特大型桥梁（通用10篇）
特大型桥梁 篇1
在大型桥梁施工中, 人员、设备、材料的前期准备直接影响到整个工程能否顺利开工。前期准备工作的完善, 能给整个工程带来事半功倍的效果。这里主要谈谈施工总体部署中前期准备工作即设备人员动员周期和设备、人员、材料运到现场的方法。
1 人员动员
接到中标通知书后, 施工单位应利用三天时间进行施工总动员, 主要内容为:讲述施工合同段的施工概况及工程特点、施工总体计划、工地规划与注意事项等。明确工期目标、质量目标、强化工期、质量意识和安全环保意识。强调施工合同段高起点、高标准建设的具体要求, 做好前期技术准备工作及设备调遣准备工作。
根据施工项目的规模派遣先遣人员到场 (10人至100人不等) , 在接到中标通知书后五天内进驻, 进场后应立即进行首级控制网、加密网复测及临时结构加工准备等工作, 并联系材料购置、水电线路网布设、场地布置、电子信息系统布设等为临时工程和主体工程的顺利开展创造良好条件, 同时处理好与当地政府及附近居民的关系。后期主要施工人员应按照劳动力计划分批如期到场, 并尽快展开工作面, 确保后进场人员进场后即可满负荷工作。
开工前, 项目将细化施工总体计划, 建立完整人员组织机构、质量自检体系与防风防台等相关应急防护措施, 完善已有“专业队管理制度”。尽早做好工地规划, 完成开工报告, 提前转至外业施工阶段。
施工动员应逐级进行, 普及全体职工, 营造和谐环境, 确保参加建设工程人员以饱满的热情和高昂的士气, 按期、优质地完成各项施工任务。
2 机械设备动员
根据施工进度, 机械设备分期分批进场, 并根据实际情况随时增加, 首批施工前期使用的机械设备, 应在开工前半个月内进驻现场。
首批设备需配备测量仪器、起重吊机、货船、临时栈桥搭设设备、搅拌站、发电机等, 进场后迅速投入工作。其余施工设备均按计划提前半个月进场, 各种型钢板材物资、机械设备 (如钻机、钢筋加工设备、张拉设备、吊梁机、砼拌合楼、发电机、砼输送泵、挖掘机、塔吊) 等, 应计划要求满足不同阶段的施工需要。
3 人员、机械设备及材料进场的方法
施工方根据业主的要求和施工进度, 人员、物资材料及机械设备将分期分批进入现场, 并依据实际情况随时随地调整加强。第一批施工先遣人员和部分先期使用的物资材料及机械设备, 采用陆路和水路运至施工现场, 施工船舶通过水路直达施工现场待命。
后期施工人员、物资材料及机械设备根据工程需要陆续进场。后续人员可乘坐公共交通工具分批到达, 物资材料及机械设备将视不同情况通过陆路或水路运送到位。
成立项目部物资机材室, 由机械工程师负责现场物资的使用计划与采购及设备的进场、管理、使用、保养、维修工作。
项目经理部在合同签订后14天内编制机械设备和物资进场计划报业主和监理工程师审批。在收到监理工程师签发的开工令前, 保证投标书所列机械设备按监理工程师指令进场, 以保证工程顺利开工。若监理工程师发出了变更指令, 应按照监理工程师的变更指令执行。
对进场机械设备与物资进行检查验收, 凡验收不合格的机械设备与物资, 不得投入使用。另及时调遣合格机械设备和物资进场, 以满足工程需要。
进场的机械设备做到类型齐全、配套完整, 规格型号匹配, 进场时间及数量与施工进度相适应使用过程中使用其他机械状况应能满足工程要求。
对主要设备 (如砼设备、起重机、桩基设备、钢筋加工设备、架桥机、预应力张拉设备、起重设备、测量仪器、试验检测设备等) 进行现场组装、调试、试运行, 并做好各项运行记录, 确认各项状态良好, 方可投入施工生产。现场设机械维修班, 负责各种设备维修、保养, 保证运转正常。
施工前期准备工作的顺利完成, 将给整个工程的进行带来保障, 给工程能够如期、优质、安全的完工创造必备的条件。
摘要：在大型桥梁施工中, 前期的施工部署对整个工程都起着重要的影响, 本文只要谈谈如何做好施工前的准备工作。
关键词：人员,设备,材料
特大型桥梁 篇2
特大桥梁供配电施工时序探讨
该文分析了特大桥梁供配电工程供电和配电的`特点,结合黄埔大桥工程的实施案例,详细阐述了中压电能传输系统施工时序合理安排对特大桥梁供配电工程的重要性.实践证明,供配电工程施工时序的合理调配,是特大桥梁工程施工质量、进度、造价控制的一个重要环节.
作 者：谢光秋 Xie Guangqiu 作者单位：广州珠江黄埔大桥建设有限公司,广东广州,511434刊 名：城市道桥与防洪英文刊名：URBAN ROADS BRIDGES & FLOOD CONTROL年，卷(期)：“”(1)分类号：U445关键词：特大桥梁 供配电 中压电能传输 施工时序 探讨
特大型桥梁 篇3
一、铁路特大桥梁温度应力概述
混凝土是桥梁施工的主要施工材料，混凝土需要各种砂石材料按照严格的比例结构完成配比。在完成混凝土的浇筑工作后，混凝材料可能会在空气温度与湿度的影响下出现一定的水热变化。此外，由于特大铁路桥梁属于大型施工项目，它的整体规模较大，所以混凝土浇筑层通常都很厚，水热变化也会随着混凝土的厚度发生相应的变化，导致内外出出现明显的温度差异，这也就是混凝土施工过程中存在的温度应力问题。在出现温度应力的初级阶段，温度变化对于混凝土路面的影响并不严重，但是随着时间的不断推移，在外界作用和内部温度应力的共同影响下，混凝土内部的抗拉强度将逐渐失去对温度应力的控制和阻挡能力，这时就会导致桥梁路面出现裂纹、破损等问题，给后期的工程维护和维修带来巨大的不便。
另外，通过大量的工程经验可知，在对特大桥梁工程进行后期维护的过程中，养护温度也会导致出现一定的温度应力。比如在后期维护的温度较高时，混凝土的弹性模量就会出现快速的增长，但是为了将这种增长控制在一定的范围之内，防止对工程质量造成影响，就一定要通过相关的施工措施尽量将温度调低。在这个过程中，养护温度的升高将会与控制温度的不断降低形成一种反差，这种内外温度所差生的应力也是影响混凝土施工水平的重要原因之一。可见，减小混凝土内外层的温度差异，将温度应力控制在合理大范围之内是非常必要的。
二、温度应力计算系统的使用
（一）温度应力检测装置的构成
