桥梁的拱脚外移比较严重。监测人员发现后, 及时的上报施工单位, 并进行了系杆张拉, 防治了桥梁事故的发生。通过监测与监控技术, 及时的发现桥梁施工中存在的问题并解决, 为桥梁施工积累了更多的技术经验, 促进桥梁施工安全顺利进行。

1.3 防止桥梁事故发生

对桥梁施工进行有效的监测和监控, 最终的目的就是进一步确保桥梁的质量, 减低桥梁事故发生的频率。在桥梁施工的每一个阶段, 通过监测手段获得桥梁工程结构成桥内力和工程线型的平滑, 进一步较好的掌握施工进度和质量安全。在桥梁工程施工中, 如果发现监测数据的实际值与原本的预计值存在较大的误差时, 必须停止施工, 对施工设备、施工技术或者施工材料进行全面检查分析, 找出原因并及时的处理, 防止后期问题越来越大, 造成不可弥补的过失, 引发安全事故。

1907年, 一座铆接钢桁架悬臂梁桥———加拿大魁北克桥, 设计者库帕陶醉于自己的设计中, 忘乎所以的把大桥从500米加长到600米, 当工作人员正在考察为大桥剪彩时, 大桥的整个结构突然垮塌坠落, 19000吨钢材和86名施工人员落入水中, 只有11人生还, 酿成了一场悲剧。在加拿大魁北克桥建设施工中, 如果有必要的监控手段, 对内应力相对较大的杆件, 布置一些监控点, 对其进行实时的监控, 那么这场悲剧也不会发生。因此一座桥梁是否能按时按质的完成, 同时避免施工施工的发生, 就必须加强桥梁施工中监测与监控技术, 尤其是对造价昂贵的太跨度桥梁, 监控措施是必不可少的。

随着交通事业的不断发展, 交通运输量和行车速度逐渐提高, 监测与监控技术不仅仅只是应用于桥梁施工过程中, 还可以对桥梁建成后期的日常维护起到关键性的作用, 提高了桥梁使用的安全性和长久性。因此, 可以在桥梁工程施工中, 根据实际情况, 在相应的位置预留桥梁长期监控点, 以便后期对桥梁进日常的维护和保养, 延长其使用寿命, 并为桥梁创造终身安全监测的条件。当然, 若想更好的监测和监控桥梁施工, 就必须不断引进先进的技术和设备, 对监测监控人员进行定期的专业技术培训。全面提高我国在施工中的监测监控技术, 促进我国建筑施工行业的快速发展。

2 结束语

由于科学技术不断发展与进步, 大跨度桥梁的设计建造日新月异, 致使桥梁施工过程中结构的受力复杂多变, 难以保证施工的质量。因此, 加强桥梁施工的监测与监控技术, 不断调整施工方案, 进一步确保桥梁施工的进度和质量安全。对此, 应该不断引入先进技术和设备, 督促监控人员不断的学习, 不断的完善自己, 全面提高监测与监控技术的应用价值, 促进我国桥梁行业的飞速发展, 保障国家和人们的生产财产安全。

摘要：目前, 我国现代化进程不断加快, 桥梁的建设也日趋现代化。因此, 加强桥梁施工的监测与监控管理, 提高监测与监控技术, 进一步确保桥梁施工的进度和质量, 为国家和社会做出该有的贡献。

关键词：桥梁施工,监测与监控技术,应用价值

参考文献

[1]夏文龙.桥梁施工监控与灰色系统理论的应用问题研究[D].中南大学, 2012.

[2]韩引.预应力混凝土连续刚构桥施工监控分析研究[D].西南交通大学, 2013.

[3]范鑫.自锚式悬索桥施工监控关键技术研究[D].昆明理工大学, 2013.

