長(zhǎng)安大學(xué)碩士學(xué)位論文答辯

1、第六章 橋隧工程管理,第一節(jié) 橋隧建設(shè)成就回顧,一、橋梁建設(shè)成就,我國(guó)橋梁建設(shè)歷史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，早在公元1300多年前建造的趙州橋， 結(jié)構(gòu)新穎、堅(jiān)固美觀。800多年前修建的盧溝橋，古樸典雅、雄偉壯麗， 今仍被譽(yù)為世界橋梁建筑史上的杰作。古代的石梁橋，懸臂木梁橋及鐵 索橋的建設(shè)成就，也達(dá)到了較高的技術(shù)水平，在國(guó)際橋梁史上占有非常 重要的地位。 特別是1978年黨的十一屆三中全

2、會(huì)確定把我國(guó)的工作重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到社 會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)上來(lái)，不斷深入貫徹執(zhí)行改革，開放政策，使我國(guó)的經(jīng) 濟(jì)建設(shè)獲得了突飛猛進(jìn)地發(fā)展。在重點(diǎn)發(fā)展交通和能源兩大戰(zhàn)略目標(biāo)的 推動(dòng)下，20多年來(lái)我國(guó)的公路橋梁建設(shè)事業(yè)掀起了新的建設(shè)高潮，在不 斷學(xué)習(xí)、引進(jìn)西方技術(shù)并結(jié)合我國(guó)具體實(shí)踐的情況下，取得了空前的、 舉世矚目的橋梁建設(shè)成就。如石拱橋技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先水平，其他 類型的拱橋，斜

3、拉橋及懸索橋均列世界前矛，我國(guó)的預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋， 其國(guó)際地位也后來(lái)者居上，1997年建成的虎門大橋的輔助航道橋?yàn)榭鐝?270m連續(xù)剛構(gòu)，建成后名列世界第一，我國(guó)在世界上有影響的各類型橋 如表6.1所示。,國(guó)內(nèi)典型橋梁一覽表 表6.1,回顧過(guò)去，成就輝煌，展望未來(lái)，前程似錦。我國(guó)現(xiàn)代化公路橋梁 建設(shè)方興未艾，雖然在新橋型、新結(jié)構(gòu)、新工藝，設(shè)計(jì)理論和計(jì)

4、算方面 已躋身于世界先進(jìn)行列，部分成果亦達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。但在施工控制 及健康監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域與國(guó)外還有一定的差距，隨著我國(guó)橋梁建了設(shè)數(shù)量不 斷增加，橋梁施工控制與健康監(jiān)測(cè)已成為我國(guó)急需重點(diǎn)解決的問(wèn)題。,,,,二、隧道建設(shè)成就,在建國(guó)后的三十年我國(guó)修建的公路等級(jí)均較低，線形指標(biāo)要求不高，五 十年代，我國(guó)僅有公路隧道30多座，總長(zhǎng)約2500m且單洞長(zhǎng)度都很短，六七 十年代，我國(guó)干線公路上曾修建了一些百米以上的

5、隧道，但標(biāo)準(zhǔn)也很低，進(jìn) 入八十年代，公路隧道的發(fā)展逐漸加快，具有代表性的工程有深圳梧桐山隧 道和珠海板樟山隧道，福建鼓山隧道和馬尾隧道，甘肅七道梁隧道等。 近 二十年來(lái)，我國(guó)在公路隧道的建設(shè)方面更是取得了令人矚目的進(jìn)步，隧道的 勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工和營(yíng)運(yùn)都日漸成熟。期間新建隧道504座，27.8萬(wàn)延米， 還建成了多座特長(zhǎng)和寬體扁坦隧道，如中梁山隧道（3100m×2），縉云山隧

6、 道（2450m×2）、大溪嶺隧道（4116m×2）、二郎山隧道（4200m×2）、飛 鸞嶺隧道、真武山隧道等。據(jù)不完全資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成公路隧道1208座， 總里程 362km。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在改革開放之初的1979年，中國(guó)只有公路隧道374座 。經(jīng)過(guò)20多年的快速建設(shè)，到2001年底，中國(guó)公路與隧道數(shù)量已分別是改革 開放之初的4.7倍和13.5倍，其中

7、超過(guò)千米的特長(zhǎng)隧道有18座。 目前，公路隧道的單洞長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，修建技術(shù)與營(yíng)運(yùn)技術(shù)日趨復(fù)雜。 已建成的最長(zhǎng)隧道是西康線的秦嶺單線隧道,長(zhǎng)18. 4km ,其它較長(zhǎng)的還有衡 廣鐵路復(fù)線上的大瑤山雙線隧道,長(zhǎng)14. 295km ,于1987年建成。南昆線上的 米花嶺隧道,長(zhǎng)9. 383km等。,,,第二節(jié) 橋梁施工控制系統(tǒng),一、橋梁施工控制動(dòng)態(tài),1．橋梁施工控制的重要性

8、 橋梁施工控制是橋梁建設(shè)的安全保證。為了安全可靠地建好每座橋，施工控制將變得非常重要。因?yàn)槊糠N體系的橋梁所采用的施工方法均按預(yù)定的程序 進(jìn)行。施工中的每一階段，結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形是可以預(yù)計(jì)的，同時(shí)可通過(guò)監(jiān)測(cè)手段得到各施工階段結(jié)構(gòu)的實(shí)際內(nèi)力和變形，從而完全可以跟蹤掌握施工進(jìn)程和發(fā)展情況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中監(jiān)測(cè)的實(shí)際值與計(jì)算的預(yù)計(jì)值相差過(guò)大時(shí)，就要進(jìn)行檢查和分析原因，而不能再繼續(xù)進(jìn)行施工，否則，將可能出現(xiàn)事故?？梢赃@樣說(shuō)，橋梁施

9、工控制系統(tǒng)就是橋梁建設(shè)的安全系統(tǒng)。為確保橋梁施工的安全，橋梁施工控制必不可少，尤其對(duì)造價(jià)昂貴的大跨度橋梁，更為重要。 施工控制不僅是建橋中的安全系統(tǒng)，也是橋梁營(yíng)運(yùn)中安全性和耐久性的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。隨著交通事業(yè)的發(fā)展，荷載等級(jí)、交通流量、行車速度等必然提高，還有一些不可預(yù)測(cè)的自然破壞力也將會(huì)危及橋梁的安全，若在建設(shè)橋梁時(shí)進(jìn)行了施工控制，并預(yù)留長(zhǎng)期觀測(cè)點(diǎn)，將會(huì)給橋梁創(chuàng)造終身安全監(jiān)測(cè)的條件，從而給橋梁營(yíng)運(yùn)階段的養(yǎng)護(hù)工作提供