由于混凝土层的厚度以及温度变化的不可控制性，通过人为的方式控制混凝土的温度应力是非常困难的。近些年来，随着科学技术的不断发展，人们逐渐计算机技术应用到混凝土温度应力的控制当中，生成了全新的温度应力控制系统。比如在丰台桥梁厂建造的某次桥梁工程中，就使用了20kb存储量的AT89C52，单片机以及AT29C040大容量存储器以及其它各种硬件组织设置了温度应力检测装置。在后来的施工过程中，又逐渐兴起了DSI8B20温度传感器、手持式转储机、以及更加专业的计算机温度应力检测软件。
随着计算机技术的普及应用，温度应力监测计算机软件技术的使用更加普及和普遍。这项应力检测系统主要由DS12887终端电子程序、大容量的存储程序、专业的数据处理程序以及其它各种自子程序共同组成。在进行使用的过程中，工作人员需要注意收集数据的间隔时间，为了保证结果的准确性，每一个时间点都需要重复采收5次样本，并将这5次所得出的平均值作为最终的采样值。在完成采样和计算总结之后，将这些温度数据值确切的对应到具体的时间点上，并利用AT29C040大容量存储程序进行数据收集。
（二）温度应力检测系统的应用价值
使用温度应力检测系统，施工人员可以对混凝土箱梁中各个检测位置的温度及进行持续性的检测和监控，并在此基础上生成准确的混凝土内部结构温度变化曲线图。这样一来，施工人员就可以明确当前的位置的水熱变化情况，并在此基础上提出合理的温度应力控制的建议。同时所得到的温度应力数据情况也可以为今后同种类型的特大类型桥梁施工提供借鉴和指导，帮助有效的节省工程进度以及不必要的工程花费。
值得注意的是，为了保证温度应力监测系统所得到的数据的准确化，施工人员一定要在承混凝土施工层的中心平面位置全面、平均的分布测量点。同时为了确保所得到的温度就是混凝土内部真是的应力情况，施工人员在进行测量时，一定要注意将监测设备的温度误差降到最低，在日常生活中需要进行频繁的数据系统及设备的维护。在混凝土的温度达到最高值之前，需要每间隔2个小时进行一次温度检测。在最高值出现之后，混凝土的温度逐渐下降，并逐渐趋于稳定，这时需要每间隔4小时进行一次温度值的检测。检测时间通常需要持续5-7天，在这之后可以将适当的降低监测频率。
三、混凝土温度应力监控的施工要求
为了将温度应力所产生的不良影响降到最低，除了要准确的使用温度监测系统之外，还要相应的提高施工人员的工作能力和水平。
首先，在进行混凝土材料选购和配比调节的过程中，施工人员应该充分明确桥梁施工的目的和意义，并准确的预测桥梁的承受能力，适当的调节各种材料的比例结构。为了确保材料配比的合理性，需要进行严格的材料质量检测工作，尤其要注意控制混凝材料的含水量。
其次，在接下来的混凝土建筑环节，施工人员需要对混凝土浇筑地点的其它材料，比如钢筋构架、预埋件等进行细致的检查，这样可以将后期维护中出现问题的可能性降低，节省开销。
施工单位应该定期组织施工人员参加施工技术培训活动。提高施工人员浇筑混凝土的能力以及使用全新的温度监测技术的能力。同时，为了有效的规范施工人员的工作行为，施工单位应该制定严格的施工技术规范，并对施工人员的施工行为进行全面的监督。比如，在施工过程中，需要严格按照工程设计的要求，并遵从相应的厚度、方向等顺序进行混凝土的浇筑，浇筑过程应该尽量保持连续，否则浇筑层内的温度差异情况将有可能加剧，导致混凝土层内部出现更加严重的温度应力问题。另外在进行施工的过程中，施工人员需要及时的清理混凝土浇筑面及附近的杂物和积水，避免对施工质量造成影响。
最后，为了将混凝土中的温度应力降到最低，施工单位应该不断引进全新的施工技术，尽量加大在这一方面的成本花费。除了引进先进的技术之外，还要注意吸纳更多的专业人才。现如今，随着智能化技术的不断发展，工程软件中的科技含量也在逐渐提高。比如智能化数字传感器技术以及各种先进的数据技术等都已经在土木工程的施工中发挥出了巨大的作用和价值。
结语
综上所述，铁路特大桥梁的施工量近年来逐渐增加，对于混凝土温度应力的控制与调节是保证工程质量和桥梁使用安全的关键性技术之一。为此，相关工作人员一定要提高相应的温度应力监测技能，并严格按照工程规范进行施工，将温度应力所引发的桥梁使用风险降到最低。
浅谈大型桥梁施工监控方法 篇4
大型桥梁的施工监控方法的近年来, 大跨度连续梁桥的施工控制已逐渐被工程界所重视, 已研究发展出了多种施工控制法。从对施工中误差的处理来看, 目前施工控制方法主要有三种:开环控制、反馈控制及自适应控制。
1.1 开环控制法。
开环控制方法是单向性的, 只在施工前, 根据理想的成桥状态求得每个施工阶段主梁的位置和索力。在施工过程中, 并不根据结构的反应来改变施工的参数, 该法没有控制误差和修正误差的功能。
1.2 反馈控制法。
反馈控制方法是一闭环控制, 它要求对施工状态与理想状态之间的误差进行及时纠正, 而纠正的措施和控制量的大小是由误差反馈计算所决定的。对斜拉桥而言, 主要控制措施是调整斜拉索的初张力和新增梁段的预拱度。该方法并没有分析产生误差的原因, 将各种误差综合在一起处理。
1.3 自适应控制法。
自适应控制是在反馈控制的基础上, 加上一个误差识别过程。当结构的实测状态与理论状态不相符时, 分析误差产生的原因, 根据该原因重新调整计算, 使模型的输出结果与实测结果相一致。该方法目前被认为是最好的施工控制方法。
2 自适应控制法在灵江大桥的应用
2.1 概述。
灵江特大桥, 由于规模庞大、结构体系复杂及施工过程漫长而富于变化, 对施工误差的正确处理是确保施工过程安全及合理成桥状态的关键。因此, 将采用目前最为先进的自适应方法进行该桥的施工控制, 采用自适应方法进行施工控制。该方法是在闭环反馈控制的基础上, 再加上一个系统参数识别过程, 是一个预告-施工-量测-计算-参数识别-分析-修正-预告的循环过程。即在施工过程中, 比较结构测量的受力状态与模型计算结果, 依据两者的误差进行参数调整 (识别) , 使模型的输出结果与实际测量的结果相一致。利用修正的计算模型参数, 重新计算各施工阶段的理想状态, 按反馈控制方法对结构进行控制。这样, 经过几个工况的反复识别后, 计算模型就基本上与实际结构相一致了, 在此基础上可以对施工状态进行更好的控制。施工控制流程如图1所示。
2.2 施工监控内容与关键技术。
大跨桥梁施工控制是一项系统工程, 目的是保证桥梁在施工和运营阶段的线形和内力都符合设计要求。一般包括如下五个部分内容:
(1) 设计复核。在桥梁主体结构施工之前, 有必要对设计成桥状态、特别是施工过程各工况进行复核, 确保设计的合理性。以了解设计意图, 明确结构的受力特性, 使施工监控测点的布置做到有的放矢, 为施工控制打好基础。