桥梁施工监测方法 篇9

关键词：钢结构,桁架桥,施工监控

0 引言

近年来, 随着全国经济的发展, 钢材产量和钢材品种的增多, 钢结构已成为了我国大型结构形式的重要组成部分, 特别是很多高层建筑和大跨径桥梁都采用了钢结构的形式。目前, 钢桥按主梁的结构形式来分, 梁桥可分为板梁桥、桁架桥和箱梁桥, 随着桥梁跨径的增大, 经济性的综合考虑, 对于公路桥来说, 在较大跨径范围内, 钢桥一般采用桁架桥, 尤其是下承式的桁架桥采用更多。

在公路级城市道路领域选用钢桁架桥有其特殊的优越性, 不仅可以适应当今快速、重载交通的需求, 而且钢桁架桥架设速度快, 可以保证中断交通的时间最短, 同时也为城市和公路增添了一道特别的风景线。

桥梁施工监测与控制是桥梁施工技术的重要组成部分, 纵观国内外工程, 由于施工过程中的控制不当而造成的事故屡见不鲜, 考虑到钢桁架桥梁结构的复杂性, 施工方法的多样性, 因此必须采取适当的施工控制手段, 才能保证结构在施工期间的安全和最终满足设计要求。在施工过程中, 如何解决钢桁架梁上弦杆的侧向稳定性问题, 如何考虑温度、杆件间拼装误差、整体线形等众多因素对结构受力的影响, 如何保证最终成桥结构满足设计要求等问题, 更加充分的指向了对于钢桁架桥梁在施工过程中的监测与控制的必要性。

本文主要对钢桁架桥梁在施工过程中的监测与控制内容及方法进行探讨。

1 工程概况

该桥主桥采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系, 节间长度6.75m, 主桁高度11m, 高跨比为1/7.36。两片主桁中心距为13.2m, 宽跨比为1/6.14, 桥面宽度为12m。

主桁上下弦杆均采用箱型截面, 截面宽度600mm, 高度均为640mm, 板厚16mm~32mm, 工厂焊接, 在工地通过高强度螺栓在节点内拼接。除端斜杆采用箱型截面以增加面内外刚度外, 腹杆均采用焊接H形截面, 最大板厚24mm。

结构立面布置图参见图1。

2 钢桁架桥施工监控理论

该桥的施工采用分阶段逐步完成的施工方法, 结构的形成必须经历一个较长的而又复杂的施工过程以及结构体系转换过程, 对施工过程中每个阶段的变形计算和受力分析是本桥结构施工监控中的最基本内容。施工监控的目的就是确保施工过程中结构的安全, 保证桥梁成桥线形及受理状态符合设计要求。为了达到施工监控的目的, 我方对桥梁施工过程中每个阶段的受力状态和变形情况进行详细的计算分析, 并进行预测、监测及控制。

通过前面施工控制影响因素分析, 结合本监控项目的实际情况, 选用闭环控制方法。闭环控制法可以按照性能最优的原则对施工误差进行纠正和控制, 使得误差已经发生的结构状态达到最优。

3 监控过程分析

3.1 仿真计算

本次计算主要针对主桥上部结构纵向受力体系进行。参照该桥设计文件及相关施工方案, 分析计算该桥施工过程中相关截面位移及应力情况。

采用桥梁结构计算分析专用有限元程序MIDAS Civil2011对该桥主桥上部结构建立结构离散模型, 共划分了578个单元, 223个节点, 计算几何模型见图2。

3.2 监控的主要内容

施工监控主要包括施工监测和施工控制两方面。施工监测是为施工监控提供必要的反映施工实际情况的数据和技术信息, 如已施工结构的变位、应力、温度监测;施工控制是根据监测结果与理论值的对比, 通过最优估计、实时仿真分析、状态预测、理想状态修正、状态调整等理论和方法, 对已建结构加以调整, 对未建结构加以预测, 以使结构最终达到理想线形和内力状态。

根据本桥的相关特点, 主要针对平面线形开展了如下的施工监测工作:

3.2.1 钢桁梁平面线形监测

平面监测通过施工测量控制网引入基点作为测点, 将精密全站仪架设在基点上, 反射棱镜至于下弦杆中心线上, 利用全站仪测量待测点的平面坐标, 并与理论值进行比较, 从而得出各阶段施工误差, 鉴于本桥的施工特点, 在桁架拼装及整体吊装上墩后均进行了平面线形测量。

3.2.2 钢桁梁竖向位移监测

钢桁梁竖向位移监测通过在下弦每个节点布设测点, 主要利用全站仪对节点坐标进行测量。

在施工过程中的精密监测与控制能及时并有效的达到对桥梁线形的控制作用, 以下为具体的线形数据:

