维普资讯 http://www.cqvip.com ２ＯＯ７年第８期 （总第１６２期） 黑龙江交通科技 ＨＥＩＬｏＮＧＪＩＡＮＧ ＪＩＡ０ＴＯＮＧ ＫＥＪＩ Ｎｏ．８。２００７ （Ｓｕｍ Ｎｏ．１６２） 桥梁施工中的监测方法 黄宏斌 （黑龙江省公路工程监理咨询公司） 摘要：详细介绍了桥梁施工中的监测方法的内容，阐述了在桥梁施工中监测工作的重要性。 文献标识码：Ｃ 文章编号：１００８－３３８３（２００７）０８—００７５—０１ 关键词：桥梁施工；监测；频率；结构；应力 中图分类号：Ｕ４４５ 桥梁施工的监测方法很多，具体应根据监测对象、监测 目的、监测频率、监测时间长短等情况选顶最方便、最可靠的 监测方法。其监测方法分为几何形态监测、结构截面的应力 监测、索力监测、预应力监测和温度监测等。 （１）几何形态监测的目的主要是识别已形成的结构的 实际几何形态，其内容包括标高、跨长、结构或缆索的线形、 结构变形或位移等。它对施工控制、预报非常关键。 目前用于桥梁结构几何形态监测的主要仪器包括测距 仪、水准仪、经纬仪、全站仪等。对需全过程跟踪监测的结构 几何形态参数的监测通过指定控制点的位置坐标监测加以 体现。对需定期监测的结构几何形态参数的监测是指对那 些无需全过程监测的控制量进行的定期复核性的监测。目的 是了解诸如桥墩（塔）、拱座、锚碇等有无超出设计范围的异 常变形或变位，属于结构安全性监测。这些监测通常采用精 密水准仪、精密倾角仪等进行量测。 （２）结构截面的应力是包括混凝土应力、钢筋应力、钢 结构应力等，这种监测是施工监测的主要内容之一，它是施 工过程的安全预警系统。无论是拱桥、梁（刚构）桥。还是斜 拉桥和悬索桥，其结构某指定点的应力也同其几何位置一 样，随着施工的推进，其值是不断变化的。在某一时刻的应 力值是否与分析（预测）值一致，是否处于安全范围是施工 控制关心的问题，解决的办法就是进行监测。一旦监测发现 异常情况，就立即停止施工，查找原因并及时进行处理。 由于桥梁施工的时间一般较长，所以，应力监测是一个 长时间的连续的量测过程。目前应力监测主要是采用电阻 应变仪法、钢弦式传感器法等。对于要求适合于现场复杂情 况、连续时间较长且量测过程始终要以初始零点作为起点的 应力监测，目前基本上均采用钢弦式传感器，其主要原因是 钢弦式传感器具有良好的稳定性，自然具有应变累计功能， 抗干扰能力较强，数据采集方便等。钢弦式传感器虽然较其 他传感器优越，但总还是存在温度漂移和零点漂移等问题。 （３）斜拉桥的斜拉索、悬索桥主缆索及吊索索力是设计 的重要参数，也是施工监控实施中需要监测与调整的施工控 制参数之一。索力量测效果将直接对结构的施工质量和施 工状态产生影响。要在施工过程中比较准确地了解索力实 际状态，选择适当的量测方法和仪器，并设法消除现场量测 中各种误差因素的影响非常关键。 现场索力量测的方法。 ①压力表量测法：索结构通常使用液压千斤顶张拉，由于 千斤顶的张拉油缸中的液压和张力有直接的关系，所以，只要测 定张拉油缸的压力就可求得索力。使用０．３—０．５级的精密压 力表，并事先通过标定，求得压力表所示液压和千斤顶张拉力之 间的关系，则利用压力表测定索力的精度也可达到１％－２％。 千斤顶的液压也可用液压传感器来测定，液压传感器感 受液压后输出相应电讯号。显示仪表在接收到讯号后即显 示出压强或换算后直接显示张拉力。由于电讯号可通过导 线传输。能进行遥测。使用就更为方便。 由于液压换算索力的方法简单易行。可直接借助施工中 已有的千斤顶。