(2) 施工组织审查及安全性分析。对于现代大跨桥梁结构, 其施工方法较传统有相当大的改进, 一般都采用自架设体系法施工。施工工艺的复杂性不仅给施工本身带来了难度, 而且对施工过程的安全和对结构力学性能也产生重大影响。作为施工控制工作的一部分, 在上部结构正式施工前, 要对施工组织进行详细审查, 对施工方案的安全性进行分析, 如悬浇挂篮的安全性分析、高墩0#块施工支架的安全性分析等。
(3) 施工初始状态确定。分段施工桥梁施工的初始状态的确定是设计和施工监控的一项重要内容。大跨连续梁桥施工一般是采用分阶段逐步完成的施工方法。由于我们已知的是施工结束后桥梁的形态, 为到达成桥的线形和受力状态, 必须确定一与设计成桥状态相应的合理施工初始状态。对于连续梁桥主要是立模标高 (预拱度) 。确定施工初始状态的方法很多, 主要有正装法、倒拆法、无应力状态法及正装迭代法。
(4) 结构变形、应力及稳定性的控制。施工过程中对结构变形、应力及稳定性的控制是施工控制的核心。跟随施工过程, 对各关键工况的应力、标高及温度进行监测, 以掌握各工况下结构的实际反应, 并同理论预测值进行对比, 对预测与实测之间的误差进行认真分析, 找到误差原因, 提出处理措施。使以后各节段采用的施工参数更加合理, 预测的结构反应更加符合实际情况, 最终使预测同实测相一致, 从而达到控制的目的。
(5) 成桥后回访监测。作为本施工监控工作的一个重要部分, 就是桥梁建成后进行回访性监测, 掌握桥梁建成后一段时间内的应力及标高等的变化情况, 以对桥梁的使用性能及安全性作出合理评价。针对上述的监控工作内容, 基于目前的技术水平, 有以下关键技术值得深入研究和重点解决:a.桥梁结构的线形控制;b.桥梁结构的应力控制;c.斜拉索索力监控;d.箱梁的稳定性控制;e.桥梁结构的温度效应监控。
3 施工监控方案
3.1 桥梁线形控制方案。
对于现浇施工的混凝土桥梁, 其线形调整主要是通过设置合理的预拱度来实现的。因此, 线形控制的关键在于分析预拱度的组成以及确定各组成的取值。
预拱度的设置主要考虑支架主体结构变形、模板变形、温度效应等。
3.2 线形监测。
(1) 主梁标高测量:用精密水准仪测量, 在每个节段端部设5个测点, 分别布置在箱梁翼板、腹板顶。每阶段、每一工况均进行标高测试, 测量时间选在一天中温度变化最小的时候, 即凌晨0点和6点之间; (2) 主梁轴线位置测量; (3) 测量主梁线形标高随温度的变化情况。用精密经纬仪测量施工过程中箱梁轴线偏位, 以修正各施工节段立模轴线。
3.3 应力及温度监控方案
3.3.1 应力测试内容:
(1) 主梁测试截面选取每个0号块两端部、中跨1/4截面、跨中截面、边跨1/4截面、边跨1/2截面, 共11个断面。 (2) 墩柱截面应力测量:在索塔的关键受力截面布置应变传感器进行测量。 (3) 温度测量:包括工地气温和主梁温度测量。气温的测量主要是为了掌握工地气温变化的规律, 以修正立模标高;梁的温度用性能优良的热敏电阻, 主梁温度测量断面与应力测试断面相同。在箱梁断面布置温度传感器进行温度梯度测试, 测点位置分别位于箱梁跨中及端部的顶板、底板、腹板。
3.3.2 应力监测方法。
采用钢弦式应力计对混凝土桥梁结构的应力进行测试, 通过测量测点应变换算应力值。对于钢弦式应力计, 是利用传感器内腔中钢弦频率的变化来反映被测物体的应变。钢弦式应力计的输出信号为钢弦的振动频率, 其与应变的关系如式 (1) 。
对于混凝土结构, 采用钢弦式应力计测得的是总应变, 其包括了非应力应变成分, 要得到被测位置的真实应力, 必须准确扣除非应力应变。而非应力应变又因测量对象及测量位置的不同而异。其应力测量的计算公式如下:
式中, 为荷载作用下被测结构测点的应力;E为被测结构材料的弹性模量;Á为应力计直接测得的应变, Á为各非应力应变成分的总和。
3.3.3 应力测点布置。
。根据计算结果, 最终确定应力测点的布置方案。应力测点布置的基本原则是:把握重点、确保精度。
3.3.4 应力监测工况。
(1) 分阶段施工控制性工况的测量; (2) 每隔一段时间定期测量。 (3) 测试工作在温度较为恒定时进行, 同时须进行温度的测试。
3.3.5 应力监测传感器的安装。
(1) 每个传感器安装前后都须对传感器进行测量, 确保已安装的传感器的稳定、可靠; (2) 采取可行措施对传感器的数据线、电源线进行固定, 确保各类布线的有序性、整齐性; (3) 对各传感器及其引线均进行编号, 建立各传感器的信息档案, 确保测试结果与测量位置的对应关系。
4 拉索索力监测与控制
斜拉桥成桥恒载内力分布的好坏是衡量设计优劣的重要标准之一, 合理的成桥状态当属塔梁在恒活载作用下弯曲应力小且均匀。索力的大小决定了斜拉桥的内力分布和线形, 因此, 施工过程中对斜拉索索力的准确测量与控制非常重要。
4.1 测量方法。
采用环境随机振动法进行斜拉索索力的测量, 即通过测量斜拉索的振动基频, 反求拉索索力。
4.2 测量工况。
对索力测量工况的安排如下: (1) 斜拉索每次张拉后; (2) 悬拼施工时, 悬臂前端的拉索; (3) 每施工完一定节段后, 对已施工的各斜拉索的索力进行测量; (4) 不同季节条件下, 测量拉索的索力随温度的变化情况; (5) 施工过程中, 出现与施工组织设计不符的工况时; (6) 当拉索索力的测量值与理论值之间的误差超过控制标准时。
5 控制目标与精度
线形、内力及索力等的施工控制精度符合现行的施工技术规程及设计要求。
(1) 拉索索力:施工过程5%;成桥3%;
(2) 箱梁模板制作安装精度要求按施工技术规范有关条文执行。
6 结论
按照上述施工监控方法, 对灵江大桥进行了施工监控, 经过监控, 该桥受力、线形均处于有受控状态, 满足设计要求, 达到了预期的效果。为其他类似工程提供借鉴。
摘要：本文以台州灵江大桥施工为背景, 通过对该桥在施工过程中采取的施工监控方法的介绍, 经过监控, 该桥施工处于受控状态, 各项指标均达到设计预期效果, 达到了监控的目的。
大型桥梁工程施工质量管理措施 篇5
在中国交通基础设施建设的新形势下,本文论述了大型桥梁建设过程中的工程质量管理特点,并提出新时代的质量管理需要坚持可持续发展的.质量观,坚持系统化、制度化以及全员参与的质量管理方法.
