【正文】 影響成橋的內(nèi)力和線形。在運(yùn)營(yíng)后通過對(duì)橋梁的結(jié)構(gòu)響應(yīng)與行為以及橋梁所處的工作環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 5 測(cè)，評(píng)估橋梁結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)，為橋梁的設(shè)計(jì)提供參考、為橋梁的管理與維護(hù)提供科學(xué)的決策依據(jù)。 由于 這個(gè)系統(tǒng)不考慮結(jié)構(gòu)狀態(tài)方程的誤差和系統(tǒng)量測(cè)方程的噪聲，因此又稱為確定性控制方法。 （ 3）自適應(yīng)控制法 雖然閉環(huán)控制方法能夠通過控制作用，消除由模型誤差和量測(cè)噪聲所引起的結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差，但是這種隨機(jī)性控制方法只是在施工誤差產(chǎn)生以后，用被動(dòng)的調(diào)整措施減少已經(jīng)造成的結(jié)構(gòu)狀態(tài)誤差對(duì)最終結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響。隨橋梁結(jié)構(gòu)形式、施工特點(diǎn)及具體控制內(nèi)容的不同，其施工控制的方法也不盡相同。 預(yù)測(cè)控制法是橋梁施工控制的主要方法，其在考慮影響橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)的各種因素和控制目標(biāo)設(shè)定的基礎(chǔ)上，對(duì)每一施工階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（內(nèi)力和變形）進(jìn)行預(yù)測(cè)，使施工沿著預(yù)定狀態(tài)進(jìn)行。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 7 施工控制 、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 的內(nèi)容 施工 監(jiān)控 工作包括設(shè)計(jì)復(fù)核、 實(shí)際施工中的荷載參數(shù)，施工過程的實(shí)時(shí)理論分析、溫度、風(fēng)荷載等環(huán)境參數(shù) 、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、系桿索力監(jiān)測(cè)、線形監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制五部分。 施工控制的預(yù)測(cè)計(jì)算、誤差分析和調(diào)整 計(jì)算預(yù)測(cè)、誤差分析和調(diào)整工作是施工控制的核心工作內(nèi)容。施工控制的預(yù)測(cè)計(jì)算將采用設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)對(duì)施工過程進(jìn)行分析，計(jì)算出控制目標(biāo)的理論真值。另外，在設(shè)計(jì)計(jì)算中還有大量的指定的計(jì)算參數(shù)，比如：施工順序等。復(fù)核計(jì)算中采用設(shè)計(jì)計(jì)算的主要參數(shù)和設(shè)計(jì)計(jì)算中假定的施工時(shí)間進(jìn)行計(jì) 算，利用此過程下的施工控制計(jì)算結(jié)果與設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果相核對(duì)，以校核二者在計(jì)算模型及施工模擬等方面是否存在實(shí)質(zhì)性差異。 A . 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 力 學(xué) 模 型B . 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 參 數(shù)C . 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 施 工 步 驟C 1 . 施 工 方 法 模 擬C 2 . 假 定 施 工 時(shí) 間設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 結(jié) 果設(shè) 計(jì) 計(jì) 算開 展 下 一 步 施 工 控 制 工 作比 較a . 施 工 控 制 計(jì) 算 模 型b . 設(shè) 計(jì) 參 數(shù) 和 實(shí) 測(cè) 計(jì) 算 參 數(shù)c . 施 工 控 制 計(jì) 算 施 工 步 驟c 1 . 實(shí) 際 施 工 方 法 模 擬c 2 . 實(shí) 際 施 工 時(shí) 間設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 結(jié) 果施 工 控 制 校 核 計(jì) 算核 對(duì)有實(shí)質(zhì)差異基本一致 圖 41 設(shè)計(jì)計(jì)算與施工控制校核計(jì)算 施工進(jìn)程中施工模擬的結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)分析 橋梁施工控制的目的就是 通過 施工 達(dá)到設(shè)計(jì)要求的合理成橋狀態(tài) 。