①钢桁梁拼装完成时线形复测。

该桥拼装完成后的线形复测结果参见图3~图4:测量结果竖向线形最大误差3mm。拼装线形精度满足要求。

②钢桁梁吊装前线形复测。

该桥平面线形与竖向线形监测对比结果参见图5~图7。

测量结果平面线形最大误差4mm, 竖向线形最大误差2mm。拼装线形精度满足要求。

③钢桁梁吊装到位后线形复测。

该桥吊装到位后的线形复测结果参见图8~图9:测量结果竖向线形最大误差3mm。拼装线形精度满足要求。

为了了解施工时上下弦杆、腹杆、横梁等构件控制断面的应力状况, 以保证施工时桥梁的安全, 同时也为了与设计理论值相比较, 在此主要对弦杆及腹杆应力进行施工监测, 截面测点布置见图10。

下弦杆应力

钢桁梁吊装到位后下弦杆应力监测结果如表1所示 (截面1~4由小桩号到大桩号编号) 。正表示拉应力, 负表示压应力。下弦杆应力变化与理论值变化趋势一致, 且应力大小均小于规范允许值。

上弦杆应力

钢桁梁吊装到位后上弦杆应力监测结果如表2所示 (截面2~4由小桩号到大桩号编号) 。正表示拉应力, 负表示压应力。上弦杆应力变化与理论值变化趋势一致, 且应力大小均小于规范允许值。

斜腹杆应力

钢桁梁吊装到位后斜腹杆应力监测结果如表3所示 (截面1~4由小桩号到大桩号编号) 。正表示拉应力, 负表示压应力。斜腹杆应力变化与理论值变化趋势一致, 且应力大小均小于规范允许值。

竖腹杆应力

钢桁梁吊装到位后竖腹杆应力监测结果如表4所示 (截面1’~3’由小桩号到大桩号编号) 。正表示拉应力, 负表示压应力。竖腹杆应力变化与理论值变化趋势一致, 且应力大小均小于规范允许值。

(单位:MPa)

(单位:MPa)

(单位:MPa)

(单位:MPa)

4 总结

通过对该桥的施工监控, 简要整理了钢桁架桥梁的发展及现状, 分析对比了对于此类刚桁架桥梁的理论计算与实际施工过程中的线形及应力变化情况, 从中归纳整理发现, 通过科学的计算分析, 在实际工作中以计算数据为基础, 指导施工, 可以大大提高桥梁线形、内力与设计值的吻合度, 确保此类桥梁充分满足设计要求。

参考文献

[1]推布拉旺堆, 许长城.预应力混凝土桥梁承载力鉴定[J].中国高新技术企业, 2012 (01) .

[2]邱国阳, 徐骢.大跨高墩连续刚构桥荷载试验与评价[J].中国水运 (下半月) , 2012 (02) .

桥梁施工监测方法 篇10

桥梁结构健康监测系统主要包括:传感器子系统、数据采集子系统、数据处理和结构分析子系统、远程综合管理子系统。上述各部分共同构成一个有机的整体,每一部分不可或缺,其中数据采集子系统搭起了传感器子系统和数据处理分析子系统的桥梁,因此,数据采集子系统在整个监测系统中具有重大作用。与传统的桥梁检测方法相比,大跨度桥梁结构的健康监测系统传感器种类多、数量大、信号传输与存储的实时性要求高,这对数据采集系统的软硬件相应提出了很高的要求。

要实现大型桥梁的长期在线实时监测,大型桥梁结构健康监测系统的传感器子系统,必须能够较全面地获取桥梁结构的环境荷载、局部性态、整体性态等信息。桥梁结构所需要监测的内容主要有: (1)外部环境及荷载监测: 监测和记录能够对桥梁结构的受力状态、安全性、耐久性、完整性等产生影响的外部因素及其时间历程。主要包括风、温度、湿度和车辆等。(2)桥梁形状的几何监测: 监测桥梁整体结构以及各重要部位的静态位移、基础沉降、倾斜, 桥梁的整体线型变化等, 以保证桥梁结构在服役期内的适用性。(3)桥梁局部性态和整体性态变量监测: 监测桥梁构件以及整体结构在上述外部荷载作用下的响应。上述3个方面的监测内容基本上概括了桥梁服役过程中的安全性、耐久性、适用性评估等需要的外部荷载和结构响应。