作 者：杨林 作者单位：贵州国道公路工程有限公司,贵州,贵阳,550001 刊 名：中国新技术新产品 英文刊名：CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年，卷(期)： “”(10) 分类号：U4 关键词：桥梁工程 质量管理
特大曲线桥梁施工测量方法研究 篇6
伴随国民经济的快速增长, 经济建设对公路铁路运输提出了更高的要求, 其中“高速、安全”显得尤其重要, 为满足这些要求, 公路铁路建设就应具有更高的技术指标, 同时为控制成本及尽早取得投资回报, 合理的缩短工期已成为事实。这种工期短、任务重的情况促使建设者去寻找高效、精确的施工放样方法。传统的桥梁墩台施工放样——偏角法﹑导线法﹑长弦偏角法, 都有不同程度的弊端。全站仪在工程建设中的推广使用给施工放样带来巨大的工作效率与方便。运用全站仪的坐标放样功能, 可以依据设计院所交付的线路设计资料与导线点, 建立大地坐标系或局域相对坐标系, 将整个结构物线形尺寸纳入该坐标系, 在该坐标系下建立合理的施工控制网, 精心测量﹑平差计算出控制网上各控制、点的坐标, 准确计算出各墩台的中心坐标, 桩基中心坐标或决定结构尺寸的主要点坐标, 并采用另一计算法复核无误后, 现场即置全站仪根据控制网上的控制点, 直接输入坐标, 放样所需点位。
二﹑坐标计算
桥梁在曲线上的布置有两种情况:一种就是桥梁仅位于同一条曲线上, 则坐标系的建立只要以曲线的起始点为原点, 曲线的切线为某一轴线建立坐标系, 则不会影响结构物坐标计算的繁简程度, 一种就是桥梁同时位于两条曲线上时, 此时建立不同的坐标系对于我们计算过程的繁简有着重要影响。特大桥梁在两条曲线上的布置形式有两种。一是反向的S形曲线, 另一是C形同向曲线。其坐标的建立分别如下图所示:
(一) 计算过程
当坐标系和施工控制网建立完善后, 则重点对桥梁基础、墩台中心的坐标进行计算。
不论桥梁是正交布置, 还是斜交布置, 关键要准确计算出墩台中心里程中心点的坐标和切线方位角。目前, 我国公路与铁路多采用统一的缓和曲线与圆曲线布置形式。其计算过程如下:
1﹑依据曲线要素及设计资料, 计算出曲线上五大桩的坐标 (XZ H, YZ H) (XH Y, YHY) , (XYH, YYH) , (XHZ, YHZ) , (XJD, YJD) ;
2﹑计算出各墩台中心里程中心点的坐标 (X0, Y0) ;
3﹑计算某墩台中心里程点的切线方位角β, 法线方位角γ, (若为斜交桥, 设斜交夹角为θ, 则需修正, 即γ= (β±90) ±θ为横桥向的墩台轴线方位角, 视桥梁的实际布置取正负号) ;
4﹑沿法线方位角γ, 计入桥梁的偏心距E以及预偏心E′, 计算 (E+E′) 在X轴、Y轴上的分量 (△X, △Y) 。由于曲线上的桥梁均为外偏, 按本文所建立的坐标系, △X和△Y正负分象限如下:
第一象限:△X为+, △Y为-
第二象限:△X为-, △Y为-
第三象限:△X为-, △Y为+
5、计算出墩台的中心坐标 (X, Y)
X=X0+△X
Y=Y0+△y
6﹑依据各墩台中心坐标、切线方位角β和法线方位角γ以及结构尺寸关系, 计算出所需要点坐标。
(二) 各步骤计算方法
在建立的坐标系内, 以上述图中第一象限内为例, 各墩台中心里程中心点坐标 (X, Y) 和切线方位角β计算方法如下:
1﹑墩台在ZH和HY间的缓和曲线上时
X=XZH+ (L-L5/4R2L02)
Y=YZ H+L 3/6R L0
β=L2/2RL0
2﹑墩台在圆曲线上时, 按以二两种计算方法计算
(1) 、根据Z H点的坐标计算
X=Xzh+ (Rsinβ+m)
Y=YZH+[R (1-cosβ) +p]
β=L0/2R+L/R
(2) 、计算出内移后的圆心O的坐标 (X0, Y0) 后, 再计算曲线上所求里程点的切线方位角和坐标, 公式如下:
X0=XZ H+m
Y0=YZ H+R+p
β=L0/2R+L/R
X=X0+ (R+E) s i nβ
Y=Y0+ (R+E) c o sβ
3﹑墩台在YH和HZ间的缓和曲线上时
X=XHZ-△x′cosa-△y′sina
Y=YHZ-△x′sina+△y′cosa
其中:△x′=L′-L′5/40R2L02
△y′=L′3/6RL0
β=a-β′=a- (L0/2R+L′/R)
上述式子中:L——缓和曲线上任意一点到ZH点的曲线长
L′——缓和曲线上任意一点到HZ点的曲线长
R——曲线半径
m——切垂距
p——曲线内移距
L0——缓和曲线长
β0——缓和曲线偏角, β0=L0/2R
α——曲线的转向角
E——圆曲线内移距
对于其他象限各曲线上坐标计算, 与上述公式相同仅根据实际改变有关项的正负号即可。
三﹑现场施工放样
坐标经计算复核无误后即可按下步骤在施工现场进行施工放样:
1、选择通视合理的三个控制网点安置全站仪, 执行放样功能。
2、对准后视点后, 输入置镜点、后视点坐标, 按Enter键确认后视方向。
3、输入放样点坐标, 按Enter键, 则全站仪自动计算出前视方向与后视方向的夹角和距离。
4、转动望远镜到0°00′00″, 并指挥移动光学棱镜, 确定方向。
5、执行全站仪的测距功能, 确定放样点位置。
6、再置镜于另一控制点, 按上述步骤放样复核同一点位, 只要操作正确, 一般差值在5mm以内, 此时不再更动。若较差, 大于5mm。且小于20mm, 则取两次放样点连线的中点作为施工放样点。
四﹑结束语
曲线上特大桥梁的施工放样按传统的方法, 内外业的工作量较大。这样有时不能满足一些工程的要求, 且效率低下。利用全站仪采用坐标放样, 既提高了放样精度和工作效率又避免了放样误差的积累。因此, 全站仪不但在公路铁路的勘察设计中发挥着重要作用, 也越来越多的在工程施工中应用, 且效益显著。
参考文献
[1]日本索佳 (SOKKIA) 株式会社.索佳SET210, 510, 610全站仪说明书.2001
[2]钟孝顺, 聂让, 贺国宏.测量学.北京:人民交通出版社.2001
特大型桥梁 篇7
1 桥梁健康监测技术的作用与意义
桥梁在服役过程中受环境、荷载因素影响, 强度和刚度随着时间的增加而降低, 从而会影响行车安全, 更会使桥梁的使用寿命缩短。目前, 桥梁的长期检查主要还是定期的人工检测。但定期人工检测的局限性较多:不能及时发现间隔期内的损伤;结构的某些部位人难以到达;工作量大、费用高。在结构布局和规模都十分复杂的大型桥梁上仍沿用传统的桥梁外观检查、养护、维修程序以及常规的局部检测, 显然已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途径作出系统的评价。建立和发展某种能够提供整体和全面的全桥结构检测和评估信息的监测系统, 随时了解大桥结构的承载能力和安全储备, 对保证大桥运营的安全性和耐久性都是十分必要的。
桥梁监测可以为控制大型桥梁的运营风险和维护管理、补强加固和减灾防灾提供决策依据, 并为验证结构分析模型、计算假定和设计方法提供反馈信息。现代工业成就已为大型桥梁的健康监测提供了强有力的技术支持。