這一計(jì)算工作在橋梁整個(gè)施工過程中需要實(shí)時(shí)調(diào)整，這些調(diào)整既包括各個(gè)直接的實(shí)時(shí)測(cè)量參數(shù)，也包括根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)通過反饋分析等而得的辨識(shí)參數(shù)，還 要視實(shí)際施工情況對(duì)計(jì)算模型、計(jì)算方法及計(jì)算內(nèi)容等做出調(diào)整。 （ 1）設(shè)計(jì)參數(shù)誤差 設(shè)計(jì)參數(shù)誤差，即在進(jìn)行橋梁施工控制結(jié)構(gòu)分析時(shí)所采用的理想設(shè)計(jì)參數(shù)值與結(jié)構(gòu)實(shí)際狀態(tài)所具有的相應(yīng)設(shè)計(jì)參數(shù)值的偏差。因此施工控制中，必須加強(qiáng)對(duì)拱軸線形控制，不斷對(duì)施工中出現(xiàn)的線形誤差進(jìn)行調(diào)整，盡量避免誤差的累計(jì)。對(duì)于鋼箱拱肋內(nèi)的混凝土材料，彈性模量、剪切模量、泊松比、容重以及熱膨脹系數(shù)有一定的波動(dòng)，對(duì)于超靜定結(jié)構(gòu)，彈性模量對(duì)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果影響較大。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 11 ⑤ 荷載參數(shù)誤差 在 拱橋結(jié)構(gòu)的施工控制中，荷載參數(shù)主要指結(jié)構(gòu)構(gòu)件自重力、施工臨時(shí)荷載和 環(huán)境荷載 。 鋼箱 混凝土拱橋施工主要包括拱肋的安裝、 拱肋 內(nèi)混凝土澆注以及橋 面 系安裝三個(gè)主要階段，主要存在以下一些施工誤差 ： 拱肋的制作誤差、拱肋線形的安裝誤差、 拱肋 內(nèi)灌注混凝土的密實(shí)度誤差、混凝土配合比誤差、橋 面 系線形施工誤差。這種簡(jiǎn)化使得計(jì)算機(jī)模型與實(shí)際情況之間存在誤差，包括各種假定、邊界條件處理、模型化的本身精度等。 常見的誤差形態(tài)有圖 43 所示的三類。 圖 43c 中的誤差分布，雖然其整體誤差均值較小，但出現(xiàn)單個(gè)誤差峰值較大的情況 ，會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和線型產(chǎn)生嚴(yán)重影響，必須加以控制和調(diào)整。 確定適用的施工誤差容許度指標(biāo)和應(yīng)力預(yù)警機(jī)制 要確定誤差峰值的大小和確定是否進(jìn)行誤差調(diào)整，必須確定一套符合施工實(shí)際情況的施工過程中誤差容許度指標(biāo)體系。 施工控制 計(jì)算分析方法 本 橋施工采用 節(jié)段拼裝 施工，結(jié)構(gòu)的最終形 成經(jīng)歷一個(gè)漫長(zhǎng)而又復(fù)雜的施工過程以及結(jié)構(gòu)體系轉(zhuǎn)換過程，對(duì)施工過程中每個(gè)階段的變形計(jì)算和受力分析，是橋梁結(jié)構(gòu)施工控制中最基本的內(nèi)容。為此，現(xiàn)階段施工控制中橋梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法主要包括： 正裝 分析法、倒 拆分析法和無應(yīng)力狀態(tài)法。 正裝 分析計(jì)算具有如下特點(diǎn)： 1）橋梁結(jié)構(gòu)在做前進(jìn)分析計(jì)算之前，必須先制定詳細(xì)的施工方案 ，只有按照施工方案確定施工加載順序進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，才能得到結(jié)構(gòu)的各個(gè)中間階段和最終成橋階段的實(shí)際變形和受力狀態(tài)。 5）本階段結(jié)束時(shí)的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)用本階段荷 載作用下結(jié)構(gòu)受力與以前各階段結(jié)構(gòu)受力平衡而求得。 （ 3）無應(yīng)力狀態(tài)分析法 無應(yīng)力狀態(tài)法是以橋梁結(jié)構(gòu)各構(gòu)件的無應(yīng)力長(zhǎng)度和曲率不變?yōu)榛A(chǔ)，將橋梁結(jié)構(gòu)的成橋狀態(tài)和施工各階段的中間狀態(tài)聯(lián)系起來，這種方法對(duì)于大跨度斜拉橋和懸索橋的施工控制較為使用。在組織體系方面，配備具有應(yīng)力監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)的人員及時(shí)進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)，保證各項(xiàng)監(jiān)控工作的順利進(jìn)行。拱肋的拱軸線和應(yīng)力、橋面系的線型和應(yīng)力，是施工控制的根本目標(biāo)。在遇到重大技術(shù)京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 16 問題時(shí)，由業(yè)主組織施工控制領(lǐng)導(dǎo)小組商討解決辦法。 