1 传感器子系统对数据采集系统的影响

数据采集系统的设计与传感器的输出信号和监测变量的特征有关,主要体现在以下几个方面:

(1)传感器的输出信号特征直接决定了数据采集设备的选择。有的传感器可直接或间接输出模拟电压信号,其中部分模拟信号需要进行调理: ①低电压信号如集成式压电加速度传感器等的隔离、放大、滤波及去噪等; ②热电偶信号的隔离、放大、冷端补偿等; ③电阻式应变计信号的激励电压、全桥和半桥设置、隔离、放大、滤波及去噪等。有的传感器可输出数字信号,这类传感器通常内置A/D 转换模块, 其信号输出方式通常为遵循标准传输协议的数字信号, 如串口协议 RS-232、RS-485 等。有的的传感器输出光信号,如光纤光栅传感器, 该类型传感器由光纤光栅解调设备解调后,可输出不同类型的数字信号, 通过计算机标准接口, 如 RS-232 串口、网卡接口、并口等进入计算机。

(2)传感器输出信息量直接影响到数据采集系统传输方式的选择。一是系统中传感器总数,决定了和计算机直接相连的数据传输设备和传输方式的选择。二是单个传感器的采样频率, 其中产生连续模拟信号的传感器的采样频率取决于数据本身的动态特征和数据分析处理系统对数据的要求; 产生数字信号的传感器采样频率通常已设定好, 只需采集设备获取信号并传输即可。

(3)传感器的空间分布情况也决定了数据采集方案和传输方式的选择。大跨度桥梁结构的跨度通常从几百米到几千米, 为减少传输信号所受的干扰, 防止信号出现衰减失真等情况, 必须选择适当的数据采集方案和传输方式。

综上所述, 传感器的上述特征在对数据采集设备的分辨率、采样频率、精度、触发、同步采样、时钟频率、通道数等方面提出了要求。

2 数据采集系统的设计

设计数据采集系统,首先分析系统确定任务。对要监测的对象、要解决的问题进行调查分析, 确定系统的任务、技术指标等;其次系统总体设计。考虑系统硬件和软件的特点, 对部分既可用硬件也可用软件实现的功能(必须滤波、去噪等)进行分配;最后系统硬件和软件的设计。数据采集系统的硬件设计原则为:满足正常使用原则、较高性价比原则。数据采集系统的软件设计原则为:选择正确开发语言或平台、良好的运行稳定性、良好的操作性。

2.1 数据采集系统硬件设计

进行桥梁健康监测数据采集系统设计,有3种方式可供选择:(1)基于PLC的顺序逻辑控制系统;(2)基于DCS的大型控制系统; (3)基于PC的 DA&C 数据采集和控制系统。其中基于 PC的 DA&C系统硬件价格低、易使用、开放性强、通讯能力强、开发成本低廉,得到了广泛的应用。因此, 该形式的数据采集系统通常被用于桥梁结构的智能健康监测系统中。它有以下两种形式:一是基于板卡的集中式数据采集系统:其基本方式是采用数据采集卡进行数据采集,其优点是成本低,速度快, 缺点是可靠性一般, 同时布线费用较高。二是基于分布式的数据采集系统: 基本方式是采用基于现场总线如 RS-485(非严格)、CAN 总线、ProfiBUS、LonWorks总线等。优点是易维护、布线简单、可靠性高, 缺点是采样速度低、成本较高。

可见, 在上述两种系统中, 如果只采用一种方式或者不能满足采集需要或者可能造成系统资源不必要的浪费。因此, 在具体进行数据采集设备设计时应遵循与传感器信号特征相匹配的设计原则。对静态信号, 采用基于分布式的数据采集系统; 对于动态信号, 采用基于板卡的集中式数据采集系统。这样, 整个数据采集系统由两者相结合而成, 能够相互补充, 充分发挥各自优势。