随着传感器技术、数据传输技术、计算机硬件软件技术、信号分析技术、人工智能技术等的迅速发展, 人们开始基于计算机自动的、能连续甚至实时监测的桥梁监测系统。桥梁健康监测就是应用现代传感和通信、网络技术, 实时监测桥梁在各种环境、荷载等因素作用下的结构响应, 及时发现桥梁的损伤与质量退化, 为桥梁维护、管理决策提供可信的依据[3]。
2 桥梁健康监测技术的研究与应用
自20世纪50年代以来, 桥梁健康监测的重要性就逐渐被认识, 但受技术手段缺乏的限制, 在应用上一直未得到推广和重视。近年来, 随着大跨径桥梁的轻柔化及形式与功能的复杂化, 这项技术成为国内外学术界、工程界的研究热点。20世纪80年代中后期以来, 许多国家都在一些已建和在建的大跨径桥梁上进行了有益的尝试:英国在总长522 m的三跨变高度连续钢箱梁桥Foyle桥上建立了最早且较完整的监测系统之一, 实时监测大桥运营阶段在车辆与风载作用下主梁的振动、挠度和应变等响应, 同时监测环境风和温度场。建立了健康监测系统的典型桥梁还有美国主跨为440 m的Sunshine Skyway斜拉桥、英国主跨为194 m的Flintshire独塔斜拉桥以及加拿大的Confederation桥。我国自20世纪90年代起也在一些大型重要桥梁上建立了不同规模的桥梁结构健康监测系统, 如香港的青马大桥、汲水门大桥和汀九大桥以及内地的虎门大桥、徐浦大桥、江阴长江大桥、南京长江二桥、芜湖长江大桥等的施工阶段就开始安设传感设备, 以备将来运营期间的实时监测等。
目前, 根据监测目的与项目的变化, 桥梁监测的内容主要有如下几个方面:1) 环境监测 (包括温度、湿度、有害气体等) 。主要目标在于监测桥梁所处的物理化学环境, 从而为随后的桥梁耐久性评估提供原始数据。所使用的传感器有:电阻式温度计——记录温度、温差时程历史;湿度计——记录环境的湿度;酸性气体监测仪——监测桥梁周围空气中的CO, CO2, SO和Cl-的浓度;酸碱度 (pH值) 传感器——测量桥梁周围水体中的pH值;钢筋锈蚀监测装置——监测钢筋、钢材锈蚀前后的电位变化, 准确预测锈蚀的发生、发展情况。2) 几何监测。监测桥梁各部位的静态位置和静态位移, 以确保结构在使用期内的正常使用。所使用的传感器有:位移计、倾角仪、全球定位系统GPS (Global Position System) 、电子测距仪等。3) 荷载监测 (包括风载、地震荷载及交通荷载等) 。目的在于记录桥梁经受的各种可变荷载及其历程, 解决可靠性评估中的荷载监测问题, 也为结构的自诊断分析提供荷载数据。可供选择的传感器有:风速仪——记录风向、风速历史, 以风频率谱的形式出现在随后的数据处理系统中;动态地秤——记录交通荷载流的时程历史, 以交通谱的形式出现:强震仪——记录地震作用:摄像仪——记录车流情况、交通事故情况等。4) 结构静、动力反应 (效应) 的监测。监测桥梁在恒载、风载、地震荷载及交通荷载作用下的反应, 以及在温度、不均匀沉降等作用下的反应, 解决可靠性评估中的效应监测问题, 同时, 也为自诊断系统提供模式样本及结构反演分析的原始数据。常用的传感器有:位移计、倾角仪——记录结构的静动力变形及转角、支座和伸缩缝的静动力相对位移历史;应变传感器——记录结构的静动力应变和应力, 与数据处理系统连接后可得到构件疲劳应力谱;拉压力传感器——记录主缆、锚杆、吊杆的张力, 桥梁支座反力以及预应力筋锚头、锚具的压力;位移、速度拾振仪及加速度计———记录结构在动载作用下的位移、速度及加速度反应谱。5) 结构材质监测。利用现代无损检测技术对桥梁的结构材料如混凝土、钢材等的强度及损伤情况检测, 解决可靠性评估中的抗力检测问题。常用的手段有超声、电位差、电磁法、射线法、声发射法等。由于这项检测内容所用的仪器大都不能嵌入基体结构中使用, 而且技术复杂, 检测时间地点不定, 故只宜作为前几项监测的补充, 并在整个智能系统自动引导下手工进行。当然, 目前已研制成可在智能桥梁系统中使用的强度、损伤传感器, 如利用声发射原理及“凯色效应” (注:声发射的“凯色效应”, 即材料受荷后有了声发射信号, 若卸载后再重新加载, 在荷载未达到前面所加荷载之前, 就不会有声发射信号, 即声发射具有不可逆性。基于这一原理, 即可对结构的受荷历史及材料损伤、强度变化情况进行监测) 制成的传感器, 正引起人们的极大关注。
3桥梁监测技术的发展方向
桥梁结构健康监测不只是传统的桥梁检测技术的简单改进, 而是运用现代传感与通信技术, 实时监测桥梁运营阶段在各种环境条件下的结构响应与行为, 获取反映结构状况和环境因素的各种信息, 并由此分析结构的健康状况、评估结构的可靠性, 为桥梁的管理与维修决策提供科学依据。因此, 新一代的桥梁健康监测系统应该具备自动实时的桥梁结构损伤识别和状态评估的能力构建桥梁健康监测系统的关键问题同时也是最难解决的问题是:如何根据安装在桥梁上的传感器系统采集到的桥梁静态与动态数据来分析评估桥梁的健康状况。因此, 桥梁健康检测研究与应用包含了3个方面的内容:1) 可靠而长期连续性工作的传感器的选择与安装、定位;2) 数据的长距离传输、误差噪声的分析消除以及海量数据的存贮、管理, 并实现网络共享;3) 对采集的数据进行处理分析, 对桥梁的健康状况进行实时分析评估, 并作出状态及预警报告。目前, 最大的难点集中于第三个方面。
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特大型桥梁 篇8
当前, 随着桥梁建设项目的增多, 在施工过程中桥梁施工事故也在不断增加。桥梁工程属于建设周期时间长、涉及内容广泛的工程项目, 如果在建设过程中不采取积极有效的管控措施, 一旦在建设过程中发生事故, 那么后果不堪设想。
2 项目施工阶段的风险分析
与其他土建工程相比较, 我国对桥梁施工阶段风险控制发展较慢, 在施工阶段, 对风险控制产生的因素研究不够全面。因此, 桥梁建设要获得可持续发展, 在施工阶段实施风险控制是当务之急。在施工过程中大型桥梁的建设非常复杂, 随着施工阶段的不断变化, 在整个施工过程中都会有众多条件诱发风险因素, 其中不可预见的因素比较多。具体而言, 风险因素的主要来源体现在两个方面, 即自然因素和人为因素。在桥梁的施工阶段, 自然因素主要体现在施工过程中地质、气候、地震、水文等方面;而人为因素体现在施工操作失误、违规操作、施工方法错误等, 这些风险因素往往在实际的施工过程中, 会牵涉施工技术质量风险、施工监控风险和施工方案等风险[1]。
3 工程概况与施工阶段的风险评估
本工程项目为双塔单边混合式斜拉桥梁工程, 总跨径为1.45km, 属于双向6车道高速公路桥梁, 设计速度为100km/h, 桥面宽度为40.00m, 设计荷载属于公路Ⅰ级。在施工阶段中对其的评价是施工技术含量高、标准高、环保高、协调度高, 属于“四高”工程。
3.1 完善风险评价体系
按照桥梁施工阶段的特点, 完善相应的风险指标体系, 具体如图1所示。