然后在每個(gè)施工階段，根據(jù)實(shí)測(cè)的參數(shù)對(duì)模型進(jìn)行調(diào)整，建立與實(shí)際相符合的計(jì)算分析模型，得出指導(dǎo)下一步施工的結(jié)果。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 17 圖 51 CAWS600B自動(dòng)氣象站 表 51 CAWS600B 自動(dòng)氣象站 技術(shù)指標(biāo) 要素 測(cè)量范圍 分辨率 準(zhǔn)確度 單位 地溫 50～ +80 177。 5%(t≤ 0℃ ) % 風(fēng)向 0～ 360 177。 hPa 線形 監(jiān)測(cè) 變形監(jiān)測(cè)的目的主要是獲?。ㄗR(shí)別）已形成結(jié)構(gòu)的實(shí)際幾何形態(tài)，它對(duì)施工控制、預(yù)報(bào)非非常關(guān)鍵。 線形監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容包括 ： ? 變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立 ； ? 測(cè)點(diǎn)布設(shè) ； ? 監(jiān) 測(cè)階段及頻次 ； ? 變形評(píng)估。測(cè)點(diǎn)由鋼結(jié)構(gòu)制作單位在制造時(shí)設(shè)置，分別布置于拱肋和主縱梁的上、下翼緣板上 。 長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)布置如圖 52 所示 ，共 44 個(gè) 。測(cè)量時(shí)間在凌晨和晚上溫度變化不大時(shí) 進(jìn)行。 在施工到一定階段后，將進(jìn)行拱肋和主縱梁 標(biāo)高通測(cè)和聯(lián)測(cè)，并校核測(cè)量基點(diǎn)。該精度不包括由于從水準(zhǔn)基點(diǎn)引基點(diǎn)到測(cè)量基點(diǎn)產(chǎn)生的精度誤差。對(duì)日照溫差影響較大的情況，一般要求標(biāo)高測(cè)量在清晨日出前進(jìn)行，即使如此也不能完全消除溫度分布不均勻的影響；另外，本橋的施工為跨季節(jié)施工，體系溫度改變也較大，因此建立溫度監(jiān)測(cè)體系對(duì)于修正溫度給施工帶來的誤差也是有必要的。除采用測(cè)試斷面中電阻式溫度傳感器測(cè)點(diǎn)測(cè)定構(gòu)件溫度外，同時(shí)采用接觸式點(diǎn)溫計(jì)輔助測(cè)量施工控制所關(guān)心的構(gòu)件斷面處表面溫度， 以形成較完整的施工橋位處各構(gòu)件的溫度分布場(chǎng)。對(duì)于拱肋和主梁縱梁及混凝土橋面板的混凝土內(nèi)部也布置溫度傳感器，可以得到混凝土內(nèi)部在不 同階段的溫度分布情況。 T2T3T4T 10T1T6T5T 11T7T8 T 12T9T 13 T 14 T 15 (a) 布置斷面 定位鋼筋骨架 拱肋外表面 主縱梁外表面 拱肋內(nèi)部 橋面系 (b) 典型斷面測(cè)點(diǎn)位置 圖 53 溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn) 布置圖 (a) 光纖光柵溫度計(jì) (b) 光纖光柵分析儀 圖 54 溫度傳感器及采集分析儀 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 21 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、鋼構(gòu)件應(yīng)力等）監(jiān)測(cè)是施工監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容之一。 本橋?yàn)?中承式 鋼 箱 混凝土拱橋， 拱肋和主縱梁 是主要的受力部位，因此是監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)；同時(shí)為了解 拱 肋內(nèi)部 混凝土的受力情況，對(duì) 拱肋 內(nèi) 部 混凝土應(yīng)力 也進(jìn)行了 監(jiān)測(cè)。 對(duì)橋面系的縱、橫梁、混凝土橋面板也布置了相應(yīng)的測(cè)點(diǎn)，如較長(zhǎng) 57 所示。 京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 22 M1M2M3S2S1G1M4M5 M6G2 G3 G4G5 G6 G7 G8M8 S3G 11M7G 10G9 (a) 應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置斷面 表面應(yīng)變計(jì) 表面應(yīng)變計(jì)埋入式應(yīng)變計(jì)定位鋼筋骨架 拱肋外表面 主縱梁外表面 拱肋內(nèi)部 (b) 典型斷面測(cè)點(diǎn)位置 圖 56 拱肋和主縱梁應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖 S1 S2 S5 S6 S9 S 10S3 S4 S7 S8S1 S2 S5 S6 S9 S 10S3 S4 S7 S8 (a) 橋面系應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置斷面 (b) 