淺談監(jiān)測與監(jiān)控技術(shù)在橋梁施工中的應(yīng)用研究

田宏月

摘要：結(jié)合橋梁施工中的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出橋梁施工監(jiān)測和監(jiān)控在以下幾方面的應(yīng)用：預(yù)防橋梁事故的發(fā)生；提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)以保證橋梁的安全施工和積累技術(shù)資料。

關(guān)鍵詞：橋梁施工；監(jiān)測和監(jiān)控；應(yīng)用

一、引言

橋梁施工監(jiān)測與監(jiān)控是對施工過程中的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測和控制，從而保證結(jié)構(gòu)在施工過程中處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并依據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)際受力狀態(tài)，對由各種測試和檢測方法取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，并予以一定的修正計(jì)算。以便給出后續(xù)的每個(gè)施工階段的標(biāo)高和相應(yīng)的內(nèi)力反饋數(shù)據(jù)，用以指導(dǎo)并控制施工過程，使得橋梁線形和內(nèi)力滿足設(shè)計(jì)要求。

二、橋梁施工監(jiān)測及監(jiān)控的作用

通過多年橋梁施工經(jīng)驗(yàn)的積累，筆者認(rèn)為橋梁的施工監(jiān)測和監(jiān)控具有以下幾方面的重要應(yīng)用。

（一）預(yù)防橋梁事故的發(fā)生

對橋梁施工進(jìn)行監(jiān)測和監(jiān)控是為了保證橋梁建設(shè)的安全。施工控制體系建立的好壞直接決定了每座橋梁在建設(shè)施工中的安全與否，并影響橋梁后續(xù)使用的可靠性。將橋梁施工監(jiān)測和監(jiān)控體系建立并加以完善后，施工中的每個(gè)階段，就可以通過一定的監(jiān)測手段獲得結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力及其變形，從而能夠較為全面地掌握施工進(jìn)度及發(fā)展情況。若在施工過程中發(fā)現(xiàn)監(jiān)測的實(shí)際值與設(shè)計(jì)的計(jì)算值相差太大時(shí)，則應(yīng)該立即停止進(jìn)施工，并進(jìn)行相應(yīng)地檢查和原因分析，否則，有可能會出現(xiàn)事故，造成不必要的損失。下面的實(shí)例就是證明。如橫跨于圣勞倫斯河的加拿大魁北克橋就是因?yàn)樵谑┕み^程中兩次發(fā)生坍塌事故而聞名于世的。該橋總的懸臂臂距為548米，采用懸臂拼裝進(jìn)行施工，當(dāng)南側(cè)的錨碇桁架即將架立完成時(shí)，突然發(fā)生崩塌墜落，原因是設(shè)計(jì)時(shí)，橋懸出的桁架過長，懸臂達(dá)176.8m。故而得使位于中間墩處附近的下弦桿受到的壓力過大，造成下弦桿腹板失穩(wěn)，從而引起全桁架的嚴(yán)重破壞。如果當(dāng)初采用了一定的施工監(jiān)控和監(jiān)測方法，在施工時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)在內(nèi)力較大的桿件中布置一定數(shù)量的監(jiān)控測點(diǎn)，定時(shí)定期地進(jìn)行監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象后立即停工檢查，就不會發(fā)生如此嚴(yán)重的工程事故。由此可知，橋梁施工監(jiān)控與監(jiān)測系統(tǒng)就是橋梁施工建設(shè)的安全系統(tǒng)。一座大橋能按時(shí)、按量、安全地建成，并在施工過程中避免突發(fā)事故的出現(xiàn)，施工監(jiān)控是極為有力的保證。

橋梁施工監(jiān)控與監(jiān)測不僅是橋梁建設(shè)的安全系統(tǒng)，也是橋梁在營運(yùn)使用中對其安全性、耐久性和可靠性三者的綜合監(jiān)測系統(tǒng)。隨著經(jīng)濟(jì)地不斷發(fā)展與進(jìn)步，交通流量、行車速度和荷載等級等也將會提高。這些因素的存在以及一些不可預(yù)知的自然破壞力都會危及橋梁的安全。如果在橋梁建設(shè)時(shí)進(jìn)行施工監(jiān)控與監(jiān)測，預(yù)留長期的監(jiān)測點(diǎn)，那么，橋梁的終身安全監(jiān)測就有了條件，橋梁營運(yùn)使用期的養(yǎng)護(hù)及維修工作就有了科學(xué)的、可靠的數(shù)據(jù)，橋梁的安全使用就有了可靠的保證。韓國圣水橋就是這方面的一個(gè)反面事例。1994年10月，韓國圣水橋突然在中跨斷塌50m，其中15 m左右掉入江中，調(diào)查結(jié)果稱該橋長期超負(fù)荷運(yùn)營使用，致使鋼桁梁螺栓和桿件發(fā)生疲勞破壞事該橋在行車高峰期突然斷裂的主要原因。上面的例子說明，在橋梁的營運(yùn)使用階段，一套長期的有效的監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)是必要的。這可以讓橋梁的養(yǎng)護(hù)部門能夠根據(jù)橋梁的更為貼近實(shí)際的使用情況進(jìn)行有效的維護(hù)，而不是只依靠外觀檢查等簡單手段得到的粗略的依據(jù)進(jìn)行無謂的維護(hù)。

