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桥梁工程是交通线路中重要的组成部分,其承担着其他交通要素无法完成的任务。近年来,随着我国综合实力的进一步提升,桥梁建设技术得到了飞速的发展,桥梁的建设数量、单一桥梁长度也不断刷新纪录。然而,由于计划不周、规划不合理等因素,桥梁在建设一段时间后往往面临需要改造的尴尬。改造桥梁可以采用拆除重建的办法,但是重建桥梁需大量资金,也不可避免的造成交通中断。桥梁顶升技术是一种新型的桥梁改造手段,具有施工周期短、节约建设资金、施工中不中断交通等诸多优势,有着广阔的发展前景。当前的桥梁顶升理论尚不完善、顶升技术尚不成熟,国内开展桥梁项升项目的时间也比较短。目前桥梁顶升施工大多依靠经验,缺乏系统、成熟的理论基础。
工程监测技术广泛应用于基础设施建设中,对于保障工程建设的安全起着举足轻重的作用。桥梁顶升中同样需要监测技术来保证其安全。另外,对于监测结果的分析又可以推动设计理论、施工手段的发展。工程监测技术包括测量学中的变形监测和结构工程中的应力应变监测。工程测量学有着悠久的发展历史,它对于国民经济建设做出了突出的贡献。随着科技的飞速发展,工程测量学也经历了显著的变革。工程测量学的研究范围和实现手段都发生了根本性的变化。从研究范围看,工程测量进一步和大地测量、地球物理、水文地质、土木工程和结构工程相结合;从实现手段看,工程测量从使用简单的经纬仪、水准仪等仪器发展到使用全站仪、GPS、三维激光扫描仪等高、精、尖仪器,这大大拓宽了工程测量的研究范围,也及时解决了工程建设中的种种难题。工程测量学与其他学科相结合是今后工程测量学发展的重要方向。变形监测是工程测量学的一个重要分支,变形监测随着工程测量学的发展也不断的发展、成熟。现阶段变形监测的手段、变形监测数据的处理都发生了重大的变化。应力应变监测是掌握结构体受力状态、评判结构体安全的重要方法,尤其是在大坝、桥梁、钢构体等的施工、维护中发挥着不可替代的作用。近年来,应力应变监测技术也出现了变革,不少项目在应力应变监测的过程中加入倾角传感器、温度传感器、扰度沉降测试仪等先进仪器组成结构应力监测系统,实现对结构体应变、倾角、温度等参数的全方位监测。这两种监测手段是从不同角度来评判施工状况,变形监测主要从宏观上来反映结构体的三维变化量,应力应变监测则主要来反映结构体内部的受力状态,二者都是由于运动造成的,有着不可分割的关系。研究二者之间的关系,对于推动监测技术的发展有着积极意义,对于测量工程和结构工程两个学科的发展也有重要意义。
本文首先研究了目前工程监测技术的现状,对变形监测技术和应力应变监测技术作了简要总结,接着介绍了当前的桥梁顶升理论、桥梁顶升系统、桥梁顶升施工工序等内容,最后结合具体的桥梁顶升实例,从模拟计算、监测点的布置、监测仪器的选取等方面详细研究了变形监测和应力应变监测两种工程监测手段在桥梁项升中的具体应用,并对监测成果进行了详细分析,结合两种监测数据分析了桥梁项升过程中的异常点,对变形做了初步解释,初步探讨了两种数据之间的关系。论文取得的研究成果如下:
(1)本项目中采用的监测手段、监测方法保障了桥梁顶升过程中的安全。监测点的布置、监测仪器的选用等对于监测的便捷性、监测成果可靠性有着直接影响。
(2)承台和钢支撑的稳定性是整个顶升安全的重要保障。在顶升过程中必须加强对于承台和钢支撑的稳定性监测。顶升过程中,顶升量、平面位移随着顶升工况逐渐累积,每个顶升工况桥梁的顶升量、平面位移基本上一致。及时调整顶升量差距对于保障梁体的结构稳定性至关重要。纵横向限位系统能有效遏止顶升过程中桥梁过大的平面位移。
(3)变形监测和应力应变监测是从两个不同角度实现对桥梁顶升过程的监测,目的都是为了保障顶升安全。变形监测数据从宏观上展示桥梁的运动情况,应力应变监测从内部揭示桥梁的受力状态。顶升量差异是造成梁底面应力变化的主要原因,平面位移对于钢支撑应力变化影响比较明显。通过两种监测成果的互相印证,能更加准确的把握桥梁的整体状态。二种监测数据之间也有着不可分割的关系,顶升异常时,两种数据均能反映出来。模型化二者之间的关系需要测量工程和结构工程两个学科的人员共同努力。
(4)本项目的监测预警值足以保证施工的安全。对于预警值的设定来说,没有统一的标准,实际中对于具体的顶升对象,应当根据模拟计算适当设定。在当前顶升理论、顶升技术尚不成熟的情况下,本文的研究成果对类似工程具有借鉴意义。