中交路橋科技是從事工程檢測監(jiān)測、城市安全監(jiān)測預(yù)警與評(píng)價(jià)、數(shù)字智能化研發(fā)為一體的復(fù)合型高新技術(shù)集團(tuán)企業(yè)。
橋梁施工技術(shù)的基木理論指導(dǎo)整個(gè)施工過程，我們可以通過計(jì)算機(jī)模擬橋梁的內(nèi)力變化和變形，同時(shí)利用儀器監(jiān)測施工各階段的真實(shí)數(shù)據(jù)。將計(jì)算理論值與監(jiān)測值進(jìn)行比較，當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)數(shù)值相差較大時(shí)，施工單位必須要暫停施工進(jìn)行原因分析，否則，將可能出現(xiàn)事故。為了避免施工過程中發(fā)生事故，也為了保證工期，必須要重視施工監(jiān)控的實(shí)施。本文對(duì)橋梁施工監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀及其工作內(nèi)容進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞：橋梁施工 監(jiān)控 發(fā)展現(xiàn)狀 工作內(nèi)容
1.橋梁施工監(jiān)控的發(fā)展現(xiàn)狀
我國對(duì)于橋梁實(shí)施監(jiān)控開始的還是較早的，1957年在武漢長江大橋和重慶長江大橋施工過程中所做的應(yīng)力和標(biāo)高的監(jiān)測、分析，實(shí)際上就是橋梁施工監(jiān)測和控制的內(nèi)容。但是系統(tǒng)地在施工過程中實(shí)施橋梁監(jiān)控的歷史并不太長，最早的就要算日木了，他們首次系統(tǒng)地在橋梁施工過程中結(jié)合控制理論進(jìn)行了施工監(jiān)控。20世紀(jì)80年代初，日野混凝土連續(xù)梁橋施工時(shí)，日木就建立了相關(guān)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)橋梁的應(yīng)力、變形等進(jìn)行監(jiān)測，以及利用軟件對(duì)監(jiān)測實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理后的實(shí)測數(shù)據(jù)送到施工控制室進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和分析，這些分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)場的橋梁施工有指導(dǎo)性的意義，可以使實(shí)際施工狀態(tài)盡可能接近理論狀態(tài)，這就是國外傳統(tǒng)的監(jiān)測步驟。直到80年代末，在ChiChby斜拉橋和橫濱海灣斜拉橋建造時(shí)，日木建立一個(gè)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上的，用于調(diào)整斜拉橋拉索索力，它是通過自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，然后在對(duì)參數(shù)精度分析，這樣在分析結(jié)果時(shí)就更準(zhǔn)確接近理想狀態(tài)，這樣就可以加快監(jiān)測數(shù)據(jù)和理論值之間比較的速度，為更安全、按期完成橋梁的施工起到重要作用，但由于計(jì)算機(jī)分析必須要在控制室進(jìn)行的，這樣就受到架設(shè)電纜成本較高的影響，使其難以受用。不久，日木又研制出一套施工雙控系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是在上述監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上另外增加了測量參數(shù)和計(jì)算參數(shù)數(shù)據(jù)庫兩個(gè)數(shù)據(jù)庫。這樣的話，因?yàn)檫@套系統(tǒng)在現(xiàn)場有計(jì)算所用的微機(jī)，監(jiān)測人員就可以在施工現(xiàn)場完成測試和分析，然后當(dāng)場反饋給施工單位信息，還可以對(duì)施工各個(gè)階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)狀態(tài)的預(yù)測。