10、科學(xué)的、可靠的數(shù)據(jù)，給橋梁安全使用提供可靠保證。因此，要徹底改變目前我國(guó)橋梁養(yǎng)護(hù)部門的現(xiàn)狀，科學(xué)地、較為主動(dòng)地預(yù)報(bào)橋梁各部位營(yíng)運(yùn)情況，必須在橋梁施工中進(jìn)行施工控制系統(tǒng)的建立，并使其能長(zhǎng)期對(duì)橋梁營(yíng)運(yùn)階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣才能確保這些耗資巨大、與國(guó)計(jì)民生密切相關(guān)的大橋的安全耐久。由此可見，橋梁施工控制是現(xiàn)代橋梁建設(shè)的必然趨勢(shì)。,,,2．橋梁施工控制發(fā)展趨勢(shì) 橋梁施工控制在國(guó)外起步較早，目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已將橋梁施工

11、控制 納入施工管理工作中。控制方法已從人工測(cè)量、分析與預(yù)報(bào)發(fā)展到自動(dòng)監(jiān)測(cè)、 分析與預(yù)報(bào)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，已形成了較完善的橋梁施工控制系統(tǒng)。國(guó)內(nèi) 起步較晚，20世紀(jì)90年代以后，人們逐漸從理論與實(shí)踐中認(rèn)識(shí)到橋梁施工控 制的重要性．特別對(duì)于采用自架設(shè)體系施工的大跨度橋梁是必不可少的，但 對(duì)施工控制的理論研究得還不夠，控制手段落后，影響因素研究不透，預(yù)測(cè) 和判斷精度不高，還未建立起一套完善的施工控制系統(tǒng)。目前，國(guó)外除了

12、重 視橋梁在施工過(guò)程中的控制外，也十分重視橋梁服役狀態(tài)的控制工作，在橋 梁中埋設(shè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)、預(yù)報(bào)和分析，以隨時(shí)了解服役橋梁的健康狀況， 避免突發(fā)事件的發(fā)生。在這方面國(guó)內(nèi)起步更晚，目前主要靠目測(cè)和荷載試驗(yàn) 來(lái)了解服役橋梁的情況，對(duì)橋可能存在的危險(xiǎn)因素?zé)o法起到預(yù)報(bào)和避免的作 用。但人們已開始認(rèn)識(shí)到對(duì)橋梁服役狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控的重要性。 智能控制是橋梁工程控制(施工控制和服役橋梁控制)的發(fā)展趨勢(shì)。大型 橋梁工

13、程，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、規(guī)模巨大，已難以用一般的手段來(lái)監(jiān)測(cè)與控制，必須 通過(guò)埋設(shè)新型傳感器(如光纖傳感器)和應(yīng)用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)，以及建立 在線(服役)橋梁專家系統(tǒng)，形成智能控制系統(tǒng)，提高工程控制的科學(xué)性、可靠性和可操作性，這是橋梁工程控制的發(fā)展方向。,二、自架設(shè)體系橋梁施工控制,1．T型剛構(gòu)橋 這種橋型都采用自架設(shè)體系的懸臂施工法，即在橋墩兩邊平衡懸臂澆筑混凝土或懸臂拼裝混凝土預(yù)制塊。由于施工中各節(jié)段或各預(yù)制塊件是逐步懸伸

14、的，各節(jié)段經(jīng)歷了澆筑、張拉、不斷地加載等過(guò)程，而各節(jié)段的混凝土齡期又不同，其收縮、徐變影響較復(fù)雜、因此，它的應(yīng)力和變形比懸臂拼裝鋼梁要復(fù)雜，其對(duì)施工控制的要求也就比較高。 2．混凝土斜拉橋 混凝土斜拉橋多采用自架設(shè)體系的施工方法，即采用對(duì)稱于橋塔的懸臂施工，在邊跨和中跨處進(jìn)行合龍段現(xiàn)澆。斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)．其施工方法和安裝程序與成橋后的主梁線形和結(jié)構(gòu)內(nèi)力有密切關(guān)系，特別是斜拉橋在施工中要進(jìn)行索力調(diào)整，這勢(shì)必

15、引起主梁內(nèi)力和標(biāo)高的變化，再加上混凝土徐變、收縮的影響，使得混凝土斜拉橋在施工過(guò)程中受力十分復(fù)雜，因此，必須對(duì)斜拉橋拉索張拉噸位和主梁撓度、塔柱位移等施工控制參數(shù)的理論計(jì)算值，以及施工程序作出明確的規(guī)定，并在施工中加以有效的管理和控制，以確保斜拉橋在施工過(guò)程中結(jié)構(gòu)始終處于安全范圍內(nèi)，并在成橋后主梁的線形符合設(shè)計(jì)要求，使結(jié)構(gòu)處于最優(yōu)受力狀態(tài)。由此可見，混凝土斜拉橋的施工控制是十分重要和必需的。如日本白屋橋?yàn)榛炷列崩瓨?，其現(xiàn)

16、場(chǎng)施工控制體系如圖6.1所示。圖6.2為混凝土埋入式應(yīng)力計(jì)，其工作原理是一根鋼弦，與國(guó)內(nèi)采用的鋼弦應(yīng)力儀一樣。,,圖 6.1 日本白屋橋施工現(xiàn)場(chǎng)管理系統(tǒng),圖6.2 埋入式應(yīng)力計(jì),3．吊橋及拱橋 隨著大跨度現(xiàn)代懸索橋的修建，其主纜和吊桿的調(diào)整幅度減小，就必須要對(duì) 各工序跟蹤分析和控制。 拱橋是我國(guó)修建最多的橋型，近年來(lái)在大江大河上修建了不少大跨度的混凝土拱橋。這種拱橋一般采用無(wú)支架施工方法，由于拱圈又高又寬，

17、拱圈混凝土不可能全截面一次澆筑．例如萬(wàn)縣長(zhǎng)江大橋的拱圈為高7m、寬16m的單箱三室箱形截面，施工中采用鋼管混凝土拱形桁架作為勁性骨架，混凝土分層分段澆筑，先中箱，后邊箱，每個(gè)箱室又按底板一下側(cè)板一上側(cè)板一頂板的順序進(jìn)行，如圖6.3所示，這樣必然造成各層混凝土先后參與受力和各層之間混凝土齡期的差異，隨著各層混凝土的澆筑，拱圈的截面和剛度不斷變化，其內(nèi)力和變形也隨著施工過(guò)程不斷變化，它的施工過(guò)程與其他自架設(shè)體系施工方法的橋型是