2.1.1 动态信号数据采集硬件选择

对于加速度传感器测量的动态信号,应采用基于板卡的集中式数据采集系统来满足信号采集和传输的要求。数据采集卡是通过计算机内部的局部总线或系统总线来传输大量数据信息的。ISA、PCI 总线数据采集卡的传输率通常可以满足在非严格场合的要求。然而, 相对于严格的工业现场数据采集的需要, 基于PCI总线的数据采集卡仍然有很多缺点, 如机箱内部的噪声电平较高, 插槽数目不多, 机箱内无屏蔽等。而最新的PXI规范增加了专用定时和同步线、有关环境和 EMC的测试要求等。另外还存在 VME、VXI 等高性能总线技术, 由于其价格昂贵、规范严谨而全面, 常用于要求极其严格的工业场合, 因此在桥梁结构的数据采集系统中通常无必要采用。

综上所述, 在动态信号采集过程中,通常可以有基于ISA 、PCI总线和基于PXI总线两种数据采集系统可供选择, 具体可根据现场环境、系统功能要求、实施经费等因素来决定。

2.1.2 静态信号数据采集硬件选择

基于分布式的数据输入/输出数据采集系统不仅可以节省大量的电缆布线, 而且系统易维护并可提高整体可靠性; 该类系统中, 数据采集和传输设备通常依赖于现场总线设备, 常见的现场总线标准有较为通用的RS-485总线, 用于电力、冶金、机械等行业的ProfiBUS总线, 用于工业测控系统的CAN总线和LonWorks总线等。

RS-485总线, 其连接简单, 成本较低, 系统可靠性高。其抗干扰能力强、传送距离远。LonWorks现场总线, 它采用LonTalk 通讯协议, 每个节点都有信息处理和控制功能, 其支持如双绞线、光纤、红外光波、电力线、电话线等多种通讯介质, 最大传输距离为2 700m, 与 RS-485 总线相比, LonWorks 网络容易扩充和修改, 容错和检错能力可由软硬件同时完成。针对桥梁结构数据采集系统的特点, 上述两种现场总线标准均可供选用。

由于支持RS-485总线设备常见、价格较低、使用简单, 因此, 静态传感器信号的传输通常选用 RS-485总线网络即可; 在技术、经费等条件允许的情况下, 可选用LonWorks 或其他类型的现场总线和设备来采集和传输静态传感器信号。

值得注意的是:在选择具体设备时,还应考虑诸如模拟信号的输入范围、被采集信号的分辨率、模拟输入信号传输所需的通道数等因素, 若存在非标准信号, 还需要考虑采用前端信号调理设备。

采集后的数据传输通常可由传感器的信号线和现场总线等直接完成。但是在距离稍远不便于布线的一定范围内(如5～20 km), 无线网(WirelesNetwork)有着其他数据传输不可替代的作用, 在无线通信技术中, 基于跳频技术的计算机无线网具有抗干扰能力强、易于实现码分多址、安全保密、无须申请频率资源等特点, 近年来在计算机联网的各个领域都得到了广泛地应用。

2.2 数据采集系统软件

在基本硬件系统确定后,就需要进行数据采集软件的开发, 软件是数据采集系统的关键, 选择正确的软件系统可以最大限度发挥硬件的性能,有多种程序开发语言或软件开发平台可供选择。通常越低级的语言开发出的数据采集系统效率越高, 但开发技术复杂, 通用性较差。利用高级语言或软件开发平台进行数采软件开发通常较为简单易学, 程序通用性高、数据处理方式简单, 但程序效率较低, 常用于非严格场合。从低级到高级的开发工具主要有: 汇编语言、BASIC 语言、C语言、Visual C++开发平台、LabWindows/CVI 开发平台、LabVIEW开发平台。

Visual C++是数据采集系统常用的软件开发平台。LabWindows/CVI是一个完全的标准C开发环境,用于开发数据采集应用软件。而LabVIEW 是另外一种更易用的数据采集系统开发平台, 是世界上第一个采用图形化编程技术的面向设备的编译型程序开发系统。LabWindows/CVI和LabVIEW为专门的数据采集开发平台, 目前广泛用于中小型数据采集系统开发, 其完全可以满足桥梁结构的数据采集软件开发工作。此外, 当前产生于测控领域的虚拟仪器技术正是将高性能模块化硬件作为系统平台, 与灵活的软件技术结合在一起, 建立起强大的基于计算机的数据采集解决方案。这种技术克服了传统数据采集不够灵活等一些缺点。通常情况下, 数据采集系统的开发平台可选择LabVIEW; 在系统传感器数量较多、系统稍复杂的情况下可以采用 LabWindows/CVI 进行开发。

