桥梁施工监控.docx

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桥梁施工监控

桥梁施工监控

一、桥梁监测

●概念：

通过对桥梁结构状态的监控和评估，为桥梁在特殊气候交通条件下或桥梁运营状况严重异常时触发预警信号，为桥梁维护、维修、管理决策提供依据和指导

●监测系统的监控内容：

1桥梁结构在正常环境与交通条件下运营的物理与力学状态

2桥梁重要非结构构件（如支座）和附属设施（如振动控制元件）的工作状态

3结构构件耐久性

4桥梁所处环境条件

（一）监测范围

1.敏感部位监测：

●一般在桥梁内力、应变、位移变化和裂纹产生对桥梁影响至关重要的（敏感）部位进行监测

2.总体监测

（二）监测方式

1.人工监测：

●配备简单仪器，用人工作地毯式监测

●用模糊分级描述桥梁状况

●适用：

定期监测、突发事件后的特别监测

2.自动监测：

●用固定在桥梁上的专用仪器，实时监测桥梁的工作参数

●由专用设备和软件对工作参数进行识别和加工，得到能反映桥梁工作状态的信息

●再用特定的方法分析这些状态信息并与桥梁健康档案相比较，给出桥梁的健康状况或损伤状况

●适用：

特大或重要桥梁的在线监测

●自动化程度高，难度大

3.联合监测：

●用各种小型的自动化程度较高的仪器，配合人工监测

（三）监测的状态

1.静态：

●监测桥梁结构的静态几何和力学参数，能较直观的分析桥梁结构的工作状态

●一般都用加载检测

2.动态：

●检测桥梁结构的动态几何和力学参数，用以分析桥梁结构的工作状态

●适用于运营监测

（四）常规监测的工作参数和桥梁监测系统与手段

1.常规监测工作参数：

（1）位移

●绝对位移和相对位移

●静位移和动位移

（2）变形：

●静动挠度

●静动应变

（3）力：

●索的张拉力

（4）动力参数：

●速度、加速度，转换成频率、振型，再转换成张力、位移

（5）外观和完整率：

●气蚀

●磨损

●裂缝

●剥落

（6）物理化学现象：

●砼碱集料反应

●砼中性化（碳化、酸雨、氯蚀）

●钢材锈蚀

（7）环境：

●风速（向）

●空气（桥体）温度

●地震

●交通量（荷载）

2.桥梁监测系统与手段：

（1）桥梁监测系统组成：

●

传感器（倾角、位移、加速度、温度、湿度、应力、拉力、压力）

●信号调理、传输模块

●数据采集系统、健康监测、预警模块

（2）监测系统主要仪器：

●位移计、倾斜仪、量测（高程、方位、距离）设备、GPS、数字成像机

●位移传感器、电阻应变仪、压电式应变仪、振弦应变仪、分布式光纤应变计

●压力环、磁弹性张力计、油压计、剪力销

●速度计、伺服（电压）加速度计

●刻度放大镜、数字成像机、超声探测仪、地面雷达

●化学试剂试验、由外观特征判断、钢筋锈蚀仪

●风速（向）计、空气（埋入式）温度计、当地地震观测数据、交通量观测仪、埋入（移动）式称重计、摄像机

（3）监测系统工作流程：

二、桥梁施工控制

●在施工过程中，控制桥梁的的内力变形一直处于安全范围内，确保最终的实际桥梁变形和内力符合设计理想的变形和内力要求

●控制范围：

变形控制、应力控制、稳定控制、安全控制

●桥梁施工安全是变形、应力、稳定控制的综合体现

（一）桥梁施工控制方法

1.事后控制法：

●已成结构状态与设计要求不符时

●通过一定手段对其进行调整，使之达到要求

●应用不多

2.预测控制法：