3.2 建立评估因素的矩阵
在评估风险体系的技术上, 需要建立评估风险因素的矩阵。本工程采用的评估因素矩阵是层次分析法, 该方法的诞生是20世纪80年代美国学者提出的, 属于一种定性以及定量分析相互结合的分析方法, 在实践过程中, 它可以把无量化的风险按照大小的顺序排列, 将其有区别地划开。
3.3 工程实例风险评估
通过结合以往的施工经验与数据, 还特意邀请了做过大型桥梁项目工程的专家参与调查分析, 通过回收的问卷情况, 进行综合比较, 对得出的数据进行计算, 结果如表1、表2所示[2]。
通过建立各个层次间的判断矩阵, 能有效计算存在风险因素的权重。通过以上分析可知, 大型桥梁在施工过程中, 产生的主要风险因素的顺序为:施工技术的质量风险→施工产生的风险→桥梁结构自身风险→施工方案的风险→监控施工风险→管理风险→施工环境风险→材料质量风险→机械设备风险→不可抗拒的风险。
4风险控制
在实践过程中, 通过对大型桥梁风险评估研究, 能有效计算各种风险值大小, 进而在施工过程中, 针对各种因素目标加以控制。在对桥梁风险控制阶段, 要取得良好的控制效果, 必须要从多个施工方面入手, 结合项目实际情况综合分析。本文主要结合工程特点分别从人为风险与自然风险两大因素对施工段风险进行有效控制[3]。
4.1 自然风险因素控制
环境产生的风险以及不可抗力引起的风险, 以及大型桥梁自身的风险, 属于自然因素引起的风险, 以下对自然因素风险进行分析。
4.1.1 环境风险
一般情况下, 环境风险因素涉及的内容非常多, 其中体现比较突出的是施工过程的水文条件、气候条件、地质条件。因此, 在桥梁施工前期需要对施工现场的地质、水文、气候条件进行调查, 并且有计划地按照工程地质、水文、气候的调查结果进行专题研究, 然后再根据设计施工方案组织施工。同时, 还需要对施工区域的地质稳定性进行观测, 以保证施工顺利进行。
4.1.2 不可抗力风险
在桥梁施工阶段, 不可抗拒的风险因素主要来自于台风、地震、火灾等自然因素。因此, 在建设过程中, 需要针对以上自然因素采取专项的组织计划。就地震灾害而言, 在桥梁建设的过程中, 可以通过增加桥梁的抗震等级设计进行应对, 同时对地震结果与地震安全性的专题研究成果进行复核, 在必要的条件下, 进行适当的补充安全性评价以及现场勘察。风险因素主要取决于自然条件的影响, 因此在施工过程中必须要采取预防措施。
4.1.3 自身风险
桥梁的自身风险一直以来都是固定因素, 主要体现在桥梁的施工过程中, 施工技术难度系数大、施工要求高, 就现行的技术规范很难处理该方面的问题, 在施工过程中缺乏的是专项技术, 因此需要更多学习国外的先进技术。因此, 对桥梁自身的风险因素, 需要做好风险划分, 以便有针对性地处理。同时, 在设计阶段, 一定要选择专业的设计单位, 才能在源头上降低风险系数[4]。
4.2 人为风险因素控制
针对人为因素的风险控制, 首先需要做好人员的管理, 才能在一定程度上控制人为因素引起的施工风险、技术质量风险、施工方案风险、施工管理风险等[5]。在施工过程中, 要控制好人为风险, 必须要做到以下几点:
1) 严格管控项目招投标工作, 对施工单位以及施工人员的资质进行审核, 选择专业的施工队伍与施工人员进行施工;
2) 积极组织施工管理人员、施工技术人员进行施工技术、风险知识等内容的培训;
3) 做好施工动态的监控;
4) 在施工过程中, 严格按照施工规范与施工设计要求施工, 同时要做好风险防范措施;
5) 严控施工技术质量, 在施工过程中, 尽量采用成熟的施工方式与施工工艺, 同时对施工用料进行严格管理, 并在施工过程中做好质量监督与验收;
6) 及时对关键施工环节的风险进行控制;
7) 大力宣传安全制度, 加强对施工人员安全培训;
8) 在施工阶段, 需要建立施工段的风险预警以及应急预防预案体系, 当有重大事故发生时, 需要立即采取专项处置措施进行处理。
5 结语
总而言之, 在大型桥梁的施工过程中, 风险因素会随着施工项目的变化而变化, 因此, 在施工过程中, 必须根据工程项目的特点, 做好人为因素以及环境因素方面的风险控制, 并且还需不断地对施工人员进行风险意识培训, 从而最大限度地降低事故的发生率, 促使施工工作顺利进行。
摘要：将大型桥梁工程施工阶段风险控制作为研究对象, 分别从施工阶段的风向分析、工程概况的风险评估、大型桥梁施工阶段的风险控制 (自然风险因素、人为风险因素) 几方面, 探讨了大型桥梁施工阶段的风险控制, 以供参考。
关键词：大型桥梁,工程,施工段,风险控制,研究
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大型桥梁工程施工质量管理措施 篇9
“八五”以来, 我国公路建设得到了突飞猛进的发展, “20世纪80年代是中国桥梁的崛起期, 20世纪90年代是中国桥梁的腾飞期, 中国桥梁建设从此开始了黄金时代。”从南浦大桥到苏通大桥, 从汕头海湾大桥到润扬大桥, 我国以其令世人惊叹的桥梁建设规模和发展速度以及位居各种桥型跨度排行榜前列的突出成就进入了世界桥梁大国之列。在交通基础设施建设规模不断扩大, 建设速度不断加快的同时, 工程质量特别是重点工程的质量水平也在不断稳步提高。
先后建成了一批高质量、高技术含量的交通工程项目, 京津塘高速公路、沪宁高速公路江苏段等项目获得国家优质工程奖。南京长江二桥、江阴大桥先后荣获“鲁班奖”, 江阴大桥还荣获了国际桥梁协会首届尤金·费格奖。交通系统在总结一系列交通基础设施建设管理工作经验的基础上, 广泛吸收国内其它行业和国际上的先进建设管理经验, 积极改革基础设施建设管理体制, 引进竞争机制, 逐步推行了招投标制、工程监理制、项目法人制和合同管理制, 形成了初步适应市场经济条件的建设管理体制;大力推进了质量法规建设, 使公路交通基础设施建设的质量有法可依;强化了交通基础设施建设市场管理, 建立了资质资信登记制度、招标文件审查制度、开工报告审批制度、资格预审制度以及项目监理制度等;依靠科技进步, 通过开展联合技术攻关, 推广应用新技术、新设备、新工艺和新材料, 解决了一大批影响工程质量的关键技术和管理问题。交通基础设施建设工程质量总体上取得令人满意的成绩。
1 我国大型桥梁建设存在的问题
交通基础设施工程, 包括大型桥梁工程建设中, 仍然存在一些问题有待进一步研究解决, 例如极个别工程质量低劣, 发生严重质量事故, 给国家和人民生命财产造成了重大损失, 同时也损害了交通行业的整体利益。中国工程院院士、我国著名桥梁与结构专家项海帆教授在对我国桥梁建设发展赞叹的同时, 对部分桥梁工程建设中存在的质量问题深表忧虑:一是桥梁美学问题。大桥作为标志性建筑物, 美学要求越来越高, 这就要求桥梁设计师与建筑师合作, 在设计中重视桥梁的美学价值和景观功能, 使人们在通过大桥时能得到美的享受。二是设计创新问题。现今部分桥梁设计缺乏创新, 经济指标差, 设计不合理造成浪费和不安全问题。三是设计施工留下的质量隐患对工程耐久性的损害问题。四是建材市场存在的以次充好、假冒伪劣问题, 以及施工监理和质监制度存在的漏洞和不正之风等问题。
