橋梁的建(jiàn)設是一項結構(gòu)複雜,技(jì)術(shù)要求高的(de)大型工程(chéng),隨著科技的進步,橋梁的跨度、內(nèi)部結構、施工的工藝愈來愈複雜和先進。出於保證橋梁(liáng)工程質量的目的,在施工過程的各個(gè)階段都要進行監控。而斜拉橋作為橋梁中的一項重要工程,對於施(shī)工的監測監(jiān)控的要求就(jiù)更加嚴格,內容也更加的具體(tǐ)。
一、施工監測監控的意義
對於斜拉橋施工階段的(de)監(jiān)測和監控是一項非常複雜的工作,主要(yào)由兩(liǎng)方麵構成:一是(shì)施工中數據的采集,也(yě)就是監測;二是對數據的整理和分析,就是監控。監測功能主要是通過事先在高塔、梁和拉索這(zhè)些工程部分(fèn)上放置各種(zhǒng)性能不同的傳感器和測量儀器來完成數據的(de)收集,其中包(bāo)含(hán)工程的(de)幾何參量以及力學的參量。監(jiān)控功能則(zé)是要通過電子計算機,對獲(huò)得的數據行進分(fèn)析整理,進而得出下一階段的(de)工程施工參數。工作人員在將兩種結果進行整合分析,對於(yú)施工中出現的橋梁(liáng)內力與(yǔ)外形的偏差進行矯正,保障工程的安全有效運行以(yǐ)及橋梁的外觀(guān)美感。
二、施工監測監控的組織管理構成
施工階段的監測與監(jiān)控是一項集數(shù)據測(cè)量、數(shù)據計算(suàn)、數據分析和決策於一體的綜合性(xìng)工作,在(zài)人員的組織上必須要完善合理,人員技術過(guò)硬,具(jù)有很強的工作經驗和能力。通常情況下,施工的(de)監測監控組織都是由多名高級技術人員組成的,一般會有一(yī)個工程質量(liàng)監測顧問組,人數大約在5人左右,其中要有教授級的高級技術工作指導,此外依據橋梁項目的施工內容,還應該組(zǔ)建施工監測監控的項目(mù)組。此(cǐ)外,因為工程的工(gōng)藝(yì)十分複雜、工程量(liàng)龐大、人員眾多,所以在組織施工監測監控組織的(de)同時,還應該集合工(gōng)程的高(gāo)級(jí)技術人員就工程的(de)管理、設計、施(shī)工和檢測等工作進行協調指導。
三、施工階段監測工作內容及方(fāng)法
1、監測監控的實施目的
斜拉橋的施工有自(zì)己獨特的結構特征,對於(yú)成橋線形有很高的要求(qiú),施(shī)工中每一個節點的坐標(biāo)變化都會對橋梁的內力結構分配產生影響。如果出現橋線(xiàn)形偏離了設計值的問(wèn)題,就會導致內力值與設計值不(bú)相符合。此外,斜拉橋的主梁、索塔以及拉索(suǒ)之間的剛度存(cún)在很大(dà)差距,會受到(dào)來自拉索垂度、天氣、溫度、施工的臨時負載、混凝土收縮等多種因素的幹擾。在進行施(shī)工理論的(de)計算時,雖然有很多辦法可以(yǐ)計算出施工階段的索力及橋體的變形,但是這僅僅是(shì)在理論上的計算結果,而實際上的結構變形卻未必(bì)就能達到(dào)預期的(de)效果(guǒ)。斜拉橋在(zài)工程建設中表現出(chū)的這種理論與實際相脫(tuō)離的工作誤(wù)差,如果不及時的發(fā)現(xiàn)糾正,長期積累下來就(jiù)會隨著主梁懸臂的施工進度增長,最終使主梁偏(piān)離設計的目標,造成合攏困難的局麵,還會影響到橋的內力和線形,所以對施(shī)工進行監(jiān)測就是要使斜拉橋的建造達到(dào)預期的設(shè)計效果(guǒ)。整個(gè)的監測過程就是從施工、測量、數據計(jì)算、分析(xī)修正、做出報(bào)告到再重複(fù)工(gōng)作的(de)反複監測過(guò)程,其目的就是要保(bǎo)障工程(chéng)的安全,使主梁的線形與內力符合設計(jì)要求。
2、施工監測內(nèi)容的要點
(1)主塔變位監測
對於斜拉橋的主塔(tǎ)變位測量分為順橋向和橫橋向這兩個方向變位的數值。主塔在施工(gōng)過程(chéng)中要通過斜拉索(suǒ)來(lái)承擔部分梁體(tǐ)的重量。那麽受到不平衡的負載、天氣、溫度、日照等因素的影響(xiǎng),主塔都會(huì)不可避免的產生一定程度的變形。為了不對主梁的施工造成影響,就一定要尋找到主塔在不同的天氣條件下產生變形的規(guī)律,以及受到索力的作用發生(shēng)位置偏離的角度(dù)大小。