18、一樣的，為了確保施工安全和成橋符合設(shè)計(jì)要求，必須對(duì)施工全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。,圖6.3,三、施工控制的內(nèi)容與方法 1．大跨度橋梁施工控制內(nèi)容1．1結(jié)構(gòu)變形控制 橋梁結(jié)構(gòu)尺寸的控制是施工控制的基本要求。但結(jié)構(gòu)在施工形成過(guò)程中均要產(chǎn)生變形，加之施工過(guò)程中各種誤差的積累，因此任何一個(gè)結(jié)構(gòu)不可能達(dá)到與設(shè)計(jì)尺寸準(zhǔn)確無(wú)誤的吻合，故要盡量減少結(jié)構(gòu)尺寸與設(shè)計(jì)尺寸的偏差，并將其降低到允許的程度。橋梁施工中對(duì)結(jié)構(gòu)的最終誤差應(yīng)按現(xiàn)行的《公路橋

19、涵施工技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，把尺寸偏差控制在一定范圍內(nèi)。現(xiàn)將主要條文抄錄于后，以便參考。,混凝土、鋼筋混凝土基礎(chǔ)及墩臺(tái)允許偏差（mm） 表6.2,1.1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制梁允許偏差見表6.3。,表6.3,1.1.3懸臂澆筑混凝土梁允許偏差見表6.4,表6.4,1.1.4預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制箱形拱拱箱允許偏差見表6.5,,表6.5,1.1.5混凝土斜拉橋允許偏差(mm)。 ①索塔 ②主梁1.1

20、.6鋼梁安裝后允許偏差見表6.6。 1.1.7懸索橋。 懸索橋由索塔、主纜、錨碇、加勁梁等主要結(jié)構(gòu)組成，為確保結(jié)構(gòu) 各部尺寸符合設(shè)計(jì)要求，也應(yīng)對(duì)其施工過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控。,,表6.6,,1.2 結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制 結(jié)構(gòu)應(yīng)力控制好與否，在外觀檢查時(shí)不易發(fā)現(xiàn)。但是，如果結(jié)構(gòu)實(shí)際 應(yīng)力狀態(tài)與設(shè)計(jì)應(yīng)力狀態(tài)不符，將會(huì)給結(jié)構(gòu)造成危害，并較之結(jié)構(gòu)變形的 影響為大，所以，在對(duì)橋梁進(jìn)行施工控制時(shí)，尤其要注意對(duì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力的監(jiān)控

21、。 1.2.1施加預(yù)應(yīng)力的一般規(guī)定 1.2.2其他橋梁體系內(nèi)力控制 1.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定控制 橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定關(guān)系到橋梁的安全，它與橋梁的強(qiáng)度有著同等重要的意義。 2．大跨度橋梁施工控制方法 近20年來(lái)，大跨度橋梁的施工控制已逐漸被工程界所重視，并形成了一 些實(shí)用的控制方法，目前主要有三種：一是采取糾偏終點(diǎn)控制的方法。二是 應(yīng)用現(xiàn)代控制理論中的自適應(yīng)控制方法。這是我國(guó)大跨度橋梁施工控制中常

22、 采用的方法。我國(guó)某在建斜拉橋自適應(yīng)控制實(shí)施框圖如圖6.4。還有一種方法 是在設(shè)計(jì)時(shí)給予主梁標(biāo)高和內(nèi)力最大的寬容度，即誤差的容許值，如香港某斜 拉橋主梁線形設(shè)計(jì)的寬容度達(dá)±15cm（懸臂長(zhǎng)為215m），當(dāng)然對(duì)于每一節(jié)段的 誤差也有限制。這種做法減少了控制的難度，但會(huì)產(chǎn)生其他問(wèn)題，如斜拉索的 制作長(zhǎng)度問(wèn)題等。,,,,圖 6.4,,四、橋梁施工控制系統(tǒng),1．現(xiàn)代控制理論簡(jiǎn)介 1.1控制論的發(fā)展

23、 控制理論作為一門技術(shù)科學(xué)，經(jīng)歷了其產(chǎn)生與發(fā)展的過(guò)程。就像電子 器件與電子計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了電子管、晶體管、集成電路等各個(gè)不同的時(shí)代一 樣，控制理論的發(fā)展過(guò)程大體上也可分為第一代、第二代、第三代。 第一代控制理論稱為古典控制理論。 第二代控制理論稱為現(xiàn)代控制理論。 第三代控制理論稱為大系統(tǒng)理論。 科學(xué)技術(shù)總是不斷向前發(fā)展的，控制理論也不例外。實(shí)際上，控制理 論的發(fā)展早已沖破工程技術(shù)的領(lǐng)域，

24、進(jìn)而伸向生物領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域、社會(huì) 領(lǐng)域等等，形成了所謂的工程控制論、生物控制論、經(jīng)濟(jì)控制論、社會(huì)控 制論等等。 在當(dāng)前正在興起的新技術(shù)革命中，控制理論必將發(fā)揮其重要 作用。 1.2 現(xiàn)代控制論的基本內(nèi)容 現(xiàn)代控制理論是在古典控制理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，而它本身也 在不斷地向縱深發(fā)展，并形成了很多獨(dú)立的分支。如今，已經(jīng)很難給現(xiàn)代控 制理論劃定一個(gè)確切的界限。但就其最基本的內(nèi)容而言，大體

25、可歸納如下。,,,,,,,（1）線性系統(tǒng)理論,（2）系統(tǒng)辨識(shí),（3）最優(yōu)控制,根據(jù)數(shù)學(xué)模型的不同，最優(yōu)控制問(wèn)題可分為確定性的最優(yōu)控制問(wèn)題和 非確定性的最優(yōu)控制問(wèn)題。 （4）最優(yōu)估計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)隨機(jī)系統(tǒng)的最優(yōu)控制，首先就需要求出系統(tǒng)狀態(tài)的最優(yōu)估 計(jì)，因?yàn)槌３Ｊ菭顟B(tài)信息不能直接得到．而是通過(guò)對(duì)狀態(tài)的觀測(cè)來(lái)求得狀 態(tài)的最優(yōu)估計(jì)，然后再由最優(yōu)控制理論求得由狀態(tài)反饋所構(gòu)成的最優(yōu)控制. 解決最優(yōu)估計(jì)的

26、最有效的方法就是Kalman—Bucy濾波法。 圖6.5 最優(yōu)估計(jì)與最優(yōu)控制的方框圖,1.3 橋梁施工控制 橋梁(特別是大跨度橋梁)施工過(guò)程的安全和成橋狀態(tài)是否能滿足設(shè) 計(jì)要求是橋梁建設(shè)者必須解決的問(wèn)題。要達(dá)到施工安全和特定線形與受 力狀態(tài)要求，僅通過(guò)事后檢查是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，必須對(duì)

