钢管拱桥监测监控措施

钢管拱桥监测监控措施

一、监测监控目的

为确保桥梁施工的安全和拱肋线型、合拢内力状态偏离设计目标不超过允许范围，不致影响结构在施工及运营阶段的安全度，以及为积累资料，推动我国桥梁技术不断向前发展，对施工全过程进行严密的监测和严格的控制是非常必要的。

二、监测监控项目及方法

1、 监测监控项目

（1） 球铰局部应力

（2） 上转盘应力；

（3） 交界墩应力及体外预应力索内力；

（4） 扣索内力；

（5） 拱肋线型、应力；

（6） 混凝土密实度；

（7） 工地焊接质量复检；

（8） 结构体系温度场测量；

（9） 脱拱后结构体系的动力特性测试。

2、 监测监控方法

对上述9个项目的监测监控，可归结为通过对结构内力和或应力、线型、温度场、动力特性测试以及无损检测，了解结构在施工各个阶段的受力特性、温度场情况、线型以及质量，从而对结构构件在施工过程中的性能及安全做到心中有数，并通过与计算结果或设计状态的比较，发现偏差，找出产生偏的原因并采取切实可行的措施纠偏，以达到对结构在施工各阶段的有效控制，确保桥梁施工的安全，确保施工的质量，并为同类桥梁的设计、施工积累经验。

以下对上述9个项目的监察院测监控方法进行分别叙述：

（1） 球铰局部应力

转体法施工，拱肋拼装在岸边支架上进行，便于施工、检测、线型控制，施工安全易于保证。转体法施工一个关键的环节就是球铰的施工。球铰受力复杂，安全至关重要。在球形钢钣下方布置8个测点，每点沿径向和切向各布置1个弦式应变计。在上转盘施工完成、张拉扣索脱拱过程以及以后的转体过程、合拢过程、封闭拱脚前，对各测点进行测量，监视球铰砼应力情况及偏心情况，供有关方面研究是否进行处理及采取的措施。

（2）上转盘应力

上转盘是汇集各结构受力之所在，受力较为复杂，而且是永久结构之一部分。在上转盘上、下缘沿横桥向、纵桥向埋设应变计。在施加预应力及脱拱过程中对砼的应力进行监测。

上盘应力监测只选一个转体进行。

（3） 交界墩应力及后背索内力

交界墩用作转体施工的塔架，经前扣索、后背索将大部分转体重量通过交界墩传递到上转盘，再经钢球铰传至基岩上。交界墩后拉索及上转盘预应力的施加程序按设计要求进行。于交界墩后拉索钢丝上粘贴电阻应变片，采用电测法进行测量，配合施工，控制索力按程序准确施加，保证交界墩的安全。

在上转盘上表面以上1～2m的墩柱断面埋设弦式应变计。在张拉上转盘预应力索、交界前后扣索拱脱架的各工序对交界墩砼应力进行监测，控制施工应力不超过允许值。该项目对两岸转体都要进行。

于拆除临时预应力索和扣索时对各拉索及墩柱的监测方法同上。

（4） 扣索内力

扣索内力的准确与否直接影响拱肋线型及内力状态。

在一个转体的所有扣索上，布置应变测点，采用电测法以及电测和伸长量相比对的方法，监测和控制扣索内力按设计程序准确施加。扣索内力还可以采用频率法测量。

拆除扣索按同样的方法进行监测。

（5） 拱肋线型、应力

拱肋线型对其受力有重大影响，过大的偏差会严重降低结构的安全度，尤其是稳定安全度。

线型测量采用全站仪或电子经纬仪进行。首先对拼装拱肋的支架进行检测、调整，于拼装前预先在拱肋节段上做标记。在拼接及合拢阶段监测、调整拱肋线型，使其与设计目标的偏差不超过允许值，合拢结束及扣索拆除后，测量裸拱的线型。

拱肋应力测量采用电测与手持应变仪相结合的方法进行。在每岸转体的钢拱脚、L/8、L/4、3L/8截面，合拢段钢拱肋中间截面（L/2）设应变计测点。其中，钢拱脚、L/4、L/2截面加设手持应变仪测点。在应力变化较大而时间较短的脱拱过程，用电测法可快速测得拱肋应力，达到实时监测结构施工应力的目的，并为调整扣索张拉力提供依据。在转体过程，选数个测点监测拱肋应力，确保拱肋安全。在合拢阶段，通过拱肋应力与线型双重测量，优化合拢状态，保证拱肋受力合理。在泵送砼过程、修筑拱上构筑物时，监测拱肋应力。应力测点还可用于成桥静动载试验。

（6）砼密实度检测

对容易产生不密实的下盘球铰区域和拱肋钢管内砼，采用超声波方法进行检测。发现不密实处，采取压浆措施进行处理，然后再进行复查。

（7）工地焊接质量复检

工地焊接条件差，焊接质量不易保证，尤其是对接焊缝。焊接缺陷能严重降低结构强度，尤其是受拉区的疲劳强度。铁路活载应力与静载应力之比较大，对疲劳强度要求较高，对焊接质量要高度重视，以不致留下安全隐患采用超声波探伤仪对工地焊缝进行复检，确保焊接质量。

（8）结构体系温度场测量

温度对拱结构的线型及内力影响较大。每个工序的控制无一不受温度影响，均必须考虑温度变化及湿度场的分布而对控制目标进行修正，包括合拢状态的调整。

在交界墩、扣索和钢拱肋上布置温度测点，采用定温计与埋设温敏元件相结合的方法进行。交界墩选二个截面、拱肋选取L/8、3L/8截面、扣索各选取若干个截面。温度场只在一岸转体上进行。

（9）脱拱后结构体系动力特性测试

采用脉动法，在交界墩和拱肋上安放传感器，记录结构在环境作用下的脉动信号，通过频谱分析确定自振频率、振型和阻尼。在脱拱后，转体前对一岸转体进行测试，以掌握其动力特性。

3、 监测监控的组织管理

施工监测监控工作量很大，专业性较强，资料、数据处理量很大。为了能对各工序进行及时有效的控制决策，这就要求随时提供处理后的数据，从而指导施工。为此目的，必须充分利用现代管理手段，编制专用管理软件、建立施工监测监控组织，做到管理的科学化、专业化，以确保监测监控工作的正常实施并达到预期目的。

4、 施工监测监控的配合

监测监控是拱桥施工必须高度重视的工作。具有专门以下几个方面的检测：

（1） 拱肋及其联结系的钢管焊接必须经过无损探伤检验；

（2） 拱肋在膺架上预拼时对拱轴线的线型测量；

（3） 拱肋脱离膺架后对拱轴线，交界墩倾斜、位移的测量；

（4） 主拱肋转体的各阶段温度场测量；

（5） 主拱肋转体阶段内力和线型的监控计算。