桥梁施工监控综述

桥梁施工监控综述摘要：随着现代化的进程越来越快，桥梁的建设也越来越现代化，桥梁结构也越来越复杂，为了保证桥梁结构安全、提高施工质量，必须在整个施工过程中采用各种手段对桥梁结构进行监测与控制。本文深入地探讨了监测与监控技术在桥梁施工及事故分析中的应用，详细的阐述了桥梁施工监测与监控对于降低桥梁事故发生率，提高桥梁施工安全性等方面的重要作用。关键词：桥梁施工；监测；控制一、前言近几年来，国内的交通运输量增长速度惊人，许多跨度桥梁应运而生，在这当中悬索桥最引人注目，比如青马大桥，虎门大桥。悬索桥的跨度大，造型优美，材料节约，已经逐步成为了桥梁建设的重要选择。桥梁跨度自几百米至三千余米，跨度不断增大，其柔性也相对增大，对风的作用也特别敏感，很多国家都曾发生过一些桥梁垮塌事件，导致比较严重的后果。为了确保桥梁结构建设的安全，必须要充分了解它的变形以及受力的具体情况。当桥跨结构出现变形和应力时，监测工作就显得非常重要了。由于桥梁建设的技术相对较为复杂，并且要求也非常高，所以在施工的过程当中必须要控制好它的质量，同时也要避免出现裂缝等问题，以确保施工安全性。因此，做好桥梁施工过程当中的监控工作是具有重要意义的。本文根据以往的桥梁建设以及相关的研究资料，主要研究了几种桥梁监测监控的具体方法以及具体要求，从而提出相关的监控依据，可以更好地提高桥梁建设的监控水平，更好地确保桥梁建设的质量。二、桥梁施工监控的重要性桥梁施工监测与控制是桥梁施工技术的重要组成部分，它以设计成桥状态为实现目标，在整个施工过程中，通过实时监测桥梁结构的实际状态和环境状况，获得桥梁结构的实际状态与理想状态的差距，运用现代控制理论对差异进行识别、调整、预测，使桥梁施工状态最大限度的接近理想状态，从而保证桥梁结构在施工过程中的安全，最终达到桥梁结构成桥状态，满足设计和施工规范要求。桥梁施工监控不仅是桥梁施工技术的重要组成部分，而且也是实施难度相对较大的部分。对于不同体系、不同环境、不同施工方法、不同建设材料等的桥梁，其施工监控技术要求也不尽相同。1.避免桥梁事故发生桥梁建设最重要的一个环节就是安全保证。桥梁建设的安全需要依靠桥梁施工监测和监控作为保证，为提高桥梁建设的安全可靠性，就要加强对施工控制重要性的认识。施工监控不只是桥梁建设中的安全系统，也是监测桥梁后期使用过程中安全耐久性的一个综合系统，因此对桥梁施工的整个过程实施监测和监控是非常有必要的。建立桥梁施工监测和监控系统，就可以在各施工阶段，采取监测手段获得桥梁结构变形及内力有关数据，进而对桥梁施工进展进行掌控。在桥梁施工的各个阶段，应该利用监测手段全面的监测结构的真实内力以及变形情况，若监测值与计算预计值具有较大的差距时，施工不能进行下去，应该停止，并且进行必要的检查，查出误差产生的原因，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。位于加拿大的魁北克桥，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。分析其中的原因就是因为桁架太长直接导致中间的下弦杆承受了非常大的压力，引起了下弦杆不再稳定，导致了全桁架损害严重。如果在加拿大魁北克桥建设施工中，如果有必要的监控手段，在桥梁的建设中，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，同时避免施工事故的发生，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大跨度桥梁，监控措施是必不可少的。不断发展的交通事业，不断提高的交通流量、荷载等级等因素，以及不可预测的自然破坏力都将对桥梁安全构成一定威胁，如监控了桥梁建设施工过程，并将观测点长期预留，都会对桥梁安全监测创造有利条件，进而为桥梁使用及养护提供重要参考数据，以确保桥梁安全。桥梁在使用过程中的监测系统需要具有长期有效性，桥梁养护部门可结合桥梁实际应用情况采取必要的维护措施，而不只是采用外观检查等方法获得参考依据以进行相应养护。要对桥梁养护的目前情况进行改变，就要对桥梁各部位使用情况进行主动客观地预报，在桥梁施工过程中采用施工控制系统，监测桥梁使用过程，以保证投入较大资金建设，关系到国计民生的桥桥梁更加安全耐久。因此，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.为桥梁安全施工提供重要参考依据对桥梁项目施工建设过程实施有效的监测和监控对施工方案和加荷程序及时调整，为桥梁质量及安全建设提供重要参考数据，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非常重要的意义。在钢管混凝土拱桥的施工时，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出了更高的要求。所以，必须在空钢管合拢之后，对于桥梁的上部结构进行实时的监测监控。杜绝由于各种难以预计的因素，让主拱肋局部应力出现超限，甚至是失稳的情况，通过这样减少由于桥面的变形从而产生的事故。