27、施工全過(guò)程進(jìn)行控 制，橋梁施工控制就是以上述工程控制論為基礎(chǔ)，為滿足上述要求而發(fā) 展起來(lái)的。 2．施工控制影響因素 大跨度橋梁施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理 想設(shè)計(jì)狀態(tài)(線形與受力)相吻合。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，就必須全面了解可 能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)狀態(tài)的所有因素，以便對(duì)施工實(shí)施有的放矢 的有效控制。 2.1結(jié)構(gòu)

28、參數(shù) 2.2 施工工藝 2.3 施工監(jiān)測(cè) 2.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型 2.5 溫度變化 2.6 材料收縮、徐變,跨度橋梁施工控制的主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地與理想設(shè)計(jì)狀態(tài)(線形與受力)相吻合。要實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，就必須全面了解可能使施工狀態(tài)偏離理論設(shè)計(jì)狀態(tài)的所有因素，以便對(duì)施工實(shí)施有的放矢的有效控制。主要目的是使施工實(shí)際狀態(tài)最大限度地,,3．施工控制系統(tǒng)的建立

29、 隨著橋梁跨度的不斷增大．建設(shè)規(guī)模也相應(yīng)增大，施工中所受到的影 響也越來(lái)越多，要使橋梁施工安全、順利地向前推進(jìn)，并保證成橋狀態(tài)符 合設(shè)計(jì)要求，就必須將其作為一個(gè)大的施工系統(tǒng)工程予以嚴(yán)格控制。由于 橋梁施工控制的實(shí)施牽涉到方方面面，所以，必須事先建立完善、有效的 控制系統(tǒng)才能達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。 橋梁施工控制系統(tǒng)的建立及其功能的確定要根據(jù)不同的工程施工實(shí)際 分別考慮，但不論是哪種類型的橋梁施工控制系統(tǒng)，都必須

30、具備管理與控 制的功能，即施工控制系統(tǒng)—般應(yīng)由施工控制管理與施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)）控 制兩個(gè)分系統(tǒng)組成，而分系統(tǒng)又由多個(gè)支系統(tǒng)組成。圖 6.6為施工控制系 統(tǒng)框圖。,,圖6.6 施工控制系統(tǒng)框圖,,3.1 施工控制管理分系統(tǒng) 3.2 施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)）控制分系統(tǒng) 施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)）控制分系統(tǒng)框圖如圖6-7所示。該分系統(tǒng)是施工控 制系統(tǒng)的核心，它包含整個(gè)施工控制的主要分析過(guò)程，具有數(shù)據(jù)比較、 結(jié)構(gòu)當(dāng)前狀

31、態(tài)把握、誤差分析、參數(shù)識(shí)別、前進(jìn)或倒退仿真分析、未來(lái) 預(yù)測(cè)等功能。 在現(xiàn)場(chǎng)控制中，首先將由設(shè)計(jì)計(jì)算確定的各施工階段的施工控制目 標(biāo)數(shù)據(jù)送入微機(jī)控制分系統(tǒng)，然后再對(duì)當(dāng)前施工階段完成后的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù) 據(jù)進(jìn)行判別與‘濾波“處理后，將其可靠數(shù)據(jù)也送入微機(jī)系統(tǒng)，微機(jī)系統(tǒng)則 對(duì)兩方面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理。最后輸出有關(guān)信息供施工控制組進(jìn)行 決策時(shí)參考。 施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)）控制分系統(tǒng)

32、通常又由多個(gè)支系統(tǒng)組成，其中包括： (1)施工控制分析支系統(tǒng) (2)結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與參數(shù)識(shí)別支系統(tǒng) (3)誤差分析與實(shí)時(shí)跟蹤分析支系統(tǒng),,圖6.7 施工現(xiàn)場(chǎng)（微機(jī)）控制分系統(tǒng)框圖,五、橋梁施工監(jiān)測(cè)系統(tǒng),1．幾何形態(tài)監(jiān)測(cè) 幾何形態(tài)監(jiān)測(cè)的目的主要是獲取(識(shí)別)已形成的結(jié)構(gòu)的實(shí)際幾何 形態(tài)，其內(nèi)容包括標(biāo)高、跨長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)或纜索的線形、結(jié)構(gòu)變形或位移等。 它對(duì)施工控制、預(yù)報(bào)

33、非常關(guān)鍵。,對(duì)需全過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)幾何形態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)通過(guò)指定控制點(diǎn)的位置坐標(biāo)監(jiān)測(cè)加以體現(xiàn)。一般系在結(jié)構(gòu)溫度趨于恒定的時(shí)間區(qū)段內(nèi)(—般為夜間10：00至次日凌晨6：00)，利用橋址附近的施工平面和高程控制網(wǎng)，采用全站儀并以安裝在各控制點(diǎn)的高亮度發(fā)光體和測(cè)距棱鏡作為照準(zhǔn)目標(biāo)進(jìn)行多測(cè)回觀測(cè)的極坐標(biāo)和三角高程測(cè)量獲取控制測(cè)點(diǎn)三維大地坐標(biāo)，并通過(guò)坐標(biāo)變換求出控制測(cè)點(diǎn)的施工設(shè)計(jì)位置坐標(biāo)。在進(jìn)行控制點(diǎn)位置坐標(biāo)監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)同時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)溫度進(jìn)行

34、監(jiān)測(cè)，只有在結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定后，所觀測(cè)到的控制點(diǎn)位置坐標(biāo)方可作為監(jiān)測(cè)結(jié)果．結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測(cè)詳見后續(xù)部分。對(duì)于結(jié)構(gòu)溫度趨于穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可定為：若以結(jié)構(gòu)構(gòu)件同一斷面上的表面測(cè)點(diǎn)平均溫度作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件斷面測(cè)試溫度，則構(gòu)件長(zhǎng)度方向測(cè)試斷面的最大溫差應(yīng)不超過(guò)2℃，在同一測(cè)試斷面上測(cè)點(diǎn)溫度的最大溫差應(yīng)不超過(guò)1℃。某懸索橋主纜L／4點(diǎn)位置監(jiān)測(cè)方法示意如圖6.8 。,,圖6.8 某懸索橋主纜L/4點(diǎn)位置監(jiān)測(cè)示意,對(duì)需定期監(jiān)測(cè)的結(jié)構(gòu)幾何形

