淺談監測與監控技術在橋梁施工中的應用研究

田宏月

摘要：結合橋梁施工中的實踐經驗，提出橋梁施工監測和監控在以下幾方面的應用：預防橋梁事故的發生；提供科學可靠的數據以保證橋梁的安全施工和積累技術資料。

關鍵詞：橋梁施工；監測和監控；應用

一、引言

橋梁施工監測與監控是對施工過程中的主要環節進行檢測和控制，從而保證結構在施工過程中處于安全穩定的狀態，并依據結構實際受力狀態，對由各種測試和檢測方法取得的數據進行跟蹤，并予以一定的修正計算。以便給出后續的每個施工階段的標高和相應的內力反饋數據，用以指導并控制施工過程，使得橋梁線形和內力滿足設計要求。

二、橋梁施工監測及監控的作用

通過多年橋梁施工經驗的積累，筆者認為橋梁的施工監測和監控具有以下幾方面的重要應用。

（一）預防橋梁事故的發生

對橋梁施工進行監測和監控是為了保證橋梁建設的安全。施工控制體系建立的好壞直接決定了每座橋梁在建設施工中的安全與否，并影響橋梁后續使用的可靠性。將橋梁施工監測和監控體系建立并加以完善后，施工中的每個階段，就可以通過一定的監測手段獲得結構的實際內力及其變形，從而能夠較為全面地掌握施工進度及發展情況。若在施工過程中發現監測的實際值與設計的計算值相差太大時，則應該立即停止進施工，并進行相應地檢查和原因分析，否則，有可能會出現事故，造成不必要的損失。下面的實例就是證明。如橫跨于圣勞倫斯河的加拿大魁北克橋就是因為在施工過程中兩次發生坍塌事故而聞名于世的。該橋總的懸臂臂距為548米，采用懸臂拼裝進行施工，當南側的錨碇桁架即將架立完成時，突然發生崩塌墜落，原因是設計時，橋懸出的桁架過長，懸臂達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，從而引起全桁架的嚴重破壞。如果當初采用了一定的施工監控和監測方法，在施工時，根據設計在內力較大的桿件中布置一定數量的監控測點，定時定期地進行監控，發現異?，F象后立即停工檢查，就不會發生如此嚴重的工程事故。由此可知，橋梁施工監控與監測系統就是橋梁施工建設的安全系統。一座大橋能按時、按量、安全地建成，并在施工過程中避免突發事故的出現，施工監控是極為有力的保證。

橋梁施工監控與監測不僅是橋梁建設的安全系統，也是橋梁在營運使用中對其安全性、耐久性和可靠性三者的綜合監測系統。隨著經濟地不斷發展與進步，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知的自然破壞力都會危及橋梁的安全。如果在橋梁建設時進行施工監控與監測，預留長期的監測點，那么，橋梁的終身安全監測就有了條件，橋梁營運使用期的養護及維修工作就有了科學的、可靠的數據，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，調查結果稱該橋長期超負荷運營使用，致使鋼桁梁螺栓和桿件發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，在橋梁的營運使用階段，一套長期的有效的監控監測系統是必要的。這可以讓橋梁的養護部門能夠根據橋梁的更為貼近實際的使用情況進行有效的維護，而不是只依靠外觀檢查等簡單手段得到的粗略的依據進行無謂的維護。

（二）提供科學可靠的數據以保證橋梁的安全施工

通過對橋梁施工進行監測與監控，并對施工方案及加荷程序進行一定的調整，為橋梁建設安全和建設質量提供科學的，可靠的數據。例如，在鋼管混凝土拱橋的施工過程中，主橋拱上的結構需要多次地變換受力體系，而其拱肋受力變化情況復雜，所以其施工難度相對而言較大。雖然在設計時設計者已經考慮了施工中可能出現的一些情況，但是基于施工過程的復雜性，很難精確地預先估計結構的實際狀態。所以，在空鋼管合攏之后，必須對上部結構的施工加載過程進行規范的、嚴格的現場監測與監控，避免因為不可預知的因素導致的主拱肋局部應力超過限值或失穩，以及產生過大的變形而發生事故。在橋梁施工過程中對橋梁結構進行實時地監測與監控，便可由監測所獲得的結果對施工過程中的有關控制參數進行一定的調整。另外，當發現已建結構偏離控制目標時，可以迅速地調整下一階段的施工，從而保證橋梁結構線形的順滑。同時，亦可監控橋梁結構的實際內力分布情況，使拱橋處于一個偏于安全的受力范圍內。對鋼管拱肋內進行混凝土壓注是施工階段最危險的階段之一。所以，為了保證施工安全，在壓注管內混凝土時，每1片拱肋須從一開始壓注至壓注結束，都須對拱肋內力和拱腳位移進行監測監控。監測和監控的重點是拱頂L/2、L/4以及3L/4截面上緣和下緣監測點的應變值。對L/2截面監測測點主要觀測上緣處拉應力的大小，并隨時通知施工單位及時地加大配重值，避免“冒頂”破壞；對于L/4和3L/4截面，則主要觀測2個截面監測點的應變對稱性?？刂苾蓚鹊膲鹤⑺俣?，使得兩側混凝土頂面標高的上升程度保持同步，避免任何一側混凝土的頂面標高上升太快。由此，施工單位便可以根據監測監控點觀測到的拱腳位移值對張拉系桿進行控制，從而保障了大橋施工質量及安全。通過對上述鋼管混凝土拱橋施工過程的分析，我們可以清楚地認識到橋梁檢測與監控對橋梁施工的重要性，監控監測所獲得的數據是科學的，可靠的，正是監控監測得到的數據有效的保證了橋梁施工質量和安全。

（三）積累技術資料

現代橋梁設計往往采用新穎的結構體系，施工過程中靜定與超靜定體系轉換復雜，結構受力狀態多變，有時甚至比建成后的運營使用狀態還要不利。但是，通過橋梁施工監測及監控，不僅可以對設計理論、設計方法和計算結果進行驗證，還可以為橋梁設計和安全施工積累技術資料。

例如，在對某大跨度鋼管混凝土系桿拱橋的施工過程進行監測及監控時，觀測到拱腳的位移在數天時間里增加到60—68mm。對該現象進行深入分析后發現，是因為將原來自然下垂的系桿，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。監測人員觀測到該情況后及時通報了施工單位，施工單位立即進行系桿張拉，避免了事故的發生。上述例子中，若只是單純地只根據荷載變化對拱腳進行觀測，便極有可能會引起工程事故。

三、結語

隨著科學技術的飛速發展，高強度的建筑材料以及預應力工藝被廣泛應用于橋梁施工過程中。近年來不斷地涌現出許多大跨度斜拉橋、懸索橋、鋼管混凝土拱橋以及連續剛構橋。這些橋梁結構在施工過程中受力復雜多變。因此，在施工過程中，關鍵部位的結構應力、變形應予以監測和監控，技術人員也應該詳細計算，并反復量測結構關鍵斷面和主要測控點在每道施工工序產生的相應的應力及位移，使之自始至終處于受控狀態，從而保證橋梁施工的施工安全與施工質量。所以，橋梁的施工監測和監控一定會被廣泛地應用于橋梁施工中，并成為現代橋梁建設的必然趨勢。

參考文獻：

[1] 秦玉霞. 春曉中八路橋梁施工監控方案與組織管理.(寧波經濟技術開發區春曉開發建設指揮部).2009.

[2] 張和水,高廣義．韓莊lO4國道公路橋施工監測和結構試驗研究