鋼結構橋吊裝施工過程監測要點研究

廖方谞

摘要：指出了在鋼結構橋吊裝施工過程中，由于鋼結構自重比較大、跨度比較大、結構復雜，在進行吊裝作業時吊裝部分結構和兩側結構的變形和受力會產生比較大的變化，為了保證施工安全，需使用無線傳感技術和加速度檢測系統等設備對吊裝過程中結構應力情況進行監測。以實際工程為例，闡述了施工關鍵技術與難點，重點對施工安裝過程監測進行了分析，探討了吊裝過程中存在的問題，提出了相關的意見和建議.以保證吊裝施工安全。

關鍵詞：鋼結構橋;吊裝施工;振動監測系統

中圖分類號：U445.4

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0210-02

1 工程概況

某鋼結構橋主體結構使用鋼結構，寬度為13.4 m，跨度為71.2 m，鋼結構總重量為1300t，箱形截面柱和梁采用剛性連接，主要構件和支撐結構使用絞接，下部混凝土結構和支座使用預埋件進行剛性連接，結構樓面花紋鋼板使用Q235B，其他構件使用Q345B結構鋼。文章以此工程為例，對鋼結構橋吊裝施工過程監測要點進行分析和研究。

2施工關鍵技術與難點

由于施工現場的下方為地下室，需要確保在施工過程中大型吊裝機械設備的安全性和人員的安全性;在河道內部進行吊裝結構的拼裝，研究如何將大型吊裝機械和運輸車輛進入到河道內部;由于廊橋整體提升結構的跨度比較大、提升重量大，存在一定的吊裝難度。因此，在施工過程中，需選擇科學合理的施工吊裝工作，才能確保施工順利地進行。

3施工安裝過程監測

3.1基于無線傳感技術的應力、振動監測系統

本項目中采用基于無線傳感技術的應力和振動檢測系統，更加全面、快捷地對吊裝工作進行監測。在該系統中，可以根據實際情況來對監測的頻率進行調整，在吊裝過程中，對目標數據進行采集并且傳輸，快速地對數據信息做出判斷，確保吊裝工作的安全和可靠。如圖1所示為無線遠程監測系統結構示意圖。

（1）應力監測方法。應力監測以無線振弦式應力應變監測系統為基礎對鋼弦的傳輸頻率來進行測量。根據輸出頻率和鋼弦的應力來對鋼弦與結構之間的關系進行協調，從而得出結構的應力數值。振弦式傳感器可以在測量傳感器的輸出頻率時，對測量點附近的溫度進行測量。

（2）振動監測方法。振動監測采用無線三軸加速度芯片傳感器來進行操作，是一種低成本低功耗的設備。此傳感器使用單極低通濾波，能自動進行溫度補償，敏感度較高。不僅僅可以對動態加速度進行測量，而且還能對靜態加速度進行測量，以重力為基礎來進行調零無需其他設備進行輔助操作。該傳感器內部含有休眠模式，能更加科學合理地進行管理。在實際的操作過程中，以無線傳感設備為基礎來進行操作，對吊裝提升過程的數據信息進行全而的監測;吊裝設備就位后，可以根據安裝的進度來對其進行分段監測，直到施工工作完成后，即可停止吊裝工作。

3. 2結構變形監測

在吊裝過程中，兩側的反力架有可能會發生變形現象，而變形的程度與結構對接有著直接的關系;在吊裝過程中，結構重量大并且不對稱，可能會出現一定程度的傾斜現象。按照大地測量學原理來對結構關鍵節點的位移進行監測。在監測點位置放置反射片，借助全自動全站儀來對其進行三維坐標測量。測量儀需要連續多次對多個目標點進行識別、跟蹤、測量。全自動全站儀具有較高的測量精度，可以全天24h來進行工作。