35、態(tài)參數(shù)的監(jiān)測(cè)是指對(duì)那些無(wú)需全過(guò)程 監(jiān)測(cè)的控制量進(jìn)行的定期復(fù)核性的監(jiān)測(cè)，目的是了解諸如橋墩（塔）、 拱座、錨碇等有無(wú)超出設(shè)計(jì)范圍的異常變形或變位，屬于結(jié)構(gòu)安全性 監(jiān)測(cè)。這些監(jiān)測(cè)通常采用精密水準(zhǔn)儀、精密傾角儀等進(jìn)行量測(cè)。 為確保橋梁施工放樣和幾何控制的精度，施工現(xiàn)場(chǎng)一般都建立有 高精度的施工平面和高程控制網(wǎng)。在上述控制網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)結(jié)構(gòu)幾 何形態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)工作的可實(shí)現(xiàn)性和現(xiàn)場(chǎng)操作便利性要求，在進(jìn)行局部控 制網(wǎng)優(yōu)化處理后

36、，便可形成一個(gè)形變監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，并以此作為結(jié)構(gòu)幾何 形態(tài)參數(shù)監(jiān)測(cè)的控制基準(zhǔn)?；㈤T大橋施工控制網(wǎng)和形變監(jiān)控網(wǎng)如圖6.9、 圖6.10所示。形變監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的精度必須滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范以及施工控 制本身的要求。,圖 6.9 虎門大橋施工控制,,,圖6.10 虎門大橋形變監(jiān)控網(wǎng),,2．截面的應(yīng)力監(jiān)測(cè) 結(jié)構(gòu)截面的應(yīng)力（包括混凝土應(yīng)力、鋼筋應(yīng)力、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力等）監(jiān)測(cè) 是施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容之一，它是施工過(guò)程的安全預(yù)警系統(tǒng)，無(wú)論是拱橋、 梁（

37、剛構(gòu)）橋，還是斜拉橋和懸索橋，其結(jié)構(gòu)某指定點(diǎn)的應(yīng)力也同其幾何位 置一樣，隨著施工的推進(jìn)，其值是不斷變化的。在某一時(shí)刻的應(yīng)力值是否與 分析（預(yù)測(cè)）值一致，是否處于安全范圍是施工控制關(guān)心的問(wèn)題，解決的辦 法就是進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一旦監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)異常情況，就立即停止施工，查找原因并及 時(shí)進(jìn)行處理。 由于橋梁施工的時(shí)間一般較長(zhǎng)，所以，應(yīng)力監(jiān)測(cè)是一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù) 的量測(cè)過(guò)程。目前應(yīng)力監(jiān)測(cè)主要是采用電阻應(yīng)變儀法、鋼弦式傳感器法等。 于要求

38、適合于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜情況、連續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)且量測(cè)過(guò)程始終要以初始零點(diǎn) 作為起點(diǎn)的應(yīng)力監(jiān)測(cè)，目前基本上均采用鋼弦式傳感器. 圖6.11所示為常用的鋼弦式傳感器，其中圖a)為鋼筋應(yīng)力傳感器，用于 監(jiān)測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)的鋼筋應(yīng)力；圖b)為埋入式應(yīng)變傳感器，用于測(cè)量混 凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部的應(yīng)變(應(yīng)力)；圖c)為表面應(yīng)變傳感器．用于量測(cè)結(jié)構(gòu)表面應(yīng) 變。下面給出丹東產(chǎn)JXH-3型表面應(yīng)變計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)，JXG-1型鋼筋應(yīng)力計(jì) 和JXH-2型混凝

39、上應(yīng)變計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)列于表6.7中，供參考。,,,,,,,,,圖6.11 鋼弦式傳感器,,,,,,JXH-3型表面應(yīng)變計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)分辨率： ≤0.2％FS重復(fù)性： ＜0.5%FS非線性度： ＜2%FS溫度漂移： 3~4Hz/10℃零點(diǎn)漂移： 3~5Hz/3個(gè)月溫度范圍： -10～+50℃綜合誤差： ＜2.5％FS規(guī)格： -2000～+1000 從實(shí)際使用情況看，鋼弦式傳感器雖

40、然較其它傳感器優(yōu)越，但總還是存在溫度漂移和零點(diǎn)漂移等問(wèn)題。為更好地適應(yīng)施工控制應(yīng)力監(jiān)測(cè)．以及使用階段的長(zhǎng)期應(yīng)力監(jiān)測(cè)需要，有必要對(duì)監(jiān)測(cè)手段作進(jìn)一步研究，引進(jìn)更為先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)(如遙感技術(shù))，使其應(yīng)力監(jiān)測(cè)更方便、更準(zhǔn)確。,表6.7,3．索力監(jiān)測(cè) 大跨度橋梁采用斜拉橋、懸索橋等纜索承重結(jié)構(gòu)越來(lái)越廣泛，特別是 跨徑在500m以上時(shí)基本上是斜拉橋、懸索橋一統(tǒng)天下。斜拉橋的斜拉索、 懸索橋主纜索及吊索索力是設(shè)計(jì)的重要參

41、數(shù)，也是施工監(jiān)控實(shí)施中需要監(jiān) 測(cè)與調(diào)整的施工控制參數(shù)之一。索力量測(cè)效果將直接對(duì)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量和 施工狀態(tài)產(chǎn)生影響。要在施工過(guò)程中比較準(zhǔn)確地了解索力實(shí)際狀態(tài)，選擇 適當(dāng)?shù)牧繙y(cè)方法和儀器，并設(shè)法消除現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)中各種誤差因素的影響非常 關(guān)鍵。 在實(shí)施振動(dòng)頻率法量測(cè)索力時(shí)，由于實(shí)際索股的振動(dòng)是復(fù)雜的，即便是 采用人工激振的方法也不一定能激發(fā)出索股基頻的自由振動(dòng)，而隨機(jī)環(huán)境的 激振更使索股產(chǎn)生復(fù)合振動(dòng)，因此，一船市場(chǎng)銷售的索

42、力量側(cè)儀較難獲得滿 意效果，而需在隨機(jī)信號(hào)測(cè)量與處理技術(shù)基礎(chǔ)上，對(duì)索股人工激振和環(huán)境隨 機(jī)激振的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量與處理分析，獲得被測(cè)索股的頻率參數(shù)，再進(jìn)行 索力的分析計(jì)算，并通過(guò)其錨下壓力傳感器觀測(cè)，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，獲得 不同長(zhǎng)度索股的修正系數(shù)，然后再進(jìn)行大量的索力量測(cè)。現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)時(shí)用專門 制作的綁帶將加速度計(jì)垂直固定在索上，量測(cè)方向?yàn)樗綑M橋向，由磁帶機(jī) 記錄索在環(huán)境隨機(jī)振動(dòng)或人工激振時(shí)的振動(dòng)信號(hào)，再利用信號(hào)處理機(jī)進(jìn)行頻