3 数据采集系统的的网络化

随着互联网技术的迅速发展, 桥梁健康监测系统与网络通讯技术相结合成为一种趋势。网络技术的发展,使得桥梁健康监测实现远程硬件管理、远程数据管理等功能成为可能。网络技术与桥梁健康监测的结合,可以将所有传感器数据的管理和使用工作、部分现场的非实时的数据分析工作和部分结构安全评价工作在远程的计算机终端进行。这种结构系统更加有利于提高数据对象信息应用的时效性, 科研人员和工程技术人员即使不在控制现场, 也可以通过网络随时了解现场的控制系统运行情况和系统参数的实时变化, 并可根据具体情况通过网络在客户计算机上对在控制现场运行于服务器计算机的控制系统发出命令, 及时调整现场控制系统运行状况, 从而达到远程控制的目的。这在桥梁结构健康监测工作中具有重要的现实意义。

远程监视和控制需要依赖于上述数采软件的网络编程支持。首先, 在Visual C++中进行网络通信编程有三种方式:直接使用 Winsock API、使用 WinSock 控件、使用Microsoft Foundation Class Library 中提供的 CSocket 和 CAsyncSocket 类中的成员函数。这3种方法完全可以满足实时的网络数据采集需要。其次 , LabWindows/CVI在网络通讯和数据交换方面提供了4个函数库: 动态数据交换库、TCP 库、Active X 自动化库和 DataSocket库。最后, LabVIEW提供了三种网络通讯方法:(1)TCP和UDP编程,这种方法编程较为复杂。(2)DataSocket 通讯,可以保证网上的实时高速数据交换。(3)Remote Panels技术,不适于大量数据的远程传输。

另外, 在网络访问模式方面, 有两种主要模式可供选择, 一是 Client/Server 模式, 这种模式客户机需要安装专门的软件, 面向特定的用户, 客户机维护升级不方便。另外一种是 Browse/Server 模式, 这种模式无需在每台计算机上安装专门的软件, 面向不特定的用户, 客户机无需维护和升级。

目前主流的数据采集开发平台均提供了强大的网络开发工具, 使得基于因特网或高速局域网的桥梁数据采集系统的远程监视和控制方案成为可能。通过网络可以保证远程实时访问现场服务器, 随时了解现场的监测系统运行情况和系统参数的实时变化。

4 结论

本文着重对数据采集子系统的设计和实现进行研究。首先分析桥梁结构健康监测系统中传感器子系统的构成、特性和对数据采集系统的要求; 提出了数据采集系统设计需考虑传感器子系统的特征、输出信号特点。然后,分析数据采集系统硬件设备和软件平台的选择原则,给出了适宜桥梁结构健康监测的数据采集硬件设备和软件环境。根据系统的复杂程度, 软件系统一般基于LabWindows/CVI或LabVIEW开发。

参考文献

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[2]乌晓光,徐祖恩.大型桥梁健康监测动态及发展趋势.长安大学学报(自然科学版),2003;23(1):39—42

[3]韩志宏.大型桥梁健康监测与监测系统设计研究内蒙古公路与运输2006;(2):41—43

[4]张启伟.大型桥梁健康监测概念与监测系统设计同济大学学报2001;29(1):65—69

桥梁施工监测方法 篇11

关键词：公路桥梁,大跨度预应力混凝土,施工监测监控技术

随着我国建设事业的不断发展,桥梁建设也得到了迅速发展,同时,桥梁的运营安全也成了引人关注的重要问题。为了保证桥梁结构的可靠性、耐久性和行车舒适性,在大跨度预应力桥梁施工过程中对其进行监测监控,是保证其施工质量的重要手段。

1 预应力管道摩阻测试

测试采用的试验装置如图1所示。

2 应力测试

将应变计埋设于混凝土结构中设定的位置上,当结构受力产生变形时,应变计会随之同步变形,安装在应变计内的钢弦,其自振频率也相应变化,通过钢弦频率测定仪读取该频率,便可由预先标定的数据,求得结构被测部位的应变值,继而通过混凝土的弹性模量便可得到混凝土结构的应力。