●考虑施工方案和影响桥梁状态的各种因素而确定桥梁的应变和应力的理想状态（控制理想状态）

●针对施工过程中，由于实际情况和假设因素之间不一致而产生误差，在调整系统中进行修正，再给定下一步的数据

●对结构的每一个施工阶段形成的前后的状态进行预测，使施工实际沿着预定的理想状态进行控制

●纠偏终点控制的方法：

施工过程中，对产生主梁线形偏差的因素进行跟踪控制，随时纠偏，最终达到理想线形

●常用理论：

卡尔曼滤波法、灰色理论

3.自适应控制法（也称参数识别修正法）：

●控制开始时，控制系统的某些设计参与与实际情况不完全相符，系统不能按设计要求得到符合实际的输出结构

●在系统运行过程中，通过系统识别或参数估算，不断修正参数，使设计输出与实际输出相符，从而得到控制

●自适应控制方法：

对施工过程中的标高和内力的实测值与预计值进行比较，对桥梁结构的主要基本设计参数进行识别，找出产生实测值与预计值产生偏差的原因，从而对参数进行修正，达到双控的目的

4.最大宽容度控制法（误差容许值法）：

●设计时给予主梁标高和内力最大的宽容度，这种方法减少了控制的难度

5.影响桥梁施工控制的主要因素：

●结构参数

●施工误差因素

●监测因素和结构分析计算模型

●温度变化与材料收缩影响

●徐变因素

6.结构参数：

●材料密度

●结构部件截面尺寸

●材料弹性模量

●材料热膨胀系数

●施工荷载

●预加应力或索力

7.监测：

●温度、应力、变形

（二）各种桥梁的施工控制特点

●施工控制最基本要求：

保证施工中的安全和结构恒载内力及结构线形符合设计要求

1.斜拉桥：

（1）主梁悬臂浇筑（拼装）施工：

●确保主梁线形和顺、正确是第一位

●施工中以标高控制为主，既要控制主梁标高，又要顾及拉索索力偏差

（2）标高控制：

1主梁刚度较小：

●斜拉索索力微小变化都会引起悬臂端挠度的较大变化

●斜拉索张拉时以高程测量为主进行控制

●索力张拉吨位不得超过容许范围，确保施工安全

2主梁刚度较大：

●斜拉索索力即使有较大变化对悬臂端挠度变化的影响也很有限

●施工中应以斜拉索张拉吨位进行控制，然后根据标高的实际情况，对索力作出适当调整

●标高、线形的控制主要通过砼浇筑前底模标高的调整（悬臂浇筑法）或预制块接缝转角的调整来加以实现

2.悬索桥：

（1）主索架设：

●悬索桥的主要承载结构，也是悬索桥吊装的主要承重结构

●主索一旦架好，长度和线形的调整很小

●为确保悬索内力和线形符合设计要求，要严格控制主索的无应力长度（下料长度），尤其是基准束的尺寸

（2）加劲梁拼装：

●为符合设计线形，重点控制吊杆的无应力长度（下料长度）

（3）施工过程中，除主索和加劲梁外，要严格跟踪控制桥塔受力、索鞍偏移、吊杆和主索索股受力均匀性，保证应力和线形的双控

3.大跨度砼拱桥:

（1）按安全、线形、恒载内力要求进行施工控制

（2）由于大跨径砼拱桥拱肋截面的底板、侧板、顶板时分次浇筑完成的组合截面，结构挠度和内力会重分布，为确保拱肋应力和变形符合设计要求，要严格进行双控

（3）拱肋形成要靠劲性骨架进行浇筑，拱肋各段在工厂放样加工制作，骨架合龙后，无法再做大的调整，

（4）为确保拱肋应力和标高符合要求，首先要控制好骨架无应力长度，然后做好拱肋砼浇筑的跟踪施工、控制

（5）施工过程中要关注结构的稳定性

4.预应力砼连续梁桥或连续刚构桥：

●施工控制与斜拉桥主梁相同

●凡是悬臂浇筑或拼装的桥梁，都是逐节段向前推进

●施工控制中常采用逐节段跟踪控制的方法