2 大型桥梁工程的质量管理
质量是工程的灵魂, 质量的优劣不仅直接关系到工程本身功能与价值的实现, 而且也直接影响到工程所在区域社会经济发展和人民群众生活, 影响到一个企业乃至一个行业的声誉。质量管理是一个复杂的系统工程, 涉及到质量管理的组织机构、质量保障制度的建立与完善、施工过程中的指挥与协调、现代监理体制的推广实施以及新技术、新设备、新材料、新工艺的推广应用。
建立严格的质量管理体系, 实行全员质量
管理责任制工程质量管理与控制是一个系统, 它由核心子系统与支撑子系统构成。其核心子系统包括业主 (建设方) 、设计、施工、监理四个主体共同组成的质量管理与控制系统与技术支持系统组成。支撑子系统包括地方各级的配合支持系统、质量监督系统、纪检监察系统和档案管理系统。业主、设计、施工、监理是大桥建设项目的四个重要方面, 每个方面的质量管理都是整个大桥工程建设质量管理的重要组成部分。
一桥四方既有横向上的独立责任, 也有纵向上的相互制约监督的连带责任。业主是大桥项目的法人, 负责大桥建设综合质量的管理、控制、检查、验收, 对国家和人民负责, 对项目投资的股东负责。其他三方是大桥建设质量管理的直接责任者, 从宏观上讲, 在设计寿命内对大桥质量负终身责任, 从微观上讲, 它必须将质量管理贯穿于建设过程的每个环节、每道工序、每个岗位。科学完善的制度是质量管理的保证。用规章制度进行质量管理与控制, 可以促进质量管理工作系统性、持续性地展开, 避免因人员、组织机构变化可能造成的影响。在工程建设中, 根据工程进度和工程中不断出现的新情况、新问题, 先后制定、修改完善了一系列的质量管理规定、办法, 主要包括:
大桥工程招标投标管理、施工监理质量管理、现场施工管理、建设技术与管理创新, 文明施工与施工安全、廉政建设、资料档案管理等六大类近百种制度文件。
3 加强技术交底工作, 夯实施工质量
技术交底是施工生产管理中一项极为重要的措施, 其目的是使参与施工的每一位人员, 明确本工程特定的施工条件、施工组织、具体技术要求和有针对性的关键技术措施。施工每一道工序前必须做好技术交底工作, 做到施工人员任务明确, 心中有数。大型桥梁施工过程中要求项目进行技术交底时决不能流于形式, 要细化到具体工艺和措施。同时施工单位必须配备高素质的技术人员充分了解图纸的设计意图, 对施工中的难点、特殊安装工程等编制有关专项技术方案, 并在施工过程中对施工技术进行有效的监督, 督促专业施工员把好施工技术关, 在技术上保证施工进度, 施工质量的落实。
4 采用带案招标, 优选工程方案
所谓带案招投标就是投标企业按照业主招标的要求, 带着施工技术方案参加招投标。带案招投标对业主来讲, 既扩大了范围, 集思广益, 选择和优化施工技术方案, 又降低了建设风险, 提高了工程建设的可行性和安全性;对于施工单位来讲, 能够给投标者更大的展示企业自身实力的空间;为强强联合提供了一个广阔的平台, 充分发挥投标企业及其联合体的技术、人员、设备优势, 密切设计、施工间的联系;也增强了投标人的质量风险和责任意识, 调动了他们在施工过程中采用先进技术和装备、确保工程安全和质量的积极性, 使企业真正成为技术创新的主体, 促进科学技术向生产力的转化。
4.1 严格物资材料采购, 保证工程材料质量
建筑物资材料是工程建设的基础和保障, 大型桥梁工程建设中, 既有一般性的可从国内市场购买的建筑物资材料, 也有需进行国际采购的特殊材料。在物资材料采供上实行了两个制度, 一是全面招标制, 二是准入制。按照全面招标制和供应厂商准入制的要求进行。全面招标制规定, 凡是每批次材料采购总价超过了30万元, 必须进行公开招标;特殊材料即使不足30万元也要公开招标, 在具体操作中, 对普通材料由承包人在业主监督下自主招标采购, 特殊材料则由业主招标采购, 对重要的国内材料则由业主和承包方联合采购。
4.2 建立统一的试验、测量中心, 为质量管理提供科学依据
试验和检测机构是每个施工、监理单位必须配备的基础机构, 在以往的工程建设中, 通常都是由监理单位自主建设。
5 大力组织技术攻关, 开展科技创新, 提升工程质量
科技创新和技术进步是工程质量进一步提高的重要手段, 是交通基础设施建设强有力的技术支撑。大型桥梁工程涉及的技术面非常广泛, 建设过程中会遇到各种各样的技术管理难题, 且部分问题国内外均缺乏成熟经验可供借鉴。组织技术攻关, 开展技术借鉴和科技创新, 依靠科研和专家, 是攻坚克难, 不断提升工程质量的重要举措。
6 结束语
总之大型桥梁工程仅仅依靠直接从事工程项目的业主 (建设单位) 、设计、施工和监理的力量是远远不够的, 必须依靠社会力量, 借助相关资源, 调动各方面积极因素, 形成技术创新的合力, 才能顺利完成建设一流精品工程的神圣历史使命
摘要：在中国交通基础设施建设的新形势下, 本文论述了大型桥梁建设过程中的工程质量管理特点, 并提出新时代的质量管理需要坚持可持续发展的质量观, 坚持系统化、制度化以及全员参与的质量管理方法。
关键词：桥梁工程,质量管理
参考文献
特大型桥梁 篇10
结构安全 (健康) 监测 (Structural Health Monitoring, 简称SHM) 指利用现场的无损传感技术, 通过包括结构响应在内的结构系统特性分析, 达到检测结构损伤或退化的目的。
结构安全监测技术大致经历了三个发展阶段:第一阶段以结构监测领域专家的感官和专业经验为基础, 对诊断信息只能作简单的数据处理;第二阶段以传感器技术和动态测试技术为手段, 以信号处理和建模为基础, 在工程中得到了广泛的应用;近年来, 为了满足大型复杂结构的安全诊断要求, 进入了以知识处理为核心, 数据处理、信号处理与知识处理相融合的智能发展阶段。
2 结构安全监测系统的构成、过程
2.1 结构安全监测系统的构成
结构安全监测系统一般包括传感器系统、数据采集和分析系统、监控中心以及实现安全评估功能的各种软硬件, 是集结构监测、系统识别和结构评估于一体的综合监测系统。如图1所示, 首先用先进的传感测试仪器、高精度全站仪等设备对桥梁在施工荷载作用下的各种响应进行监测;然后对监测到的各种数据信息进行分析处理, 结合结构模型等先验知识对结构进行诊断, 分析结构安全状态;最后对桥梁结构的安全状态进行评价, 并确定科学的施工决策。
2.2 结构安全监测系统的监测过程
大型桥梁施工阶段安全监测是指通过某些测试方法对结构的特征参数, 例如应变、变形、温度、挠度等进行测量, 将测定值与结构设计正常工作时的数值进行比较, 以此判别结构的工作状态是否正常。它只对结构施工过程中的安全状况进行评判, 便于对结构的工作状态进行预测、预报。根据桥梁的实际特点, 以及桥梁刚构的力学特征, 恰当地选择监测参数、测点以及监测周期, 然后把结果和计算 (预测) 结果相验证, 在计入误差和变量调整后由设计人员分析以后每阶段乃至竣工后结构的实际状态, 预告今后施工可能出现的状态, 并预报下一阶段当前已安装构件或即将安装的构件是否出现不满足强度要求的状态, 以确定是否在本施