43、 譜分析，其流程如圖6.12。,,,圖6.12 頻率法量測(cè)流程圖,4．預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè) 5．溫度監(jiān)測(cè) 由于大跨度橋梁結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)溫度是一個(gè)復(fù)雜的隨機(jī)變量，它與橋梁所 處的地理位置、方向、自然條件(如環(huán)境氣溫、當(dāng)時(shí)風(fēng)速風(fēng)向、日照輻射強(qiáng) 度)、組成構(gòu)件的材料等等因素有著密切的關(guān)系，設(shè)計(jì)中很難預(yù)計(jì)施工期間 的結(jié)構(gòu)實(shí)際溫度(只能根據(jù)施工進(jìn)度安排和當(dāng)?shù)丶扔袣夂蚯闆r預(yù)估，若施工 計(jì)劃改變和氣候變化則更難預(yù)估)，因此，為保證大橋施工達(dá)到

44、設(shè)計(jì)要求的 內(nèi)力狀態(tài)和線形，必須對(duì)結(jié)構(gòu)實(shí)際溫度進(jìn)行實(shí)地監(jiān)測(cè)。,,,,,,,,,第三節(jié) 橋梁養(yǎng)護(hù)管理技術(shù),一、橋梁的養(yǎng)護(hù)與維修,橋涵是高速公路的重要組成部分，由于高速公路全封閉交通的要求，其橋涵構(gòu)造物相對(duì)要比一般公路多、因此，做好高速公路橋涵構(gòu)造物的養(yǎng)護(hù)維修工作，使之經(jīng)常處于良好技術(shù)狀態(tài)，對(duì)保證汽車快速行駛具有極為重要的意義。 1.日常養(yǎng)護(hù)維修內(nèi)容 橋涵構(gòu)造物的日常養(yǎng)護(hù)維修是指經(jīng)常性的養(yǎng)護(hù)管理工作，其內(nèi)容包括：

45、 1.1 橋涵構(gòu)造物的小修保養(yǎng). 1.2對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)物進(jìn)行經(jīng)常性檢查、定期檢查和特殊檢查。 1.3做好超重車輛過(guò)橋及橋孔的管理工作。 1.4對(duì)原有橋涵技術(shù)進(jìn)行管理，建立和保存橋涵技術(shù)檔案資料。 2．檢查與技術(shù)狀況評(píng)定 根據(jù)檢查重要程度的不同以及時(shí)間間隔的長(zhǎng)短，橋涵檢查工作可分為 經(jīng)常性檢查、定期檢查和特殊情況下的檢查等。 經(jīng)常檢查應(yīng)當(dāng)場(chǎng)填寫“橋梁經(jīng)常檢查記錄表”（見表6.8）,,,,

46、,,,,,,橋梁經(jīng)常檢查記錄表 表6.8,3．養(yǎng)護(hù)維修方法及要求 高速公路橋涵構(gòu)造物上部結(jié)構(gòu)及附屬部分的經(jīng)常養(yǎng)護(hù)維修工作內(nèi)容和要求簡(jiǎn)要列于下表6.9。,二、橋梁養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng),提高高速公路橋梁養(yǎng)護(hù)管理水平，引進(jìn)科學(xué)管理體系，建立起現(xiàn)代化 的橋梁管理系統(tǒng)，是高速公路養(yǎng)護(hù)管理中一項(xiàng)非常重要的工作，公路橋梁 養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)是集橋梁各種靜動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)；數(shù)據(jù)采集方法、使用功能評(píng)價(jià)

47、； 圖形、圖像處理；費(fèi)用分析、舊橋加固對(duì)策；統(tǒng)計(jì)查詢功能為一體的橋梁 計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)。 1．橋梁管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù) 橋梁管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)主要由橋梁靜態(tài)數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、文檔、圖像以及 維修加固數(shù)據(jù)等四個(gè)資料庫(kù)組成，它是橋梁養(yǎng)護(hù)與維修、安全評(píng)價(jià)的依據(jù)。 2．橋梁結(jié)構(gòu)檢測(cè)系統(tǒng) 3．技術(shù)狀況的數(shù)據(jù)采集 3.1 橋梁技術(shù)狀況檢測(cè)的主要構(gòu)件與內(nèi)容 3.1.1 橋梁缺損狀況檢測(cè)的主要構(gòu)件如圖

48、6-13,,圖6-13 橋梁缺損狀況檢測(cè)的主要構(gòu)件,3.1.2 橋梁缺損狀況檢測(cè)的主要內(nèi)容 （1）橋面 ①橋面鋪裝 a．裂縫：水泥混凝土：縱橫裂縫、交叉裂縫、斷板、角隅斷裂、接縫 斷裂；瀝青混凝土：縱橫裂縫、龜裂。 b．坑槽：瀝青混凝土：松散、坑槽。 c．變形：水泥混凝土：拱脹、錯(cuò)臺(tái)； d．瀝青混凝土：擁包、車轍。 ②橋面板 a．裂縫；b．剝落；c．露筋；d．碎裂；e．鋼筋銹蝕；f．空洞。

49、,③伸縮縫裝置 a．伸縮縫裝置本身缺陷 U型伸縮縫：瀝青的擠出或冷縮；鋅鐵皮拉脫； 鋼制板式伸縮縫：鋼板破壞；角鋼間縫隙被硬物卡死；連接螺栓損壞； 橡膠伸縮縫；橡膠件剝離損壞；錨固螺栓失效；伸縮縫本身下陷或高出。 b．鋪筑料缺損：接頭周圍部分鋪筑料的剝落、凹凸不平、滲水。 ④排水系 a．塵土、樹葉、泥等堵塞排水設(shè)施。 b．泄水管、槽破損，管體脫落。 ⑤欄桿及扶手 a．不完整：由于交

50、通事故或養(yǎng)護(hù)管理不當(dāng)、部分欄桿及扶手殘缺。 b．缺損：欄桿及扶手出現(xiàn)剝落、碎裂、露筋等。 c．脫落：欄桿．扶手相互連接處脫落、開裂。 ⑥人行道 a．人行道緣石表面剝落、開裂、破碎。 b．人行道與橋面板連接不牢固。 (2)上部構(gòu)造的基本構(gòu)件。 上部構(gòu)造的基本構(gòu)件依橋梁形式而定。拱橋指主拱圈，梁式橋指主梁。 其缺損狀況分為： ①表面缺損：混凝土剝落、露筋。,②裂縫：

51、各種橋型裂縫的檢查部位見表6-10。,上部構(gòu)造基本構(gòu)件裂縫的檢查部位 表6-10,③變形 (3)下部結(jié)構(gòu) 3.2 橋梁缺損狀況監(jiān)測(cè)方法 橋梁缺損狀況采用以目估為主、借助儀器量測(cè)為輔的監(jiān)測(cè)方法。對(duì)于 一股缺損能用目測(cè)鑒別的就不必借助儀器量測(cè)。 4．養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 交通部推廣應(yīng)用的CBMS系統(tǒng)采用樹形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由菜單方式調(diào)用，其結(jié) 構(gòu)共分四層：

