浅谈监测与监控技术在桥梁施工中的应用研究

田宏月

摘要：结合桥梁施工中的实践经验，提出桥梁施工监测和监控在以下几方面的應用：预防桥梁事故的发生；提供科学可靠的数据以保证桥梁的安全施工和积累技术资料。

关键词：桥梁施工；监测和监控；应用

一、引言

桥梁施工监测与监控是对施工过程中的主要环节进行检测和控制，从而保证结构在施工过程中处于安全稳定的状态，并依据结构实际受力状态，对由各种测试和检测方法取得的数据进行跟踪，并予以一定的修正计算。以便给出后续的每个施工阶段的标高和相应的内力反馈数据，用以指导并控制施工过程，使得桥梁线形和内力满足设计要求。

二、桥梁施工监测及监控的作用

通过多年桥梁施工经验的积累，笔者认为桥梁的施工监测和监控具有以下几方面的重要应用。

（一）预防桥梁事故的发生

对桥梁施工进行监测和监控是为了保证桥梁建设的安全。施工控制体系建立的好坏直接决定了每座桥梁在建设施工中的安全与否，并影响桥梁后续使用的可靠性。将桥梁施工监测和监控体系建立并加以完善后，施工中的每个阶段，就可以通过一定的监测手段获得结构的实际内力及其变形，从而能够较为全面地掌握施工进度及发展情况。若在施工过程中发现监测的实际值与设计的计算值相差太大时，则应该立即停止进施工，并进行相应地检查和原因分析，否则，有可能会出现事故，造成不必要的损失。下面的实例就是证明。如横跨于圣劳伦斯河的加拿大魁北克桥就是因为在施工过程中两次发生坍塌事故而闻名于世的。该桥总的悬臂臂距为548米，采用悬臂拼装进行施工，当南侧的锚碇桁架即将架立完成时，突然发生崩塌坠落，原因是设计时，桥悬出的桁架过长，悬臂达176.8m。故而得使位于中间墩处附近的下弦杆受到的压力过大，造成下弦杆腹板失稳，从而引起全桁架的严重破坏。如果当初采用了一定的施工监控和监测方法，在施工时，根据设计在内力较大的杆件中布置一定数量的监控测点，定时定期地进行监控，发现异常现象后立即停工检查，就不会发生如此严重的工程事故。由此可知，桥梁施工监控与监测系统就是桥梁施工建设的安全系统。一座大桥能按时、按量、安全地建成，并在施工过程中避免突发事故的出现，施工监控是极为有力的保证。

桥梁施工监控与监测不仅是桥梁建设的安全系统，也是桥梁在营运使用中对其安全性、耐久性和可靠性三者的综合监测系统。随着经济地不断发展与进步，交通流量、行车速度和荷载等级等也将会提高。这些因素的存在以及一些不可预知的自然破坏力都会危及桥梁的安全。如果在桥梁建设时进行施工监控与监测，预留长期的监测点，那么，桥梁的终身安全监测就有了条件，桥梁营运使用期的养护及维修工作就有了科学的、可靠的数据，桥梁的安全使用就有了可靠的保证。韩国圣水桥就是这方面的一个反面事例。1994年10月，韩国圣水桥突然在中跨断塌50m，其中15 m左右掉入江中，调查结果称该桥长期超负荷运营使用，致使钢桁梁螺栓和杆件发生疲劳破坏事该桥在行车高峰期突然断裂的主要原因。上面的例子说明，在桥梁的营运使用阶段，一套长期的有效的监控监测系统是必要的。这可以让桥梁的养护部门能够根据桥梁的更为贴近实际的使用情况进行有效的维护，而不是只依靠外观检查等简单手段得到的粗略的依据进行无谓的维护。

