鋼結(jié)構(gòu)橋吊裝施工過程監(jiān)測要點研究

廖方谞

摘要：指出了在鋼結(jié)構(gòu)橋吊裝施工過程中，由于鋼結(jié)構(gòu)自重比較大、跨度比較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進行吊裝作業(yè)時吊裝部分結(jié)構(gòu)和兩側(cè)結(jié)構(gòu)的變形和受力會產(chǎn)生比較大的變化，為了保證施工安全，需使用無線傳感技術(shù)和加速度檢測系統(tǒng)等設(shè)備對吊裝過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況進行監(jiān)測。以實際工程為例，闡述了施工關(guān)鍵技術(shù)與難點，重點對施工安裝過程監(jiān)測進行了分析，探討了吊裝過程中存在的問題，提出了相關(guān)的意見和建議.以保證吊裝施工安全。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)橋;吊裝施工;振動監(jiān)測系統(tǒng)

中圖分類號：U445.4

文獻標識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）14-0210-02

1 工程概況

某鋼結(jié)構(gòu)橋主體結(jié)構(gòu)使用鋼結(jié)構(gòu)，寬度為13.4 m，跨度為71.2 m，鋼結(jié)構(gòu)總重量為1300t，箱形截面柱和梁采用剛性連接，主要構(gòu)件和支撐結(jié)構(gòu)使用絞接，下部混凝土結(jié)構(gòu)和支座使用預(yù)埋件進行剛性連接，結(jié)構(gòu)樓面花紋鋼板使用Q235B，其他構(gòu)件使用Q345B結(jié)構(gòu)鋼。文章以此工程為例，對鋼結(jié)構(gòu)橋吊裝施工過程監(jiān)測要點進行分析和研究。

2施工關(guān)鍵技術(shù)與難點

由于施工現(xiàn)場的下方為地下室，需要確保在施工過程中大型吊裝機械設(shè)備的安全性和人員的安全性;在河道內(nèi)部進行吊裝結(jié)構(gòu)的拼裝，研究如何將大型吊裝機械和運輸車輛進入到河道內(nèi)部;由于廊橋整體提升結(jié)構(gòu)的跨度比較大、提升重量大，存在一定的吊裝難度。因此，在施工過程中，需選擇科學(xué)合理的施工吊裝工作，才能確保施工順利地進行。

3施工安裝過程監(jiān)測

3.1基于無線傳感技術(shù)的應(yīng)力、振動監(jiān)測系統(tǒng)

本項目中采用基于無線傳感技術(shù)的應(yīng)力和振動檢測系統(tǒng)，更加全面、快捷地對吊裝工作進行監(jiān)測。在該系統(tǒng)中，可以根據(jù)實際情況來對監(jiān)測的頻率進行調(diào)整，在吊裝過程中，對目標數(shù)據(jù)進行采集并且傳輸，快速地對數(shù)據(jù)信息做出判斷，確保吊裝工作的安全和可靠。如圖1所示為無線遠程監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

（1）應(yīng)力監(jiān)測方法。應(yīng)力監(jiān)測以無線振弦式應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)為基礎(chǔ)對鋼弦的傳輸頻率來進行測量。根據(jù)輸出頻率和鋼弦的應(yīng)力來對鋼弦與結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系進行協(xié)調(diào)，從而得出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力數(shù)值。振弦式傳感器可以在測量傳感器的輸出頻率時，對測量點附近的溫度進行測量。

（2）振動監(jiān)測方法。振動監(jiān)測采用無線三軸加速度芯片傳感器來進行操作，是一種低成本低功耗的設(shè)備。此傳感器使用單極低通濾波，能自動進行溫度補償，敏感度較高。不僅僅可以對動態(tài)加速度進行測量，而且還能對靜態(tài)加速度進行測量，以重力為基礎(chǔ)來進行調(diào)零無需其他設(shè)備進行輔助操作。該傳感器內(nèi)部含有休眠模式，能更加科學(xué)合理地進行管理。在實際的操作過程中，以無線傳感設(shè)備為基礎(chǔ)來進行操作，對吊裝提升過程的數(shù)據(jù)信息進行全而的監(jiān)測;吊裝設(shè)備就位后，可以根據(jù)安裝的進度來對其進行分段監(jiān)測，直到施工工作完成后，即可停止吊裝工作。

3. 2結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測

在吊裝過程中，兩側(cè)的反力架有可能會發(fā)生變形現(xiàn)象，而變形的程度與結(jié)構(gòu)對接有著直接的關(guān)系;在吊裝過程中，結(jié)構(gòu)重量大并且不對稱，可能會出現(xiàn)一定程度的傾斜現(xiàn)象。按照大地測量學(xué)原理來對結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的位移進行監(jiān)測。在監(jiān)測點位置放置反射片，借助全自動全站儀來對其進行三維坐標測量。測量儀需要連續(xù)多次對多個目標點進行識別、跟蹤、測量。全自動全站儀具有較高的測量精度，可以全天24h來進行工作。