52、 第一層，總控制層，該層的作用一是提供CBMS版本信息，二是對(duì)下層進(jìn)行 調(diào)用；,第二層，子系統(tǒng)層，由數(shù)據(jù)管理、基本應(yīng)用、統(tǒng)計(jì)處理、圖形圖像、 評(píng)價(jià)對(duì)策、維修計(jì)劃和費(fèi)用分析等7個(gè)子系統(tǒng)組成，該層由總控層調(diào)用； 第三層，模塊層，由若干管理模塊組成，受對(duì)應(yīng)的子系統(tǒng)調(diào)用； 第四層，功能層，設(shè)有100余項(xiàng)獨(dú)立處理功能塊，處理某項(xiàng)具體工作， 各功能塊由相應(yīng)的上層模塊調(diào)用。 CB

53、MS采用層層調(diào)用，層層返回的結(jié)構(gòu)方式，結(jié)構(gòu)清晰，各功能相互獨(dú) 立，便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)展。 4.2 系統(tǒng)功能設(shè)置 CBMS采用ORAVLE關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)建有橋梁靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、文檔和加固方法等4 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)、13個(gè)庫(kù)文件、155項(xiàng)數(shù)據(jù)字段，與C語(yǔ)言嵌套建有數(shù)據(jù)管理、評(píng) 價(jià)對(duì)策等7個(gè)子系統(tǒng)，100余項(xiàng)功能，按其特點(diǎn)可分為6方面； （1）數(shù)據(jù)管理功能。CBMS提供了很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能，可進(jìn)行數(shù)據(jù)輸 入、修改、查詢、刪除、

54、校驗(yàn)、備份、重裝、傳輸?shù)忍幚?，這些操作通 過(guò)“數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)。 （2）日常事務(wù)處理。提供固定檢索、任意查詢、快速制表、輸出橋卡、 匯總一覽表、定檢表以及近40種統(tǒng)計(jì)功能，滿足日常管理工作需要。 （3）圖像管理功能。提供彩色圖像掃描、編輯、分類顯示和印刷輸出， 通過(guò)圖像信息決策、直觀、清晰、一目了然。,（4）編制橋梁維修檢查計(jì)劃功能；系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集員現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集所 提維修檢查建議，編制橋梁維修計(jì)劃、特檢計(jì)劃和

55、定期檢查計(jì)劃，輸出 結(jié)果按橋梁病害程度、橋齡大小、路網(wǎng)交通量及道路類別等關(guān)鍵字排序。（5）提供維修費(fèi)用估價(jià)功能。系統(tǒng)建立多種維修方法基價(jià)，用戶鍵入工 程數(shù)量就可估算出所需費(fèi)用。（6）評(píng)價(jià)對(duì)策功能。CBMS提供了橋梁使用功能評(píng)定及加固對(duì)策人工智能處理子系統(tǒng)。橋梁使用功能評(píng)定是根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)缺損狀況、荷載承重足夠性和橋面交通適應(yīng)性等三方面，同時(shí)考慮交通量、道路類別、繞行距離等條件來(lái)綜合評(píng)價(jià)。通過(guò)對(duì)橋梁現(xiàn)狀評(píng)定，以確定橋梁對(duì)路

56、網(wǎng)的適應(yīng)程度，從而為橋梁的維修改造計(jì)劃指定提供依據(jù)。CBMS采用了AHP層次分析和模糊評(píng)判等兩種評(píng)定方法，這兩種方法均為系統(tǒng)工程中較為有效的方法，其中層次分析法（AHP）的評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)以分?jǐn)?shù)形式表達(dá)（CBMS中采用100分制），模糊評(píng)判以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，其結(jié)果采用等級(jí)制形式表示（CBMS采用1～5級(jí)制）。橋梁使用功能評(píng)定模型計(jì)算式如下：,橋梁使用功能評(píng)定值越?。ㄗ畹?分），表明功能越差，其維修需求越 迫切。反之評(píng)定值越大的

57、橋（最高100分），表明功能越好，其維修需求就 越小。橋梁使用功能評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)將作為舊橋加固對(duì)策模型的基本依據(jù)，CBMS 將60分以下的橋輸送給對(duì)策模型，模型將根據(jù)橋梁的結(jié)構(gòu)類型、年齡、地 基類型及加固方法庫(kù)等優(yōu)選出三個(gè)以上的對(duì)策方案。,第四節(jié) 橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng),,,,,一、國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài),1．國(guó)外研究現(xiàn)狀 早在第二次世界大戰(zhàn)前，國(guó)外就開始探索維修技術(shù)，但是沒(méi)有相應(yīng) 的標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)的規(guī)程。因橋梁功能失效和塌橋事故的不斷發(fā)

58、生，上個(gè)世 紀(jì)50年代美國(guó)和其他一些國(guó)家首制了一些橋梁檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，于是國(guó)際上產(chǎn) 生了第一代橋梁安全檢測(cè)規(guī)范。1967年12月，俄亥俄河上的一座主要橋 梁倒塌，導(dǎo)致46人喪生，這使得人們對(duì)橋梁安全監(jiān)測(cè)更加重視，1971年 美國(guó)制定了國(guó)家橋梁安全檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)（NBIS），規(guī)范了檢測(cè)方法，檢測(cè)時(shí) 間間隔和檢測(cè)人員的資格條件。根據(jù)NBIS規(guī)定，要求新橋建成和結(jié)構(gòu)形 態(tài)發(fā)生改變時(shí)，必須進(jìn)行橋梁驗(yàn)收檢測(cè)，以及在其他特殊情況下進(jìn)行損

59、 傷檢測(cè)，深入檢測(cè)和臨時(shí)檢測(cè)等。 上世紀(jì)80年代后期國(guó)外開始建立各種規(guī)模的橋梁健康檢測(cè)系統(tǒng)，據(jù) 不完全統(tǒng)計(jì)具有代表性國(guó)家及橋型結(jié)構(gòu)見表,,,,,,,國(guó)外已建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的橋梁 表6-11,,,,,2．國(guó)內(nèi)橋梁現(xiàn)狀 目前國(guó)內(nèi)對(duì)橋梁檢測(cè)都是在設(shè)計(jì)、施工完成交付使用前，或者發(fā)現(xiàn)橋 梁結(jié)構(gòu)出現(xiàn)特殊情況（如結(jié)構(gòu)開裂、變形過(guò)大、重載或超重車輛反復(fù)過(guò) 橋、環(huán)境惡劣影響等）的