（二）提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)以保證橋梁的安全施工

通過對橋梁施工進(jìn)行監(jiān)測與監(jiān)控，并對施工方案及加荷程序進(jìn)行一定的調(diào)整，為橋梁建設(shè)安全和建設(shè)質(zhì)量提供科學(xué)的，可靠的數(shù)據(jù)。例如，在鋼管混凝土拱橋的施工過程中，主橋拱上的結(jié)構(gòu)需要多次地變換受力體系，而其拱肋受力變化情況復(fù)雜，所以其施工難度相對而言較大。雖然在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者已經(jīng)考慮了施工中可能出現(xiàn)的一些情況，但是基于施工過程的復(fù)雜性，很難精確地預(yù)先估計(jì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)。所以，在空鋼管合攏之后，必須對上部結(jié)構(gòu)的施工加載過程進(jìn)行規(guī)范的、嚴(yán)格的現(xiàn)場監(jiān)測與監(jiān)控，避免因?yàn)椴豢深A(yù)知的因素導(dǎo)致的主拱肋局部應(yīng)力超過限值或失穩(wěn)，以及產(chǎn)生過大的變形而發(fā)生事故。在橋梁施工過程中對橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)地監(jiān)測與監(jiān)控，便可由監(jiān)測所獲得的結(jié)果對施工過程中的有關(guān)控制參數(shù)進(jìn)行一定的調(diào)整。另外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)已建結(jié)構(gòu)偏離控制目標(biāo)時(shí)，可以迅速地調(diào)整下一階段的施工，從而保證橋梁結(jié)構(gòu)線形的順滑。同時(shí)，亦可監(jiān)控橋梁結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力分布情況，使拱橋處于一個(gè)偏于安全的受力范圍內(nèi)。對鋼管拱肋內(nèi)進(jìn)行混凝土壓注是施工階段最危險(xiǎn)的階段之一。所以，為了保證施工安全，在壓注管內(nèi)混凝土?xí)r，每1片拱肋須從一開始壓注至壓注結(jié)束，都須對拱肋內(nèi)力和拱腳位移進(jìn)行監(jiān)測監(jiān)控。監(jiān)測和監(jiān)控的重點(diǎn)是拱頂L/2、L/4以及3L/4截面上緣和下緣監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)變值。對L/2截面監(jiān)測測點(diǎn)主要觀測上緣處拉應(yīng)力的大小，并隨時(shí)通知施工單位及時(shí)地加大配重值，避免“冒頂”破壞；對于L/4和3L/4截面，則主要觀測2個(gè)截面監(jiān)測點(diǎn)的應(yīng)變對稱性?？刂苾蓚?cè)的壓注速度，使得兩側(cè)混凝土頂面標(biāo)高的上升程度保持同步，避免任何一側(cè)混凝土的頂面標(biāo)高上升太快。由此，施工單位便可以根據(jù)監(jiān)測監(jiān)控點(diǎn)觀測到的拱腳位移值對張拉系桿進(jìn)行控制，從而保障了大橋施工質(zhì)量及安全。通過對上述鋼管混凝土拱橋施工過程的分析，我們可以清楚地認(rèn)識到橋梁檢測與監(jiān)控對橋梁施工的重要性，監(jiān)控監(jiān)測所獲得的數(shù)據(jù)是科學(xué)的，可靠的，正是監(jiān)控監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)有效的保證了橋梁施工質(zhì)量和安全。

（三）積累技術(shù)資料

現(xiàn)代橋梁設(shè)計(jì)往往采用新穎的結(jié)構(gòu)體系，施工過程中靜定與超靜定體系轉(zhuǎn)換復(fù)雜，結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)多變，有時(shí)甚至比建成后的運(yùn)營使用狀態(tài)還要不利。但是，通過橋梁施工監(jiān)測及監(jiān)控，不僅可以對設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，還可以為橋梁設(shè)計(jì)和安全施工積累技術(shù)資料。

例如，在對某大跨度鋼管混凝土系桿拱橋的施工過程進(jìn)行監(jiān)測及監(jiān)控時(shí)，觀測到拱腳的位移在數(shù)天時(shí)間里增加到60—68mm。對該現(xiàn)象進(jìn)行深入分析后發(fā)現(xiàn)，是因?yàn)閷⒃瓉碜匀幌麓沟南禇U，用工字鋼抬高了將近20mm，把系桿支承在橋面上，系桿便由原來下垂的懸鏈線變成了水平直線，從而造成拱腳大幅度的外移。監(jiān)測人員觀測到該情況后及時(shí)通報(bào)了施工單位，施工單位立即進(jìn)行系桿張拉，避免了事故的發(fā)生。上述例子中，若只是單純地只根據(jù)荷載變化對拱腳進(jìn)行觀測，便極有可能會引起工程事故。

三、結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，高強(qiáng)度的建筑材料以及預(yù)應(yīng)力工藝被廣泛應(yīng)用于橋梁施工過程中。近年來不斷地涌現(xiàn)出許多大跨度斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋以及連續(xù)剛構(gòu)橋。這些橋梁結(jié)構(gòu)在施工過程中受力復(fù)雜多變。因此，在施工過程中，關(guān)鍵部位的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、變形應(yīng)予以監(jiān)測和監(jiān)控，技術(shù)人員也應(yīng)該詳細(xì)計(jì)算，并反復(fù)量測結(jié)構(gòu)關(guān)鍵斷面和主要測控點(diǎn)在每道施工工序產(chǎn)生的相應(yīng)的應(yīng)力及位移，使之自始至終處于受控狀態(tài)，從而保證橋梁施工的施工安全與施工質(zhì)量。所以，橋梁的施工監(jiān)測和監(jiān)控一定會被廣泛地應(yīng)用于橋梁施工中，并成為現(xiàn)代橋梁建設(shè)的必然趨勢。

參考文獻(xiàn)：

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