3.3測點布置

為了更加全面地獲得實際施工過程中吊裝結(jié)構(gòu)的真實受力情況。在結(jié)構(gòu)關(guān)鍵構(gòu)件和節(jié)點需要沒置振弦式傳感器。在吊裝的兩側(cè)粘帖反光片，對吊裝過程中兩側(cè)結(jié)構(gòu)的垂直度和提升部分進行監(jiān)測。在橫梁節(jié)點處需要安裝無線三向加速度傳感器，從而有效地獲得提升部分結(jié)構(gòu)的震動情況。在結(jié)構(gòu)上設(shè)置的監(jiān)測點、變形監(jiān)測點、振動監(jiān)測點如圖2所示。在圖2中，柱應(yīng)力用符弓CStr表示;腹桿應(yīng)力用符號WStr表示;梁應(yīng)力用符號BStr表示;節(jié)點應(yīng)力用符號NStr表示;其中，位移為Dis。

4監(jiān)測分析

4.1應(yīng)力監(jiān)測分析

（1）在進行正式提升前，需進行試提升操作，確保結(jié)構(gòu)受力情況和變形情況得到合理的分配，以至于在正式提升操作時，結(jié)構(gòu)的受力更加科學(xué)合理。通過對數(shù)據(jù)進行分析后發(fā)現(xiàn)，在整個提升過程中，監(jiān)測到絕大部分的構(gòu)件應(yīng)力較小，在要求范圍內(nèi)。在提升初期，構(gòu)件承受的應(yīng)力比較大，中后期應(yīng)力數(shù)值有所變動，但逐漸地趨于穩(wěn)定化。

（2）在試提升階段，正式提升初始階段構(gòu)件的應(yīng)力>試提升階段。由于在實際測量過程中，數(shù)據(jù)存在一定程度的誤差，但符合實際要求，受力分布正常。

（3）在提升過程中，結(jié)構(gòu)處于一個受力狀態(tài)，上下部受力均正常。

4.2變形監(jiān)測分析

提升部分結(jié)構(gòu)撓度變形情況可以根據(jù)反光片的位移監(jiān)測數(shù)據(jù)得出。通過監(jiān)測所得到的結(jié)構(gòu)頂部撓度數(shù)值為6.5 mm，底部撓度數(shù)值大于頂部大約為7 mm，雖然監(jiān)測所得到的數(shù)據(jù)值小于理論計算數(shù)據(jù)值，但符合施工要求，因此可得出結(jié)論，結(jié)構(gòu)的變形情況屬于安全狀態(tài)。

4.3 兩側(cè)提升反力架部分

根據(jù)節(jié)點位移檢測結(jié)果可得出結(jié)論：結(jié)構(gòu)兩側(cè)的位移數(shù)值比較小，并且A區(qū)最大位移數(shù)值為4.3 mm，B區(qū)最大位移數(shù)值為6.2 mm，由此可看出，在整個吊裝提升過程中，應(yīng)力分布比較穩(wěn)定，并且沒有出現(xiàn)較大范圍的振動現(xiàn)象。A、B區(qū)內(nèi)位移數(shù)值均小于理論計算數(shù)值，但其符合施工要求。

4.4振動監(jiān)測分析

通過對提升部分結(jié)構(gòu)中部振動情況較大的監(jiān)測點進行分析可知，當采用4～6 m/h的吊裝速度來進行結(jié)構(gòu)的吊裝時，吊裝過程不會出現(xiàn)大幅度的擺動現(xiàn)象，并且相對比較平穩(wěn)，水平方向和垂直方向的最大加速度都在要求范圍內(nèi)，此過程中，吊裝振動現(xiàn)象為正常現(xiàn)象。

5意見和建議

基于無線傳感技術(shù)的應(yīng)力、加速度監(jiān)測系統(tǒng)和全自動全站儀來對結(jié)構(gòu)廊橋項目中施工吊裝過程進行全面的監(jiān)測，分析了吊裝過程中存在的問題.提出了以下幾點意見和建議。

（1）廊橋工程在進行提升過程中，需要對吊裝關(guān)鍵節(jié)點、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力進行控制，保證其<70 MPa，此時施工處于一個良好的工作狀態(tài)。由此可以說明，在吊裝過程中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)力沒有較大的變化，且其受力在正常范圍內(nèi)，值得進行推廣和使用。

（2）借助監(jiān)測系統(tǒng)所得到的變形監(jiān)測數(shù)值和理論計算數(shù)值相差較小，符合施工要求。由此可說明，結(jié)構(gòu)設(shè)計的剛度能保證施工的正常進行。值得進行推廣和使用。

（3）在吊裝過程中，需將吊裝加速度控制在0.5 m/s²以下，這樣才能有效地控制振動現(xiàn)象，避免出現(xiàn)意外事件。因此，在此項目中，采用的吊裝方法和提升速度均合理，并且確保結(jié)構(gòu)的安全性和人員的安全，值得進行推廣和使用。

（4）由于鋼結(jié)構(gòu)自重比較大、跨度比較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在進行吊裝作業(yè)時吊裝部分結(jié)構(gòu)和兩側(cè)結(jié)構(gòu)的變形和受力會產(chǎn)生較大的變化，為了保證施工安全，需使用無線傳感技術(shù)和加速度檢測系統(tǒng)等設(shè)備對吊裝過程中結(jié)構(gòu)應(yīng)力情況進行監(jiān)測，保證吊裝施工安全。在此項目中，采用無線傳感即使和監(jiān)測系統(tǒng)能更加全面地對吊裝過程進行監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)工作中存在的問題，便于操作，值得進行推廣和使用。