雖然我們上世紀(jì)50年代就已經(jīng)認(rèn)識(shí)到對(duì)施工過程中的內(nèi)力和標(biāo)高調(diào)控，但在現(xiàn)代橋梁監(jiān)控技術(shù)方面相對(duì)來說起步較晚，但是發(fā)展速度還是很快的。80年代開始，計(jì)算機(jī)進(jìn)入到各類型工程建設(shè)中，這對(duì)橋梁施工監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展起到了革命性的意義。這樣監(jiān)測人員就可以盡快將計(jì)算分析結(jié)果反饋到施工過程中，加快了施工進(jìn)度，同時(shí)也保證橋梁施工的安全性。
進(jìn)入二十一世紀(jì)，各發(fā)達(dá)國家在監(jiān)控系統(tǒng)方面又作出了重大突破。不僅在橋梁建造時(shí)實(shí)施監(jiān)控，而且在橋梁中留下長期監(jiān)測點(diǎn)，為運(yùn)營階段橋梁的養(yǎng)護(hù)提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，使單位可以盡早發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行維修或維護(hù)。而國內(nèi)許多橋梁還是依賴?yán)碚摰脑囼?yàn)計(jì)算對(duì)橋梁運(yùn)行期間的結(jié)構(gòu)狀態(tài)觀察，但是僅僅通過這些理論和觀察對(duì)危機(jī)橋梁安全運(yùn)營的因素根本法識(shí)別，也就不能作出預(yù)測了。不過隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展，人們逐漸意識(shí)到長期監(jiān)測對(duì)橋梁安全運(yùn)營的重大意義，近些年我國在很多橋梁建成后也實(shí)施長期監(jiān)測，但由于起步較晚仍處于長期監(jiān)測的初級(jí)階段，還需要在監(jiān)測理論、方法、設(shè)備方面進(jìn)一步研究。
無論是在施工過程還是在橋梁運(yùn)營階段，監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向是智能化的監(jiān)控分析。隨著橋梁交通建設(shè)工程的快速發(fā)展，橋梁的跨度越來越大、結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜、橋上荷載的多變都是無法通過一般的監(jiān)測方法可以控制的，人們對(duì)控制精度的準(zhǔn)確性也日益提高。這就催生了先進(jìn)的傳感器、信號(hào)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)分析軟件的研究，最后建立一套可靠、科學(xué)的橋梁智能監(jiān)控系統(tǒng)。
2.橋梁施工監(jiān)控的工作內(nèi)容
2.1橋梁施工監(jiān)控的基本內(nèi)容
施工監(jiān)控的目的是保證橋梁最終成橋狀態(tài)符合理論設(shè)計(jì)要求，在施工過程中要確保結(jié)構(gòu)狀態(tài)在規(guī)范容許的誤差范圍之內(nèi)。針對(duì)各系橋梁結(jié)構(gòu)的不同，施工監(jiān)控內(nèi)容也有所不同。施工監(jiān)控一般包括以下幾個(gè)方面。
2.1.1線形監(jiān)測
盡管橋梁在施工過程中采用的材料或者施工工藝不盡相同，但是施工中結(jié)構(gòu)變形總是存在的，而且變形還會(huì)受到外界和自身因素的影響，導(dǎo)致施工時(shí)結(jié)構(gòu)實(shí)際位置容易偏移設(shè)計(jì)位置，在橋梁合攏時(shí)一遇到困難，進(jìn)而影響橋梁線形不符合要求。由此可見，施工過程必須要進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)施工中狀態(tài)變化及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理，保證在橋梁合龍后實(shí)際位置和設(shè)計(jì)位置的誤差在規(guī)范允許范圍內(nèi)。
施工線形是否符合設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)是誤差容許值，只要實(shí)際位置與設(shè)計(jì)理論位置之間的誤差在允許范圍內(nèi)，就可認(rèn)為在梁工程驗(yàn)收時(shí)橋梁線形符合要求。這個(gè)誤差受到橋梁木身和施工過程諸多因素的影響，因?yàn)檫€沒有具體最后幾何狀態(tài)誤差容許值的統(tǒng)一規(guī)定，所以在各類型的具體施工過程中要具體來定。為了確保最后成橋幾何狀態(tài)達(dá)到設(shè)計(jì)的幾何狀態(tài)要求，施工過程每個(gè)程序的誤差允許值也需要進(jìn)行預(yù)測制定。
2.1.2應(yīng)力監(jiān)測
