分析监测与监控技术在桥梁施工中的作用
2015-05-21
随着我国交通运输量的不断增加，大跨度桥梁的需求量也在逐渐上升。近几十年来，我国在桥梁抗风与抗震领域取得的科研成果及新工艺和新材料的应用对推动大跨度桥梁的建设起到了积极作用。为了保证耗资巨大的大跨度桥梁能够安全耐久，分析监测与监控技术在施工中发挥的作用便显得尤为重要。桥梁施工中的监测与监控技术是指，通过对施工过程中主要环节的监测与控制，确保桥梁结构在整个施工过程中始终处于安全稳定状态，同时依照结构实际的受力状态对通过测试与检验取得的各种数据进行跟踪分析，并予以及时修正计算，进而得出后续施工各阶段的标高及相应内力反馈数据，用以指导和控制整个施工过程，确保桥梁的线形与内力能够满足设计的要求。大量的工程实践表明，在施工过程中对桥梁结构进行严格的物理、力学及线形监测与控制，是简化施工流程、优化施工工艺、保证合拢精度，进而顺利完成施工任务的关键，同时也可向其他同类型桥梁的研究、设计与施工提供详实有用的参考数据。
一． 桥梁施工中监测与监控的目的及内容
1. 桥梁施工监测与监控的目的
第一，通过在施工现场取得的参数及数据进行桥跨结构实时的理论分析与结构验算，参照分析演算结果确定工程后续施工的控制参数，同时校核设计及施工的可靠性，积累以后的桥梁研究、设计及施工的数据资料；第二，通过埋设在控制断面的应力应变测试元件，对结构应力的变化情况进行实时监控，在避免意外发生的同时始终对结构受力与变形进行控制，从而保证桥梁的结构内力与线性符合设计的要求。
2. 监测与监控的内容
（1） 物理监测与监控
物理监控与监测是指对时间、温度等因素进行实时的监控与监测。混凝土的收缩徐变计算受到各施工工序完成时间的影响，在设计中通常按照技术水平对各工序完成时间进行估算，对于施工出现较长停顿的状况，应进行实时监测以重新分析施工控制；结构体系的内力分布通常受到环境温度及日照温差的影响，结构温度变化也会影响标高控制与测量精度，环境温度一般按常规测温法进行监测与监控，结构温度监测与监控则需预埋测试元件。
（2） 力学监测与监控
力学监测与监控是指对混凝土应力的实时监测与监控。测定各施工阶段混凝土的应力，并结合其他监测结果，便可全面判定桥梁内力状态，形成一个预警机制，进而保证桥梁施工的安全可靠。力学监测与监控可通过在控制断面埋设适当的应力测试原件进行，主要工作包括安装调试测试原件，采集数据、整理分析数据及总结测试结果。
（3） 线形监测与监控
线形监测与监控是指对桥梁高程及梁纵轴线的实时监测与监控，从而对施工中桥梁挠度变化及梁段扭曲程度进行控制。通过桥梁高程测量得出各施工阶段梁段的标高，然后通过前后阶段梁段标高的比较确定主梁实际竖向挠度，以便参照设计挠度及时调整偏差；通过测量桥梁纵轴线可确定施工中梁段实际轴线与设计值的偏差，防止偏差过大影响合拢段的顺利施工。
二． 监测与监控技术在桥梁施工中的作用
1. 保证桥梁施工安全，预防桥梁事故发生
监测与监控技术的运用是保证桥梁建设施工安全的关键。桥梁施工的监测与监控体系建立的质量直接决定了桥梁在施工中的安全，同时也是影响其后续使用安全性的重要因素。对数据进行准确采集与及时传递，是桥梁施工监测与监控的重要保障，应在施工前建立包括组织体系、技术体系及协调体系在内的监测与监控体系，组织体系负责组织施工的进行，技术体系通过对施工中的各类数据进行实时分析，做出施工误差评价并制定调整误差与控制精度的具体措施，协调体系则保证信息传递的可靠性、准确性、时效性及畅通性。在监测与监控体系的作用下，通过具体的监测手段可获得施工每个阶段桥梁结构的内力及变形，从而全面掌握施工的进度及发展。若在施工中发现监测值与设计值存在较大误差是，应该立即停工，同时进行相应检查与原因分析，以防止事故出现而导致的不必要损失。
监测与监控技术不仅是桥梁施工中的安全保障，同时也是桥梁使用过程中安全性、可靠性及耐久性的监测系统。荷载等级、交通流量和行车速度的提高，以及无法预知的自然灾害都危及着桥梁的安全，只有在建设时期对桥梁施工进行监控与控制，并预留长期监测点，为养护与维修工作提供科学可靠的数据，才能保证桥梁运营期的长期安全。
2. 为桥梁的安全施工提供科学可靠的数据依据
在桥梁建设施工中运用监测与监控技术，同时对施工方案与加荷程序做一定调整，为施工安全与工程质量提供真实、可靠、科学的数据，是保证安全施工的关键。例如，在进行钢筋混凝土拱桥施工时，由于主桥拱上结构受力体系需进行多次变换，拱肋受力变化状况较为复杂，因此施工难度也相应较大。虽然设计时会对施工可能出现的情况进行考虑，但却很难预先精确地估计桥梁结构的实际状况，所以必须在钢管合拢后对其上部结构施工过程进行严格规范的现场监测与监控，并通过监测所得结果相应调整施工中的控制参数，如果已建结构确已偏离控制目标，则应迅速对下一阶段施工进行调整，以保证结构线性顺滑。同时，对桥梁结构实际内力分布进行监控，可保证拱桥处在偏安全的受力范围之内。可见，桥梁施工中监测与监控技术是十分重要的，通过监测与监控取得的科学、可靠的数据，是桥梁质量与施工安全的重要保障。
3. 积累更多的技术资料与施工经验
结合多次施工过程的监测与监控，积累监测所得数据，结合设计之初的预估数据，可逐渐积累特定地形条件及相关因素干扰下实际施工会出现的具体反映，从而为下一次的类似施工环境施工计划的制定提供有力依据。同时利用监控与监测所得数据调整原施工计划，并在后续施工中积累监测所得数据的偏差值，从而为施工方案出现偏差的调整积累了经验。
三． 结束语
随着我国国民经济的快速发展，我国交通事业随之呈现出蓬勃发展的景象，特别是高速公路与高速铁路的建设量增长很快，逐渐增加的科技含量较高、施工难度较大、工艺技术复杂、耗资巨大的大跨度等高难度桥梁建设也处于其中。监测与监控系统的建立是大型桥梁施工项目的有效的数据保障，是施工安全及桥梁营运中使用安全的保证。监测与监控技术能够有效预防施工过程中的安全隐患，在施工过程中及时修订设计中的缺陷，并为修正提供依据。因此，相关部门及工程人员应增强安全意识，重视监测与监控系统的建立，同时监控人员也要做到高度认真负责，关注监测与监控中所有细微的数据变化，保证施工始终处于受控的状态下。监控与监测技术正被逐渐广泛应用于桥梁建设当中，对其应用也成为现代桥梁建设的必然发展趋势。