（二）提供科学可靠的数据以保证桥梁的安全施工

通过对桥梁施工进行监测与监控，并对施工方案及加荷程序进行一定的调整，为桥梁建设安全和建设质量提供科学的，可靠的数据。例如，在钢管混凝土拱桥的施工过程中，主桥拱上的结构需要多次地变换受力体系，而其拱肋受力变化情况复杂，所以其施工难度相对而言较大。虽然在设计时设计者已经考虑了施工中可能出现的一些情况，但是基于施工过程的复杂性，很难精确地预先估计结构的实际状态。所以，在空钢管合拢之后，必须对上部结构的施工加载过程进行规范的、严格的现场监测与监控，避免因为不可预知的因素导致的主拱肋局部应力超过限值或失稳，以及产生过大的变形而发生事故。在桥梁施工过程中对桥梁结构进行实时地监测与监控，便可由监测所获得的结果对施工过程中的有关控制参数进行一定的调整。另外，当发现已建结构偏离控制目标时，可以迅速地调整下一阶段的施工，从而保证桥梁结构线形的顺滑。同时，亦可监控桥梁结构的实际内力分布情况，使拱桥处于一个偏于安全的受力范围内。对钢管拱肋内进行混凝土压注是施工阶段最危险的阶段之一。所以，为了保证施工安全，在压注管内混凝土时，每1片拱肋须从一开始压注至压注结束，都须对拱肋内力和拱脚位移进行监测监控。监测和监控的重点是拱顶L/2、L/4以及3L/4截面上缘和下缘监测点的应变值。对L/2截面监测测点主要观测上缘处拉应力的大小，并随时通知施工单位及时地加大配重值，避免“冒顶”破坏；对于L/4和3L/4截面，则主要观测2个截面监测点的应变对称性。控制两侧的压注速度，使得两侧混凝土顶面标高的上升程度保持同步，避免任何一侧混凝土的顶面标高上升太快。由此，施工单位便可以根据监测监控点观测到的拱脚位移值对张拉系杆进行控制，从而保障了大桥施工质量及安全。通过对上述钢管混凝土拱桥施工过程的分析，我们可以清楚地认识到桥梁检测与监控对桥梁施工的重要性，监控监测所获得的数据是科学的，可靠的，正是监控监测得到的数据有效的保证了桥梁施工质量和安全。

（三）积累技术资料

现代桥梁设计往往采用新颖的结构体系，施工过程中静定与超静定体系转换复杂，结构受力状态多变，有时甚至比建成后的运营使用状态还要不利。但是，通过桥梁施工监测及监控，不仅可以对设计理论、设计方法和计算结果进行验证，还可以为桥梁设计和安全施工积累技术资料。

例如，在对某大跨度钢管混凝土系杆拱桥的施工过程进行监测及监控时，观测到拱脚的位移在数天时间里增加到60—68mm。对该现象进行深入分析后发现，是因为将原来自然下垂的系杆，用工字钢抬高了将近20mm，把系杆支承在桥面上，系杆便由原来下垂的悬链线变成了水平直线，从而造成拱脚大幅度的外移。监测人员观测到该情况后及时通报了施工单位，施工单位立即进行系杆张拉，避免了事故的发生。上述例子中，若只是单纯地只根据荷载变化对拱脚进行观测，便极有可能会引起工程事故。

三、结语

随着科学技术的飞速发展，高强度的建筑材料以及预应力工艺被广泛应用于桥梁施工过程中。近年来不断地涌现出许多大跨度斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥以及连续刚构桥。这些桥梁结构在施工过程中受力复杂多变。因此，在施工过程中，关键部位的结构应力、变形应予以监测和监控，技术人员也应该详细计算，并反复量测结构关键断面和主要测控点在每道施工工序产生的相应的应力及位移，使之自始至终处于受控状态，从而保证桥梁施工的施工安全与施工质量。所以，桥梁的施工监测和监控一定会被广泛地应用于桥梁施工中，并成为现代桥梁建设的必然趋势。

参考文献：

[1] 秦玉霞. 春晓中八路桥梁施工监控方案与组织管理.(宁波经济技术开发区春晓开发建设指挥部).2009.

[2] 张和水,高广义．韩庄lO4国道公路桥施工监测和结构试验研究