3.3測點布置

為了更加全面地獲得實際施工過程中吊裝結構的真實受力情況。在結構關鍵構件和節點需要沒置振弦式傳感器。在吊裝的兩側粘帖反光片，對吊裝過程中兩側結構的垂直度和提升部分進行監測。在橫梁節點處需要安裝無線三向加速度傳感器，從而有效地獲得提升部分結構的震動情況。在結構上設置的監測點、變形監測點、振動監測點如圖2所示。在圖2中，柱應力用符弓CStr表示;腹桿應力用符號WStr表示;梁應力用符號BStr表示;節點應力用符號NStr表示;其中，位移為Dis。

4監測分析

4.1應力監測分析

（1）在進行正式提升前，需進行試提升操作，確保結構受力情況和變形情況得到合理的分配，以至于在正式提升操作時，結構的受力更加科學合理。通過對數據進行分析后發現，在整個提升過程中，監測到絕大部分的構件應力較小，在要求范圍內。在提升初期，構件承受的應力比較大，中后期應力數值有所變動，但逐漸地趨于穩定化。

（2）在試提升階段，正式提升初始階段構件的應力>試提升階段。由于在實際測量過程中，數據存在一定程度的誤差，但符合實際要求，受力分布正常。

（3）在提升過程中，結構處于一個受力狀態，上下部受力均正常。

4.2變形監測分析

提升部分結構撓度變形情況可以根據反光片的位移監測數據得出。通過監測所得到的結構頂部撓度數值為6.5 mm，底部撓度數值大于頂部大約為7 mm，雖然監測所得到的數據值小于理論計算數據值，但符合施工要求，因此可得出結論，結構的變形情況屬于安全狀態。

4.3 兩側提升反力架部分

根據節點位移檢測結果可得出結論：結構兩側的位移數值比較小，并且A區最大位移數值為4.3 mm，B區最大位移數值為6.2 mm，由此可看出，在整個吊裝提升過程中，應力分布比較穩定，并且沒有出現較大范圍的振動現象。A、B區內位移數值均小于理論計算數值，但其符合施工要求。

4.4振動監測分析

通過對提升部分結構中部振動情況較大的監測點進行分析可知，當采用4～6 m/h的吊裝速度來進行結構的吊裝時，吊裝過程不會出現大幅度的擺動現象，并且相對比較平穩，水平方向和垂直方向的最大加速度都在要求范圍內，此過程中，吊裝振動現象為正常現象。

5意見和建議

基于無線傳感技術的應力、加速度監測系統和全自動全站儀來對結構廊橋項目中施工吊裝過程進行全面的監測，分析了吊裝過程中存在的問題.提出了以下幾點意見和建議。

（1）廊橋工程在進行提升過程中，需要對吊裝關鍵節點、結構構件的應力進行控制，保證其<70 MPa，此時施工處于一個良好的工作狀態。由此可以說明，在吊裝過程中，結構構件應力沒有較大的變化，且其受力在正常范圍內，值得進行推廣和使用。

（2）借助監測系統所得到的變形監測數值和理論計算數值相差較小，符合施工要求。由此可說明，結構設計的剛度能保證施工的正常進行。值得進行推廣和使用。

（3）在吊裝過程中，需將吊裝加速度控制在0.5 m/s²以下，這樣才能有效地控制振動現象，避免出現意外事件。因此，在此項目中，采用的吊裝方法和提升速度均合理，并且確保結構的安全性和人員的安全，值得進行推廣和使用。

（4）由于鋼結構自重比較大、跨度比較大、結構復雜，在進行吊裝作業時吊裝部分結構和兩側結構的變形和受力會產生較大的變化，為了保證施工安全，需使用無線傳感技術和加速度檢測系統等設備對吊裝過程中結構應力情況進行監測，保證吊裝施工安全。在此項目中，采用無線傳感即使和監測系統能更加全面地對吊裝過程進行監測，及時發現工作中存在的問題，便于操作，值得進行推廣和使用。