在施工的整个过程中，通过实时的对桥梁结构监测，得到建设过程中数据，并且根据监测的数据，及时的对施工过程的控制参数进行调整。同时，可以把已经建成，但是结构已经偏离控制的工程，在下一阶段的施工过程中，进行及时有效的调整，这样就可以保证结构线形的平顺，同时，对实际内力分布进行全面的监控，这样就可以让桥梁一直处于安全的承受范围以内。一般来说，注混凝土到钢管拱肋内是非常危险的一个施工阶段。所以，为了保证桥梁建设的安全，任何一篇拱肋在注入混凝土的时候，都应该对拱肋内力和拱脚位移一直进行监测。整个监测的重点，应该是是拱顶L/2、L/4以及3L/4截面的上边和下边的监测点的变化值。对L/2截面的监测点应该由其关注上缘产生的拉力变化，并且及时的通知建设单位改变配重值，减少“冒顶”的损坏；同时，对于L/4和3L/4的截面，应该更多的关注2个截面测点的对称值。严格的控制压注的速度，这样才能保持两端的混凝顶面同步上升，达到防止其中一侧的混凝土标高上升的速度过快。桥梁的监测和监控在解决施工中出现的疑难问题方面，可以依靠数据，提供非常可靠的分析。比如，山东的某座桥梁，设计为一座下承式的拱桥，总体布置为三跨的结构，桥梁中孔为跨径达到80.80m的下承式预应力混凝土系杆拱，桥梁的边孔是混凝土的T字型的梁，大约为30m，整个桥的桥长接近150m。桥梁的张拉预应力钢绞线的控制模式，是双控模式，通过油压，以及张拉伸长进行控制。在桥梁上张拉系梁上的某处钢绞线的时候，通过监测显示油压控制指标可以满足预定的要求，但是张拉伸长量却不能达不到要求。在桥梁的1L/6，2L/6，3L/6，4L/6，5L/6等五个位置的截面里面埋设内部含有钢筋计，对钢绞线的张拉进行有效的监测。根据理论，张拉是两头进行的张拉，中间截面应力以及轴力增量不可能达到最大，所以钢绞线的中间一定存在一些问题。并且根据有效的数据分析，判断钢绞线一定是在中间的某个位置卡住了。之后，通过把整个钢绞线抽出进行必要的检查。终于发现钢绞线中间一段有非常明显的混凝土粘过的地方。因此推断可能是在进行浇梁工作的时候，很有可能混凝土不小心流入了波纹管。因此，导致钢绞线被粘住，所以在张拉的时候被卡在钢绞线的某一段没法动不了。根据监测的结果，并且经过实践，得出分析判断是完全正确的。这有效的证明了桥梁施工监测和监控完全可以为桥梁施工出现的疑难问题，需要分析的情况，提供有效的依据。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。例如在某座大桥施工过程中，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。监测人员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。3.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。在国内现在的桥梁设计上，很多都采用了新颖的结构体系，在整个的施工过程中静定、超静定体系需要比较复杂的转换，变成了复杂的结构受力，也具有多变的结构受力状态，甚至有的时候和建成后的运行状态相比，更加不利。采用施工监测与监控方法可有效验证设计理论、方法及相应计算结果，为桥梁设计施工的安全性积累重要的基础资料。诸如某箱形截面系杆拱桥的施工过程中，监测监控桥梁时可发现腹板混凝土浇筑时，对拉断的拉筋、局部变形腹板、局部焊缝发生撕裂等情况，其主要原因就是由于没有足够的拉筋而导致的。结合监测此类型桥梁的实践经验，在监测和监控另一特大跨径钢管混凝土系杆拱桥施工中，对其腹板对拉筋没有达到足够数量而及时发现，因此，可提出将腹板对拉筋数量增加的处置方法，将腹板对拉筋数量增加，以确保桥梁继续顺利施工。诸如监测监控某大跨度钢管混凝土系杆拱桥施工时，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导致该情况的主要原因，并不是突然变化的桥面荷载，而是因系杆原来自然下垂，采用工字钢将其进行了20mm的抬高，支承在桥面上的系杆由下垂悬链线向水平直线变化，导致拱脚外移幅度较大。监测到此情况后应及时向施工单位通报，以采取张拉系杆的措施，以免发生不良后果。若只结合荷载变化对拱脚位移进行关注，而对监测没有引起重视将可能发生不利后果。因此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。三、桥梁施工监测1.桥梁施工监测方法1)几何形态监测无论采用什么施工方法，桥梁结构在施工过程中都会或多或少的发生变形，这种变形会受到各种因素的影响，使得桥梁结构在实际过程中的实际位置（立面标高，平面位置）状态偏离预期状态，使桥梁难以顺利合拢，所以必须对桥梁实施几何监控。几何形态监测的目的主要是获取(识别)已形成的结构的实际几何形态，其内容包括高程、跨度、结构或缆索的线形、结构变形或位移等。它对施工控制、预报非常关键。目前用于桥梁结构几何形态监测的主要仪器包括测距仪、水准仪、经纬仪、全站仪等。对需全过程跟踪监测的结构几何形态参数的监测通过指定控制点的位置坐标监测加以体现。对需定期