施工監測(cè)中可以采用天頂基準法、測距(jù)法、投影法這(zhè)幾種辦法進行測量,需(xū)要使用經緯儀和全站(zhàn)儀作為測量的輔助儀器(qì)。監(jiān)測(cè)測站位置應該選在穩固可(kě)靠的強製觀測墩(dūn)上,觀測點(diǎn)的位置可(kě)以根據施工階段(duàn)進行(háng)調整,但(dàn)一般會放置在(zài)塔柱的(de)側壁或是頂端。由此測量出(chū)塔柱在受到外部因素影響下發生的縱橫橋向的偏離值,以及施工過程中塔柱的變位值。
(2)主梁線形測量
主梁線形測量可以分為(wéi)高程測量和中(zhōng)線測量兩部分。
具體來講高程線形測量是采用幾(jǐ)何水準的測量方法,對已經進行施工的節段控製水準點的絕對(duì)標高進行測量,依據完工後測量得到的階段與梁底的高差(chà),計算出施工階段的梁底標高。要注意的是,為了避免因為天氣原因造(zào)成的測量誤差,在測量時因該選擇氣溫比較穩(wěn)定的時候進行。
中線測量的辦法是把全站儀(yí)放在0號塊的主梁中心位置上,參照其他墩主梁的中心線確定後視點定向。當對與後視(shì)方向的主梁中線進行同側測量時,可以選用視準線法,運用小鋼尺對(duì)主梁中心點的偏離值進行測量;可以采用正、倒鏡觀測(cè)法,對後視方向異側的主(zhǔ)梁中線進行測量。獲得主梁中心的偏離值。
高程線形的測量與中線測(cè)量應該同時進行,測量點一般會選擇梁的頂麵,要(yào)根據主梁的長度確定觀測點的距離,此外還要根據天氣的變化,隨時(shí)作調整。通過測(cè)量(liàng)可(kě)以得到因溫度等因素對主梁線形產(chǎn)生的影響。
(3)索力的測量
在斜拉橋的施工中拉索索力(lì)的準確(què)性直接影響到主梁的線形是否符合標準(zhǔn),也關係到施工的安全。所以索力測量的準確性對於施工有著重要的(de)作用。
對於索力(lì)的測量一般要選用脈動法,將具有高靈敏感(gǎn)傳感器(qì)附著在拉(lā)索上(shàng),收集(jí)拉索的振動(dòng)信號,通過對(duì)濾波、頻譜的數據的(de)分析(xī),繪製出頻譜圖來對拉索的自振頻率進行(háng)確(què)認,之後再依據自振的頻率和索力二者之間的比例關(guān)係計算出具體的索力值。
3、施工控製方法(fǎ)的要點
(1)開環控製法(fǎ)
施工控製法中的開環控製是指在對(duì)結構設計相對簡單的斜拉橋施工中,通常在橋體涉及的過程中就會對橋的恒載和活載量進行預(yù)算,根(gēn)據預算量來確定橋的預拱度,在具體的施工過程中,隻(zhī)要按照設計的(de)預拱度進行(háng)施工,那麽完工後的橋梁結構就完全可以滿足設計對線形和內力的要求。這是因為施工過程的控製量如預拱度(dù)、預應力等因素都(dōu)是單向決定(dìng)的,不需要針對結構的反應做出改變。
(2)反饋控製法
在施工過程中,如果出現偏離理想情況的施工(gōng)狀態,如(rú)果不及時加以糾正,就會(huì)造成橋體的(de)線形與內力和設計值相偏離,嚴(yán)重的甚至威脅到(dào)工程的安全。所(suǒ)以在施工過程中,測(cè)量(liàng)的數值必須做到準確,對於(yú)測量數值應該進行仔細分析,獲得橋體施工的反饋信息,參照設計圖紙,確定(dìng)施工的進度和方(fāng)法是否需要調整。
(3)自適應控製法(fǎ)
在施工過程中要想(xiǎng)取(qǔ)得比較準確的控(kòng)製量,就(jiù)需要把實際測量(liàng)的數據反應到工程計算模型中,經過反複的磨合使計算模型可(kě)以反(fǎn)映出橋體結構的自然變化規律,通過閉環反饋(kuì)係統和係統參數識別(bié)的結合,就形成了自適應控製係統。其任務是依據控製目標的(de)測量值和計算值之間的誤差,進而反(fǎn)向推算出施工過(guò)程的模擬計算參數,如主梁自重集度、掛籃剛(gāng)度等。
經過上述討論,我們可以看出斜拉橋的施工監(jiān)測監控對於(yú)保(bǎo)障工程的質量(liàng)和(hé)安全具有重要的作用。通過對(duì)施工中塔(tǎ)位、主梁線形和索力的測量,采用靈活的控製辦法,可以糾正施工中出現的誤差,使大橋按照設計順利完工。