【正文】 Unit)測(cè)量控制單元分布在傳感器附近，而 MCU 具有模擬量測(cè)量、 A/D 轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)和與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊等功能。 基于以上原則以及監(jiān)測(cè)儀器選擇以及采樣頻率的要求，建立其光纖儀器采集子系統(tǒng) 光纖儀器監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)組成及功能 本光纖儀器監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要由光纖光柵傳感器系統(tǒng)、光纖光柵網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)、光纖傳輸網(wǎng)絡(luò)、信息處理與分析軟件系統(tǒng)組成。 （ 2） 測(cè)試精度高且具有準(zhǔn)確的測(cè)點(diǎn)空間定位能力 ， 光纖光柵傳感器結(jié)構(gòu)小巧且布設(shè)距離沒(méi)有限制，可以準(zhǔn)確定位各測(cè)點(diǎn)的空間位置。 7 施工監(jiān)控技術(shù)方案的保障措施 （ 1） 人員方面 選派經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員參加本項(xiàng)目的工作。 對(duì)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題成立專題研究課題，組織專家進(jìn)行討論和評(píng)議。 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 28 8 項(xiàng)目組成員 姓 名 出生年月 學(xué)歷 職稱 /職務(wù) 工作單位 在本項(xiàng)目中的分工 強(qiáng)士中 博士 教授 、博導(dǎo) 西南交通大學(xué) 技術(shù)顧問(wèn) 趙人達(dá) 博士 教授 、博導(dǎo) 西南交通大學(xué) 技術(shù)顧問(wèn) 李小珍 博士 教授 、博導(dǎo) 西南交通大學(xué) 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 何 畏 博士 副教授 西南交通大學(xué) 監(jiān)控負(fù)責(zé)人 成文佳 博士 副教授 西南交通大學(xué) 理論 計(jì)算分析 衛(wèi) 星 博士 副教授 西南交通大學(xué) 理論計(jì)算分析 晉智斌 博士 講師 西南交通大學(xué) 理論計(jì)算分析 劉德軍 博士 生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 肖 林 博士 生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 張 迅 博士 生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 徐 良 碩士生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 王百樂(lè) 碩士生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 吳 成 碩士生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 吳國(guó)強(qiáng) 碩士生 西南交通大學(xué) 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè) 9 經(jīng)費(fèi)預(yù)算 序號(hào) 名 稱 單 位 數(shù) 量 費(fèi) 用 （萬(wàn)元） 1 監(jiān)控、監(jiān)測(cè) 儀器 CAWS600系列自動(dòng)站 套 1 光纖光柵表面應(yīng)變計(jì) 支 244 光纖光柵埋入式應(yīng)變計(jì) 支 65 光纖光柵溫度計(jì) 支 195 光纖光柵解調(diào)儀 臺(tái) 2 400噸 光纖光柵 錨索計(jì) 臺(tái) 4 串接光纜 米 1000 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 29 通信光纜 米 20xx 光纖熔結(jié)盒 個(gè) 100 光纖終端盒 個(gè) 10 太陽(yáng)能電池組及充電器 套 2 采集軟件 套 1 無(wú)線傳輸模塊 套 1 Leica TCA20xx 全站儀 臺(tái) 1 Leica DNA10 水準(zhǔn)儀 臺(tái) 1 棱鏡 個(gè) 60 2 理論計(jì)算分析費(fèi)用 3 監(jiān)控人員工資、差旅費(fèi) 4 監(jiān)控人員交通費(fèi) 、住宿費(fèi) 5 會(huì)議、評(píng)審費(fèi) 6 數(shù)據(jù)整理、報(bào)告文整費(fèi) 7 監(jiān)控人員意外保險(xiǎn) 費(fèi) 8 管理費(fèi)、稅費(fèi) (18%) 合 計(jì) 。監(jiān)控指令經(jīng)內(nèi)部審核后，還需要得到設(shè)計(jì)單位的認(rèn)可。 在施工監(jiān)控開始之前制定完善的監(jiān)控工作實(shí)施細(xì)則，明確項(xiàng)目成員的工作和責(zé)任。 （ 4） 系統(tǒng)安裝及長(zhǎng)期使用過(guò)程中無(wú)需標(biāo)定 光纖光柵本質(zhì)穩(wěn)定，不存在零點(diǎn)漂移。本 項(xiàng)目 涉及的光纖光柵傳感器有：光纖光柵溫度傳感器 、 鋼表面安裝的光纖光柵 表面 應(yīng)變計(jì) 和拱肋混凝土內(nèi)部、橋面板混凝土內(nèi)部 光纖光柵 埋入式應(yīng)變 傳感器。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：測(cè)控單元就近傳感器，縮短了模擬量傳輸距離，由測(cè)控單元傳輸出 去的都是數(shù)字量，即使一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障也不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。 ④ 采集軟件要簡(jiǎn)單實(shí)用，功能強(qiáng)，容易操作，數(shù)據(jù)庫(kù)開放，能與第三方數(shù)據(jù)處理分析管理軟件兼容。 自動(dòng)化采集系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)原則及選擇 自動(dòng)化采集系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)遵循如下原則： ① 系統(tǒng)可靠、功能實(shí)用、組網(wǎng)合理、維護(hù)保養(yǎng)方便。 吊桿應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力系桿索力監(jiān)測(cè) 本橋吊桿采用 35CrMo 合金鋼 ，吊桿直徑為 120 mm，常用的吊桿力的測(cè)試方法不適合于本橋，通過(guò)在吊桿的外表面上布置表面光纖應(yīng)變計(jì)可得到其應(yīng)力情況，從而間接得到其吊桿力。 兩拱肋、兩主梁外表面應(yīng)變測(cè)點(diǎn)布置于 圖 56 所示的所有斷面，共 176 個(gè)測(cè)點(diǎn)，埋式入應(yīng)變計(jì)布置于 G S M M M S3 和 G11 斷面，共 56 個(gè)測(cè)點(diǎn)。無(wú)論是拱橋、梁橋，還是斜拉橋、懸索橋，其結(jié)構(gòu)某指定點(diǎn)的應(yīng)力值，也是隨著施工階段的推進(jìn)而不斷變化的。 在施工中針對(duì)特征季節(jié) (夏季、冬季 )和特征天氣狀況 (晴天、陰天 )，選擇代表性的時(shí)段進(jìn)行構(gòu)件溫度場(chǎng)測(cè)量，同時(shí)進(jìn)行環(huán)境溫度的連續(xù)觀測(cè)，以掌握該條件下的鋼箱 拱 、橋面系 的溫度分布規(guī)律，模擬各構(gòu)件的特征數(shù)值溫度場(chǎng)，為施工控制計(jì)算中溫度修正計(jì)算提供科學(xué)的特征數(shù)據(jù)，并為合攏時(shí)機(jī)選擇提供參考。 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 19 ③ 線形評(píng)估 每個(gè) 施工階段 完成后均結(jié)合理論值及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì) 拱肋和主縱梁 線形進(jìn)行評(píng)估分析，找出測(cè)試及理論分析誤差，進(jìn)行誤差回歸分析，修正理論計(jì)算及下節(jié)段坐標(biāo)預(yù)測(cè)值。在測(cè)量過(guò)程中，除考慮工序進(jìn)展必須對(duì)每一工況進(jìn)行例行測(cè)量外，還要對(duì)溫度變化引起的撓度進(jìn)行測(cè)量。測(cè)點(diǎn)可由鋼筋作用，并將測(cè)頭磨平并用 油漆標(biāo)明編號(hào)。 線形監(jiān)測(cè)包含對(duì)拱肋、主縱梁高程、軸線偏位等內(nèi)容。 ℃ 氣 溫 50 ～ +50 177。 圖 44 施工控制工作流程 5 施工監(jiān)控、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 方案 監(jiān)控計(jì)算分析工作 首先根據(jù)設(shè)計(jì)文件及初步施工方案，對(duì)該橋進(jìn)行復(fù)核性檢算。 （ 2）控制網(wǎng)的復(fù)測(cè) 為確定保拱肋順利合龍，在吊裝施工開工前，監(jiān)控單位和施工方對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)和中線樁以不同的方法進(jìn)行了復(fù)測(cè)。 （ 2）倒 拆 分析法 倒 拆 分析法的基本思想是： 0tt? 時(shí)刻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布滿足前進(jìn)分析 0t 時(shí)刻的結(jié)果，軸線滿足設(shè)計(jì)線形要求。 （ 1） 正裝 分析法 這種計(jì)算方法的特點(diǎn)是：隨著施工階段的推進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式、邊界條件、荷載形式在不斷地改變，已形成梁段其幾何位臵也在改變，因此，前一階段的結(jié)構(gòu)狀態(tài)將是本次施工階段結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)。過(guò)嚴(yán)的誤差容許度會(huì)為施工帶來(lái)困難，延誤施工進(jìn)度，過(guò)松的誤差容許度會(huì)為施工留下一定的隱患。 圖 43a 中的誤差分布，由于其單個(gè)誤差峰值較小，且正負(fù)誤差分布均勻，類似于白噪聲干擾，它對(duì)結(jié)構(gòu)的影響很小，是施工控制所追求的理想狀態(tài)。 （ 3） 施工監(jiān)測(cè)誤差 由于測(cè)量?jī)x器、儀器安裝、測(cè)量方法、數(shù)據(jù)采集、環(huán)境情況等情況引起的誤差稱為施工監(jiān)測(cè)誤差。在施工過(guò)程中要根據(jù)施工進(jìn)度經(jīng)常性的對(duì)混凝土現(xiàn)場(chǎng)抽樣試驗(yàn)。在鋼管混凝土拱橋施工中不同的設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)狀態(tài) (內(nèi)力和變形 )的影響程度是不同的，而且，同一設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)不同施工階段也有不同程度的影響。在橋梁的設(shè)計(jì)計(jì)算中通常 會(huì)采用一些預(yù)設(shè)或假定的參數(shù)用于計(jì)算，它們所依據(jù)的是既有的施工經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，并不一定完全真實(shí)地反映當(dāng)前橋的實(shí)際施工情況。