橫梁斷面測(cè)點(diǎn)布置（▲為表面應(yīng)變計(jì)●為埋入式應(yīng)變計(jì)） (c) 縱梁斷面測(cè)點(diǎn)布置（▲為表面應(yīng)變計(jì)●為埋入式應(yīng)變計(jì)） 圖 57 橋面系應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置圖 （ 3）傳感器安裝測(cè)試及保護(hù) 鋼 結(jié)構(gòu) 表面應(yīng)變計(jì)：在節(jié)段吊裝前，將 傳感器 焊于 相應(yīng)位置的 表面，用套管將數(shù)據(jù)京滬高速鐵路跨京開高速公路中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 方案 23 傳輸線加以保護(hù)，要求施工方在吊裝及后續(xù)施工過程中，避免觸及碰撞損傷傳感器及其傳輸線。 混凝土橋面板埋入式應(yīng)變計(jì)：在制作混凝土橋面時(shí)，將埋入式傳感器固定于鋼筋上，再將傳輸光纖引出。為了了解各個(gè)階段的有效預(yù)應(yīng)力值，在系桿的兩端端部安裝 BGKFBG4900 型光纖光柵式錨索計(jì)（圖 59），每側(cè)主縱梁選一束，各布置 4 個(gè)錨索計(jì)。因此本項(xiàng)目采用了自動(dòng)化采集系統(tǒng)，并能夠通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)終端。 ④ 自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器和系統(tǒng)必須正確反映建筑物的工作性態(tài)和不同時(shí)期的實(shí)時(shí)變化情況，儀器及系統(tǒng)性能要求低故障、高可靠性。 ③ 充分考慮防 潮、防雷、抗干擾等技術(shù)措施，把由于自然、人為因素造成的系統(tǒng)損壞降至最低。布設(shè)在各處的傳感器經(jīng)集線箱 (或切換裝置 )與觀測(cè)室內(nèi)采集裝置相連，通過集線箱切換對(duì)傳感器進(jìn)行巡測(cè)或選測(cè)。每個(gè)測(cè)控單元可看作是頻率、脈沖、電壓、電阻等某種測(cè)量信號(hào)的獨(dú)立子系統(tǒng)，各個(gè)子系統(tǒng)集中控制，所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)總線輸入上位計(jì)算機(jī)集中管理。設(shè)置在傳感器附近的遙控轉(zhuǎn)換箱類似 MCU，雖可匯集其周圍傳感器信號(hào)，但不具備 MCU 的 A/D 轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。 （ 1） 光纖光柵傳感器系統(tǒng) 該系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)的準(zhǔn)分布式光纖光柵傳感技術(shù)，通過各種不同功能的光纖光柵傳感器，將被測(cè)的不同形式的物體量（如應(yīng)變、溫度、位移等）轉(zhuǎn)變成光信號(hào)直接通過光纜進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。 （ 4） 信息處理及分析軟件系統(tǒng) 該系統(tǒng)是安裝在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上的軟件系統(tǒng)，用于收集、處理、顯示和存儲(chǔ)各監(jiān)測(cè)儀器的數(shù)據(jù)和信息，為橋梁的安全運(yùn)營(yíng)與維護(hù)管理提供科學(xué)的決策依據(jù)和指導(dǎo) 。 （ 3） 實(shí)時(shí)性好 ： 系統(tǒng)中所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)的單次測(cè)量頻率均可滿足 20Hz 的要求。 （ 5） 高可靠性 每條傳感鏈的首端及尾端均通過接頭引出，正常 工作過程中只需將首端接頭連接到監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)分析儀上即可實(shí)現(xiàn)所有測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人由從事過拱橋施工監(jiān)控的教授或高級(jí)工程師擔(dān)任，分項(xiàng)負(fù)責(zé)人均由中級(jí)以上職稱且必須從事過多年相關(guān)工作的人員擔(dān)當(dāng)，其 他的監(jiān)控人員均具有監(jiān)控、監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)技術(shù)人員組成。 施工監(jiān)控過程中，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人或相關(guān)分項(xiàng)負(fù)責(zé)人應(yīng)長(zhǎng)駐現(xiàn)場(chǎng)，確保不發(fā)生由于監(jiān)控人員缺席而影響工程進(jìn)展的情況。 主要的計(jì) 算和測(cè)試數(shù)據(jù)要求由多人復(fù)核，保證計(jì)算和測(cè)試數(shù)據(jù)的正確性。 （ 3） 監(jiān)控設(shè)備的投入 根據(jù)實(shí)際工作的要求配備先進(jìn)的測(cè)試儀器和設(shè)備，選用高精度、穩(wěn)定性好的測(cè)試元件和傳感