故是施工控制中索力量测最实用的方法之一。 ②压力传感器量测法：该法是指在悬索桥主缆索股或斜 拉桥斜拉索等锚下安装压力传感器，通过二次仪表读取拉索 索力。这种方法量测的准确性高。稳定性较好，易于长期监 测，选择恰当的传感器除满足施工控制监测需要外，还可用 于桥梁使用过程中的索力量测。 ③振动频率量测法是利用索力与索的振动频率之间存 在对应关系的特点。在已知索的长度、两端约束情况、分布质 量等参数时通过测量索的振动频率。进而计算出索的拉力。 桥梁结构中的索并不处于绝对静止状态。而是时刻发生 着环境随机振动。且各阶频率混在一起，要用精密的检振器 才能感受，通过频谱分析，根据功率谱图上的峰值才能判定 其各阶频率。频率得到后即可据以求算索力。现有的仪器 及分析手段使频率测定精度可达０．００５ Ｈｚ。当索的端部约 束不明显时，通常需经现场试验确定相应的换算长度。振动 频率法在实施中要求现场操作人员有一定的经验。 在监测中应根据实际情况选用最为合适的测试方法。 为确保监测的准确性，最好是上述两种或三种方法同时并 用，互为校验，在掌握了某种关系和规律后，也可采用以某种 方法为主，以其他方法作为校核的方式进行大批量监测。 （４）预应力监测 预应力水平是影响预应力桥梁施工控制目标实现的主 要因素之一。在监测中主要是对预应力筋的张拉真实应力、 预应力管道摩阻损失及其永存预应力值进行测定。对于前 者，通常在张拉时通过在张拉千斤顶与工作锚板之间设置压 力传感器测得。对于后两者，可在指定截面的预应力筋上贴 电阻应变片测其应力，张拉应力与测得的应力之差即为该截 面的预应力管道摩阻损失值。 （５）温度监测 对于大跨度桥，特别是斜拉桥、悬索桥等，其温度效应是 十分明显的。如斜拉桥斜拉索在温度变化时其长度将相应 伸长或缩短，直接影响主梁标高；悬索桥主缆线形及矢高将 随温度的改变而变化，索塔也可能因温度变化而发生变位， 这些都会对主缆的架设、吊杆下料长度计算确定等产生很大 影响；悬臂施工连续刚构（梁）桥标高也将随温度的变化发 生上（下）挠。因此，在大跨度桥梁施工过程中对结构的温 度进行监测，寻求合理的立模、架设等时间，修正实测的结构 【下转第７９页） ・７５・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第８期 大桥桩柱一盖梁结构体系开裂研究 总第１６２期 ８结论 （１）应变测试分析表明，１’柱与２’柱之间的盖梁裂缝是 降差是造成３’裂缝宽度加大的原因。此外在目前３’裂缝已开 裂严重的情况下，在３’桩柱匕加载时，也将加速３’裂缝的开裂。 （４）桩柱一盖梁结构体系有限元数值模拟分析表明，基 由于１’桩与２’的过大沉降差造成的。３’柱正上方的盖梁裂 缝是由于２’桩与３’桩的过大沉降差加之３’柱上方的通行汽 车荷载共同作用造成的，其中主要因素是沉降差。３根桩的 过大沉降差是造成盖梁与柱北侧开裂的主要原因。 （２）在相同的荷载作用下，２种工况下１’桩与３’桩的沉 降差别较大，说明３根桩的承载力有明显的区别。根据裂缝 的开裂情况及沉降曲线综合分析，其承载力由大到小依次为 ３’桩、２’桩、１’桩。１’桩在卸载过程中无任何反弹的现象表明 其桩周土力学性质较差。 （３）在１’桩柱上加载时，１’裂缝、２’裂缝、３’裂缝的宽度均随 荷载等级的增加而加大。在３’桩柱上加载时，１’裂缝、２’裂缝的 宽度均随茼载等级的增加而减小，３’裂缝的宽度随荷载等级的 桩沉降差是造成目前开裂的原因，在１’桩沉降最大、２’桩沉 降较小、３’桩沉降最小的条件下，数值模拟得到的高应力分 布区与实际裂缝开裂部位相对应。 （５）桩周土剪切波速度测试分析表明，３’桩桩周土提供 桩基承载力的力学性质最好，１’桩最差，这是造成桩基不均 匀沉降的重要因素之一。 （６）综合测试结果，造成盖梁与桩柱开裂的原因是基桩 的不均匀沉降，３根桩沉降由大到小依次为南侧桩、中间桩、 北侧桩，其中承载力较差的为南侧桩与中间桩，中间桩沉降 较小是由于在其上方有车载时可部分分配给南侧桩与北侧 桩。造成不均匀沉降的原因除需进一步查证施工与设计资 料的矛盾问题外，目前经实测获得的确定因素为桩周土的力 学性质存在明显差别。 收稿日期：２００７—０５—１０ 增加而加大。在１’桩柱上加载时，基桩沉降由大到小依次为１’ 桩（７．３７ｍｍ） 桩（４．３３ ｍｍ）、３’桩（０．０６５ ｍｍ），１’桩与２’桩的 沉降差是造成１ 裂缝 裂缝宽度加大的原因，２’桩与３’桩的沉 （上接第７５页） 状态的温度效应，对桥梁按目标施工和实施施工监控是十分 重要的。 目前，结构温度的测量方法较多，包括辐射测温法、电阻 温度计测温法、热电偶测温法等。每种方法的测量范围、精 度和测量仪器的体积及测量繁杂程度都有所不同，通常应选 用体积小、附着性好、性能稳定、精度高且可进行长距离传输 监测的测温元件。 对于悬索桥主缆架设期间的温度监测，其重点应放在基 修正才能作为其平均温度（即计算温度取用值）。 对连续刚构梁体、斜拉桥和悬索桥索塔等混凝土结构的 温度测量包括表面温度测量和体内温度测量两方面。对结 构表面温度采用表面温度点测计测量，点测计测量灵活性 大，可对任意点处的表温进行测量；对体内温度测量通常是 将选好的温度传感器贴在钢筋上，在作防潮和防机械损伤处 理后埋人指定截面的混凝土体内并引出导线，通过温度测量 显示仪读取温度值。 由于大跨度桥梁结构的结构温度是一个复杂的随机变量， 准索股和一般索股上。通常沿跨长方向选择多点（断面）进 它与桥梁所处的地理位置、方向、自然条件（如环境气温、当时风 行测量，每一断面则沿索股周长上、下和左、右对称布置温度 传感器，并使其紧贴于索股表面股丝之间，确保所测温度是 索股表面股丝的真实温度，在基准索股线形观测的同时对各 断面温度进行监测。在一般索股架设时对基准索股和欲调 般索股同时进行温度监测。根据基准索股和欲调索股的 相对温差计算其间的相对高差修正值。 对斜拉桥斜拉索、悬索桥主缆等成缆结构的温度状态确 定正确与否将直接影响其主梁立模标高的确定和加劲梁吊 装架设的控制计算。由于钢丝间的空隙影响，缆索横截面内 的温度场分布很不均匀，根据国内外经验，对直径较小的缆 索，其平均温度可取主缆表面测点温度的平均值，但对直径 超过６０ ｃｌｎ的缆索，应对其表面测点的平均温度进行适当地 一逵风向、日照辐射强度）、组成构件的材料等等因素有着密切的 关系，设计中很难预计施工期间的结构实际温度。因此，为保证 大桥施工达到设计要求的内力状态和线形。必须对结构实际温 度进行实地监测。监测时要特别注意对结构局部温度与整体温 度相结合的测量，只有准确掌握了施工结构整体温度分布状态 的影响。 综上所述，施工监测是大跨径桥梁的施工控制的基础， 因为桥梁施工过程复杂，影响其施工效果的因素很多，因此 在施工中必须对结构设计参数和实测状态参数进行监测，不 断地根据实际情况修正原先确定的各施工阶段的理想状态， 使施工状态始终处于控制范围之内。 收稿日期：２００７－０３—１２ ・７９・