在橋梁的施工控制計(jì)算中通常會(huì)采用盡可能真實(shí)的參數(shù)用于計(jì)算，以反映出設(shè)計(jì)與施工的差異。它通過(guò)對(duì)橋梁施工全過(guò)程實(shí)時(shí)模擬的結(jié)構(gòu)計(jì)算，結(jié)合各設(shè)計(jì)參數(shù)的識(shí)別、修正以及其它測(cè)量數(shù)據(jù)的分析評(píng)價(jià)工作，進(jìn)而求得各施工階段施工 控制參數(shù)的理論計(jì)算值，形成施工控制指令并對(duì)各施工階段結(jié)構(gòu)狀態(tài)做出實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，從而達(dá)成對(duì)橋梁施工實(shí)施軟控制的最終目的。預(yù)定狀態(tài)與實(shí)際狀態(tài)之間存在誤差，其對(duì)控制目標(biāo)的不利影響則在后續(xù)若干施工階段的預(yù)測(cè)中予以考慮。分段施工中實(shí)際結(jié)構(gòu)狀態(tài)達(dá)不到各個(gè)施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 6 工階段理想結(jié)構(gòu)狀態(tài)是誤差生成重要原因之一，并 會(huì)使系統(tǒng)模型 結(jié)構(gòu)有限元模型中的計(jì)算參數(shù)（例如截面幾何特性、材料容重、彈性模量、混凝土收縮徐變等）與實(shí)際參數(shù)之間有偏差。 施工控制 、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 的方法和 原則 基于 大跨度橋梁 控制理論的角度，橋梁結(jié)構(gòu)施工控制的方法主要有：開環(huán)控制法、閉環(huán)控制法（ 反饋控制法 ） 和自適應(yīng)控制法。 為了不影響京開高速公路的正常通行，采用順京開高速公路方向拼裝節(jié)段，再進(jìn)行水平轉(zhuǎn)體施工、最后合攏的方案施工。年平均氣溫 ℃，最熱（ 7 月份）月平 均氣溫為 ℃， 極端最高溫度達(dá) ℃，最冷（ 1 月份）月平均氣溫為 ℃， 極端最冷氣溫達(dá) ℃。 吊桿直徑 120mm，吊桿及其錨具為配套成品。 橋面采用縱橫梁體系結(jié)合梁橋面，混凝土橋面板通過(guò)主縱梁、小縱梁、橫梁上布臵剪力釘連接。主拱肋上下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 2 翼緣板各設(shè)一道縱向加勁肋，腹板設(shè)三道縱向加勁肋。 主跨拱肋矢高采用 25m（系桿中心線上下各為 ），矢跨比為1/。 京滬高速鐵路跨京開高速公路 +108+ m 中承式鋼箱拱橋 監(jiān)控 、監(jiān)測(cè) 實(shí)施方案 土木工程學(xué)院 橋梁工程系 二 ○○九 年十月 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 I 目 錄 目 錄 ........................................................................................................................................... I 1工程概況 ................................................................................................................................... 1 2監(jiān)控、監(jiān)測(cè)方案制定依據(jù) ........................................................................................................... 3 3施工控制的目的、方法與原則、內(nèi)容 ......................................................................................... 4 、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 目的 ................................................................................................ 4 、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 的方法和原則 .................................................................................. 5 、運(yùn)營(yíng)監(jiān)測(cè) 的內(nèi)容 ............................................................................................. 7 4施工控制技術(shù)方案 ..................................................................................................................... 7 .................................................................................................................. 7 施工控制的預(yù)測(cè)計(jì)算、誤差分析和調(diào)整 ........................................................................... 7 施工控制計(jì)算分析方法 .........................................................................