莲沱特大桥施工监测与监控

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1、莲沱特大桥施工监测与监控作者：版主提要莲沱特大桥是三峡对外交通公路上的一座重要桥梁，主桥为(48.3+114+48.3)m钢管混凝土拱桥。其结构复杂，科技含量高，施工难度大。该桥在空钢管拼装合拢后，上部结构的施工加载过程采用了计算机技术进行全面监控，确保施工质量和施工安全。一概述由于科学技术的飞速发展，高强度建筑材料和预应力工艺的广泛应用，大跨度桥梁的设计建造日新月异，方兴未艾。近年来涌现出许多大跨度斜拉桥、悬索桥、钢管混凝土拱桥、连续刚构桥，气势恢宏、造型完美。然而，这些桥梁的施工过程是极其复杂的，都必须受到监测与监控。技术人员必须详尽计算和反复量测结构物关键断面及主要控制点在

2、每道工序产生的应力和位移，使之控制在我们设置的范围之内，以保证施工的安全与质量。莲沱特大桥是三峡对外交通专用公路上的一座重要桥梁，也是一座具有国内先进水平的桥梁。桥全长340.87m，桥面总宽20m，主桥采用(48.3+114+48.3)m中承式钢管混凝土连续拱。结构新颖，桥型优美。本桥设计荷载为汽-36级，验算荷载为2000KN平板车组。施工过程中，主桥拱上结构需多次变换受力体系，拱肋受力变化复杂，施工难度比较大，我们要求在空钢管合拢后，对上部结构的施工加载过程进行现场监测监控，避免出现不可预见的因素导致主拱肋局部应力超限或失稳，以及产生过大的变形而发生事故。尽管计算机目前已经

3、十分普及，但应用于复杂桥梁工程施工监控的报道并不多，无论就监控理论方面的系统研究，还是计算机数学处理模式的具体应用都缺少可借鉴的经验与资料。本文就我们开发监控软件、对莲沱特大桥施工过程进行计算机监控的具体应用过程作一总结。二  监控软件系统铁道部第一勘测设计院兰州分院为莲沱特大桥施工监控立项开发了微机专用软件〈钢管混凝土拱桥施工过程的微机监控系统〉。１  监控软件开发的必要性在过去的同类桥梁施工中，往往只靠人工计算来完成施工中的计算分析，尽管计算机已相当普及，但是国内外并没有与此相适应配套的专用监控软件，因此施工技术人员也只是用计算机做一些局部的计算工作，而对数据的分析及对整个施

4、工过程的控制大都由人工判断分析来完成。因此对现场技术人员的素质水平要求较高，不仅因为其计算繁杂、工作量大，而且有些施工过程是连续进行不间断的，计算、分析、判断都要求同步进行，刻不容缓，故单靠现有的技术人员来完成整座大桥的施工监控过程，其难度是相当大的。而且在计算机技术飞速发展的今天，这种监控方式已显得跟不上时代的步伐。如何应用现代的计算机来做好施工监控工作，是我们急需解决的一个课题。为此我们组织力量开发了这个软件。２  监控软件原理和功能对于钢管混凝土拱桥，其监控的对象是钢管混凝土主拱肋，由于荷载作用、气温变化直接影响到主拱肋的受力，而这种影响将直接通过钢管和混凝土本身的变形反映

5、出来，通过仪器测量拱肋各关键部位的应变及位移变化，就可以获得拱肋该部位的实测应力及位移。计算机监控的主要工作就是通过对监测到的主拱肋的应变数据以及施工过程计算的理论数据分析判断，采取相应有效的处理措施，来控制主拱肋的应力及变形限制在一定的范围之内，使其不发生超限，进而控制施工进程，以保证施工安全与质量。  ┏━━━━━┓  ┃监测数据  ┣━┓  ┏━━━━━┓  ┏━━━━━┓  ┏━━━━┓  ┗━━━━━┛  ┗━┫数据处理  ┣━┫综合分析┣━┫输出监控┃  ┏━━━━━┓  ┏━┫         ┃  ┃   预测   ┃  ┃实施措施┃  ┃理论数据  ┣━┛  ┗

6、━━━━━┛  ┗━━━━━┛  ┗━━━━┛  ┗━━━━━┛                   监控系统流程图  从监控系统流程图来看，监控软件应具备以下功能：    (1)系统预处理对于一个结构，首先应通过预处理，对各个施工过程(施工阶段)的受力，变形情况做出理论分析，它将成为监控分析的基础资料和基本依据。(2)监测数据处理在施工过程中，通过监测采集到的数据，即使是与理论分析相当吻合，也必将存在一定的离散性，这与采集时间的同步性、采集的精度等因素有关，且很难避免不出现失效点数据。因此，对监测数据进行处理是必要的，应通过处理将明显不合理的测点数据剔除，方能保证程序在接下来的

7、分析中不致出现错误的结论。(3)预测分析这一部分应将视之为整体监控体系的核心，计算机自动处理与人工操作的区别就体现在能否根据理论分析值，结合已获得的实测数据，对未来施工阶段结构是否会出现应力，位移超限等问题作出正确的判断。   (4)监控措施分析当预测分析表明，需要采取措施以避免结构在施工过程发生应力超限，位移超限等问题后，软件应提供必要的分析功能，帮助用户进行监控处理方案的决策。这种分析方法随着对象的不同，可能是多种多样的，本软件系统采用了线性规划优化及人机交互处理两种方式。３