施工過程結(jié)構(gòu)應(yīng)力是影響橋梁工程安全的重要因素，因此橋梁最終成橋結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)必須要符合理論設(shè)計(jì)的狀態(tài)。目前橋梁施工監(jiān)控在應(yīng)力監(jiān)測方而已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，不論儀器還是計(jì)算方法都有了快速的發(fā)展。應(yīng)力的監(jiān)測在施工過程中是非常重要的，應(yīng)力的變化比變形更難被發(fā)現(xiàn)，如果不能及時(shí)監(jiān)測到應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)的誤差超過誤差允許范圍，將有可能造成橋梁結(jié)構(gòu)的破壞進(jìn)而造成巨大的危害。為了保證成橋狀態(tài)結(jié)構(gòu)應(yīng)力符合設(shè)計(jì)要求，我們要在施工過程中進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)際狀態(tài)和設(shè)計(jì)狀態(tài)之間誤差，當(dāng)誤差較大時(shí)，要暫停施工查找原因，避免大事故的發(fā)生。因此，對(duì)橋梁應(yīng)力的監(jiān)測要必須嚴(yán)謹(jǐn)，應(yīng)力監(jiān)測一般有以下幾個(gè)方面:
(l)橋梁自重應(yīng)力，實(shí)際與設(shè)計(jì)相差宜控制在士5%。
(2)臨時(shí)荷載(施工荷載)產(chǎn)生的應(yīng)力，實(shí)際與設(shè)計(jì)相差宜控制在士5%。
(3)預(yù)應(yīng)力橋梁中的預(yù)應(yīng)力束張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)，要對(duì)油表和伸長量實(shí)施監(jiān)測，伸長量誤差控制在士6%，另外還必須要考慮管道磨阻。
(4)懸索橋主纜吊桿以及中下承式拱橋吊桿拉力，允許誤差宜控制在士5%。
(5)溫度變化對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài)影響。
(6)其他因素的應(yīng)力，如風(fēng)荷載、雪荷載引起的應(yīng)力變化。
2.1.3穩(wěn)定性監(jiān)測
橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是影響橋梁結(jié)構(gòu)安全可靠的一個(gè)重要因素，無論在施工過程還是運(yùn)營階段都有著重要的作用。施工中如果不能保證橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)于橋梁來說是非常危險(xiǎn)的。在整個(gè)橋梁事業(yè)中，有不少橋梁因?yàn)榉€(wěn)定性的缺失導(dǎo)致橋梁施工過程中破壞。施工過程中不僅要對(duì)構(gòu)件的穩(wěn)定進(jìn)行控制，還有嚴(yán)格監(jiān)測橋梁的整體穩(wěn)定性。橋梁失穩(wěn)破壞的實(shí)例比較多，例如昆明在建新機(jī)場立交橋在澆灌過程中垮塌，因?yàn)闈仓^程中支撐體系失穩(wěn)導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)的破壞。近凡年，人們不僅注意到施工過程中穩(wěn)定性監(jiān)測，也加強(qiáng)了橋梁運(yùn)營階段的穩(wěn)定性估計(jì)。因?yàn)榫湍壳暗谋O(jiān)測技術(shù)來說，還不能科學(xué)地監(jiān)測到橋梁的失穩(wěn)。而且隨著橋梁建設(shè)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性在逐漸增加，這都給對(duì)穩(wěn)定性監(jiān)測帶來了困難。因此，需要建立結(jié)合橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)變化的安全穩(wěn)定監(jiān)控系統(tǒng)。目前，還沒有出臺(tái)關(guān)于不同橋梁不同施工技術(shù)的最小穩(wěn)定系數(shù)的規(guī)定。
橋梁施工中，除了要監(jiān)控結(jié)構(gòu)木身的穩(wěn)定性，施工過程所使用施工設(shè)備的穩(wěn)定安全系數(shù)也同樣需要滿足穩(wěn)定性要求。橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是保證橋梁正常施工和運(yùn)營的重要因素。