60、時(shí)候，方對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估，采用的方法一 般以人工方法為主，即在梁體的受力及變形關(guān)鍵部位上，外貼應(yīng)變片或 安裝變形儀。通過(guò)實(shí)測(cè)特征值與理論計(jì)算結(jié)果對(duì)比，確定橋梁強(qiáng)度和剛 度安全儲(chǔ)備系數(shù)，并評(píng)估橋梁現(xiàn)有的承載能力。這種方法局限性較大，不 僅需要專門訓(xùn)練的有資格能力的工程師，而且所取得的檢測(cè)結(jié)果仍然不能 滿足橋梁所有的安全需要。浪費(fèi)了大量的人力和物力。 我國(guó)現(xiàn)行橋梁檢測(cè)方法，無(wú)論是有限元或是動(dòng)態(tài)規(guī)劃

61、的理論上看，都 是不盡完善的，因?yàn)闃蛄涸谑褂眠^(guò)程中，荷載的變化、環(huán)境等因素隨機(jī)性 非常大，而且也非常復(fù)雜，所以最不利荷載的影響，并不一定與人工檢測(cè) 的定位定點(diǎn)相吻合；由于施工質(zhì)量、安裝等因素的影響，與原始設(shè)計(jì)參數(shù) 勢(shì)必存在著一定的誤差；另外橋梁在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中超載、震動(dòng)、溫度等因 素的影響及橋梁自身的變形，從而在使用過(guò)程中最不利荷載對(duì)橋梁產(chǎn)生的 效應(yīng)，采用人工定時(shí)檢測(cè)手段是無(wú)法測(cè)出的，也不能用

62、簡(jiǎn)單幾組檢測(cè)數(shù)據(jù) 建立一個(gè)由最不利荷載引起橋梁出現(xiàn)極大值的數(shù)學(xué)模型，分析橋梁設(shè)計(jì)、 施工的整體質(zhì)量和橋梁運(yùn)營(yíng)中的承載能力，這種橋梁狀態(tài)評(píng)估方法顯然具 有相當(dāng)程度的簡(jiǎn)單化。,,,,,香港青馬大橋、汲水門大橋和汀九大橋上安裝了目前世界上規(guī)模最大的 實(shí)時(shí)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感器類型及數(shù)量如表所示,香港三座大橋傳感器類型及數(shù)量表 表6-12,3．成就及問(wèn)題4．

63、健康監(jiān)測(cè)發(fā)展趨勢(shì),,,,,,,,二、橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì),1．橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 橋梁健康監(jiān)測(cè)就是通過(guò)對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè), 實(shí)時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)的整 體行為, 對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度進(jìn)行診斷, 對(duì)橋梁的服役情況、可靠性、 耐久性和承載能力進(jìn)行智能評(píng)估, 為大橋在特殊氣候、交通條件下或橋梁 運(yùn)營(yíng)狀況嚴(yán)重異常時(shí)觸發(fā)預(yù)警信號(hào),為橋梁的維修、養(yǎng)護(hù)與管理決策提供依 據(jù)和指導(dǎo)。 一般大型橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)以下幾方面進(jìn)行監(jiān)控

64、。 (1) 橋梁結(jié)構(gòu)在正常車輛荷載及風(fēng)載作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)和力學(xué)狀態(tài)。 (2) 橋梁結(jié)構(gòu)在突發(fā)事件(如地震、意外大風(fēng)或其它嚴(yán)重事故等) 之 后的損傷情況。 (3) 橋梁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性, 主要是提供構(gòu)件疲勞狀況的真實(shí)情況。 (4) 橋梁重要非結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如支座) 和附屬設(shè)施(如斜拉橋振動(dòng)控制裝置) 的工作狀態(tài)。 (5) 大橋所處的環(huán)境條件, 如風(fēng)速、溫度、地面運(yùn)動(dòng)等。,,,,,2．監(jiān)測(cè)

65、內(nèi)容及使用的傳感器 橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要有以下幾方面。 (1) 荷載。包括風(fēng)、地震、溫度、交通荷載等。所使用的傳感器有: 風(fēng)速儀——記錄風(fēng)向、風(fēng)速進(jìn)程歷史, 連接數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)后可得風(fēng)功率 譜; 溫度計(jì)——記錄溫度、溫度差時(shí)程歷史; 動(dòng)態(tài)地秤——記錄交通荷載 流時(shí)程歷史, 連接數(shù)據(jù)處理后可得交通荷載譜;強(qiáng)震儀——記錄地震作用; 攝像機(jī)——記錄車流情況和交通事故。 (2) 幾何監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)橋梁各

66、部位的靜態(tài)位置、動(dòng)態(tài)位置、沉降、傾斜、 線形變化、位移等。所使用的傳感器有: 位移計(jì)、傾角儀、GPS、電子測(cè) 距器(EDM )、數(shù)字像機(jī)等。 (3) 結(jié)構(gòu)的靜動(dòng)力反應(yīng)。監(jiān)測(cè)橋梁的位移、轉(zhuǎn)角、應(yīng)變應(yīng)力、索力、動(dòng) 力反應(yīng)(頻率模態(tài)) 等。所使用的傳感器有: 應(yīng)變儀——記錄橋梁靜動(dòng)力應(yīng) 變應(yīng)力, 連接數(shù)字處理后可得構(gòu)件疲勞應(yīng)力循環(huán)譜; 測(cè)力計(jì)(力環(huán)、磁彈性 儀、剪力銷) ——記錄主纜、錨桿、吊桿的張拉歷史; 加速度計(jì)——記

67、錄 結(jié)構(gòu)各部位的反應(yīng)加速度、連接數(shù)據(jù)處理后可得結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。 (4) 非結(jié)構(gòu)部件及輔助設(shè)施。支座、振動(dòng)控制設(shè)施等。 3．健康監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于大型橋梁健康監(jiān)測(cè)是至關(guān)重要的, 是一切 工作的基礎(chǔ), 這里結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有幾座已建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大型橋梁 的測(cè)點(diǎn)、傳感器布設(shè)情況(見表16-13ö傳感器布置情況可看出, 各個(gè)橋梁 的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與規(guī)模存在很大的差異, 這種差異除了

68、橋型和橋位 所處環(huán)境因素外, 主要是因?yàn)閷?duì)各監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的投資額和建立各個(gè)系統(tǒng)的目 的和功能不同而異的, 但是橋梁健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)際還是遵循某些原 則的?！　?(1) 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)首先考慮建立該系統(tǒng)的目的和功能。對(duì)于特定 的橋梁, 建立健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的可以是橋梁監(jiān)控與評(píng)估, 或是設(shè)計(jì)的驗(yàn) 證, 甚至是以研究發(fā)展為目的。因此, 一旦系統(tǒng)的目的和功能確定, 系統(tǒng) 的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目也就能確定。 (2)