工阶段对可调变量实施调整。整体工作流程见图2所示。
3 结构安全监测系统的监测内容
3.1 钢筋锈蚀及构件缺损监测
3.1.1 钢筋锈蚀
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三方面。其一, 钢筋锈蚀直接使钢筋截面减小, 从而使钢筋的承载力下降, 极限延伸率减少;其二, 钢筋锈蚀产生的体积比锈蚀前的体积大得多 (一般可达2～3倍) , 体积膨胀压力使钢筋外围混凝土产生拉应力, 发生顺筋开裂, 使结构耐久性降低;其三, 钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降。
3.1.2 构件材料缺损
桥梁构件材料缺损状况是指桥梁各部分结构及各构件材料、裂缝、变形位移等缺陷的严重程度。它是衡量桥梁技术状况的主要指标, 也是评价桥梁施工过程各分部分项工程合格与否的重要参数。混凝土中常见的缺陷有裂缝、碎裂、剥落、蜂窝、空洞、环境侵蚀和钢筋锈蚀等。桥梁构件材料缺损状况检测常用的方法有:目视检查、超声波探伤技术、声波检测法及雷达检测技术等。
3.2 位移及挠度监测
无论采用什么施工方法, 桥梁结构在施工过程中总要产生变形 (挠曲) , 并且结构的变形将受诸多因素的影响, 极易使桥梁结构在施工过程中的实际位置 (立面标高、平面位置) 状态偏离预期目标, 使桥梁难以顺利合拢, 或成桥线性形状与设计要求不符, 所以必须对桥梁实施控制, 使其结构在施工中的实际状态与预期状态之间的误差在容许范围之内、成桥线性形态符合设计要求。
3.3 强度长期监测
混凝土强度检验是工程质量控制的重要环节, 也是结构安全鉴定的主要项目。混凝土强度的实体检测方法可分为非破损法和局部破损法。混凝土无损检测技术是指在不破坏混凝土结构构件的条件下, 在混凝土结构构件原部位上对其混凝土强度和缺陷进行直接定量检测的技术。国内外混凝土强度的检测方法主要有回弹法、超声—回弹综合法、钻心法、拔出法以及无损与其它半破损方法相结合等方法。其中回弹法、钻芯法及超声波法在实际检测中应用最为广泛。
3.4 混凝土应力长期监测
桥梁结构在施工过程中以及成桥状态的应力情况是否与设计相符合是施工监测要明确的重要问题。通常通过结构应力的监测来了解实际应力状态, 若发现实际应力状态与理论 (计算) 应力状态的差别超限就要进行原因查找及调控, 使之在允许范围内变化。结构应力控制的好坏不像变形控制那么易于发现, 若应力控制不力将很可能会给结构造成重大危害, 严重者将发生结构破坏。
3.5 温度监测
温度对于桥梁结构的施工安全状态影响较大, 温度监测主要包括大体积混凝土浇注过程中水化热温度监测及日常温度监测。
3.5.1 水化热温度监测
随着材料的更新, 施工技术的进步, 预应力混凝土连续箱梁的跨径越来越大, 对于采用悬臂现浇工艺施工的箱梁, 其在桥墩附近的节段的底板厚度也越来越厚, 大跨径预应力混凝土箱梁的墩顶段底板厚度一般都超过了1.0m。同时, 箱梁采用的混凝土设计强度较高, 一般都超过50MPa, 属于高强混凝土, 相应单方水泥用量较多, 水化热引起的混凝土内部温度较普通混凝土要大, 有可能因混凝土的内外温度差和温度变形较大而造成混凝土硬化后的表面裂缝, 这种情况已经引起了桥梁工程界的重视。
3.5.2 日常温度监测
温度变化相当复杂, 包括季节温度、日照温度、骤变温度、残余温度等, 而在原定控制状态中又无法预先知道温度的实际变化情况, 所以在控制中难以考虑。通常是将控制理想状态定位在某一特定温度下, 从而将温度变化对结构的影响相对排除 (过滤) 。一般是将一天中的温度变化较小的早晨作为控制所需实测数据的采集时间。但对季节温度和桥梁体内的温度残余影响要予以足够重视。
3.5.3 监测方法
在需要温度监测的部位布置温度测点, 通过预埋温度传感器的方式监测水化热温度。日常温度可采用温度计测量。
4 结构安全监测的关键技术
4.1 传感器选择及优化布置
4.1.1 传感器的选择
大型桥梁工程结构通常都具有体积大、自振频率低的特点, 而且, 除非是在强震情况下, 否则结构的震动响应水平一般都比较低。因此, 结构安全监测系统的传感器必须能够在低频范围内工作, 而且还必须具有一个较宽的动力性能量测试范围。概况起来, 选择适宜的结构安全监测系统的传感器应从: (1) 兼容性; (2) 结构; (3) 性能; (4) 测量方式等方面加以考虑。
4.1.2 传感器优化布置
在整座桥梁所有自由度上安置传感器是不可能也是不现实的。因此, 就出现了传感器的优化布设问题。通过尽可能少的传感器来获取最可靠而最全面的桥梁安全状况信息, 就是优化布设的目的。在这方面已经有许多人做了有效的研究工作, 给出了各种不同的传感器优化布置的数学模型。主要方法有: (1) 模态动能法; (2) 有效独立法; (3) 奇异值分解法; (4) 模型缩减法; (5) 遗传算法; (6) 振动试验模态分析法。
4.2 数据采集及处理
对于桥梁结构的安全监测系统而言, 数据采集是实时在线而且长期进行的, 因而必须采用自动化数据采集装置, 工作流程一般为:传感器将量测的非电量转换成容易量测的电量后, 通过模/数转换, 将数字量直接输入到计算机中。数据采集硬件系统配合相应的软件系统组成一套数据采集系统。一套数据采集系统可以将试验员测试阶段和试验数据整理阶段合而为一, 实现快速、多点、自动测量和记录试验数据。
数据管理系统的主要功能是实现对桥梁结构工作状态监测过程中所获取数据的存储和管理, 通过该系统可进行数据的修改、删除、查询等操作。桥梁结构安全监测数据库的性能直接影响到整个监测系统使用的方便性与可靠性。
4.3 监测系统的长期维护
大型桥梁施工阶段结构安全监测是一个非常复杂的系统工程。因为桥梁施工阶段结构安全监测是长期的实时在线监测, 现场的恶劣环境对于监测系统的各种硬件设备、数据通讯与采集都是严峻的考验。虽然不能苛刻要求用于安全监测的一起设备具有与被测的桥梁结构一样长的寿命, 但是必须认真考虑这个问题, 使消耗较大的安全监测系统真正发挥其作用。
国内外已建的桥梁监测系统, 在传感器等硬件设备的保护、维护等方面都或多或少存在一定的问题, 有的是无人维护、有的是应传感器等硬件设备的损坏、失效而导致整个系统的瘫痪。
5 结语
实际桥梁设计理论和施工技术的不断进步使得桥梁跨度不断有新的突破, 结构形式也日趋复杂, 作为生命线工程中的桥梁监测和评估工作显得尤为必要和急迫。随着大跨度桥梁在交通运输中占据日益重要的地位, 建立与之相适应相匹配的桥梁施工监测与评估系统成为桥梁界研究的热点之一。本文根据大跨径连续刚构桥的施工控制的特点, 探讨了各种主要参数对结构内力和变形等方面的影响, 在其他桥梁施工控制中可以借鉴使用。
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