3 工程实例

天津市某高架桥分上、下行两幅,采用整体式布置,按规划宽度一次实现,横向桥宽20m。

主桥上部结构为6跨一联双幅预应力混凝土变截面连续箱梁,联长181m,箱梁截面为单箱单室,梁高2m。主桥分为三段施工,施工工艺采用满堂支架施工法,其中一个施工梁段为3跨连续双悬臂梁,总长达到107m。为保证该施工段的施工质量和安全,对其施工过程进行监测,取得了较好的测试结果。限于篇幅,本文只介绍预应力张拉阶段的施工监测,这一阶段的施工监测是整个监测研究的重点。

3.1 摩阻系数测试

该工程箱梁采用C50混凝土,预应力束采用Φs15.2mm钢绞线,强度标准值fptk=1860 N/mm2,弹性模量Es=1.95×105 N/mm2;采用OVM15-12锚具及其配套的张拉设备,预应力筋布设管道采用金属波纹管。试验选择箱梁两腹板各一束钢绞线作为测试对象,测试用压力传感器采用2 000k N的GMS型钢弦式锚索测力计。待箱梁混凝土强度达到85%时,进行张拉测试。试验采用一端张拉,分6级张拉至2 000k N。

摩擦系数μ值按最后一级拉力值计算,对于本试验一端张拉的实际情况,取x=107 m,θ=2.47 rad,k=0.0015,相对摩擦损失σl2/σcon取为实测结果。而实际预应力张拉施工时采用两端同步张拉,这就使x和θ均只有一端张拉的一半,按前面计算所得μ值,可推算实际施工时,在箱梁中部的最大预应力摩擦损失值。有关试验数据见表1。

从表中实测结果可以看出,摩擦系数μ低于规范[2]规定值,表明管道形成工艺良好,能满足设计要求。

3.2 箱梁截面边缘混凝土法向应力测试

待纵向预应力束张拉施工完成后,进行箱梁体内纵向应力测试。由于该施工梁段的不对称性,选择3个跨中截面和4个支座截面作为关键测试截面,如图2所示。C-C、D-D、E-E和F-F截面处箱梁顶板布置7个钢弦式应变计,底板布置3个应变计,其余截面处箱梁顶、底板各布置3个应变计。通过测试各应变计的频率变化,可计算得到各关键测试截面处梁体混凝土顺桥向应力的变化值。计算中用到的测试时刻混凝土的弹性模量由施工单位提供,为3.24×104MPa。具体测试结果见表2。

注:1.工况1为箱梁混凝土浇注后,预应力筋张拉前;工况2为预应力筋张拉后;2.表中数值受压为正,受拉为负。

从实测结果可以看出,预应力张拉在梁体中产生了相应的应力,混凝土应力值处于合理的范畴,未出现异常情况,满足规范[2]规定的应力限值要求,预应力张拉达到了预期效果。由于预应力的作用使梁段产生变形和起拱,致使部分梁段脱离支架模板,所以严格地讲,测量所得箱梁梁体的应力变化除预应力筋作用外,还有部分箱梁自重作用的影响。

3.3 箱梁变形测量

全部纵向预应力束张拉完毕后进行箱梁变形的观测,所使用的仪器为精密水准仪。测量截面的选择沿纵桥向共9个测量截面,计4个支座截面、3个跨中截面和2个悬臂端截面。每个测量截面沿横桥向布置3个测点。实际测量时有个别测点损坏,但每个测量截面的有效测点不少于2个。经整理所得各测量截面变形的平均值见表3。

注:表中数值向上为正。

从表中可知,预应力作用使梁段产生了变形和起拱,且无超出设计范围的异常变形。

4 结语

通过本次监测及分析,总结出预应力混凝土梁桥监测技术的关键技术和指导意义:一是顺桥纵向预应力束摩擦损失(管道摩阻)的测试,推算出实际摩擦损失;二是控制截面的应力测试,跟踪观测梁体的开裂情况,以保证桥梁结构的施工安全和施工质量;三是监测桥梁在各工况下的变形值,以保证合理的施工预拱度,避免重大偏差,从而实时的指导施工。合理地控制这三点,对施工质量的保障和提升具有重要意义,进而促进我国桥梁事业的发展。

参考文献

【1】JTJ041-2000公路桥涵施工技术规范[S].

【2】GB50010-2002混凝土结构设计规范[S].

【3】徐君兰.大跨度桥梁施工控制[M].北京:人民交通出版社,2000.