程 詠 春

(中交路橋建設(shè)有限公司，北京 100010)

1 公路橋梁目前的問題和挑戰(zhàn)

由于工程建設(shè)中，材料缺陷及設(shè)計或者施工等因素的影響，如何進行科學(xué)合理的工程鑒定是一個需要優(yōu)化的問題。工程建設(shè)項目不像汽車零件那樣可以進行單個試件的破壞來確定質(zhì)量是否合格，所以通過非破壞性試驗檢測技術(shù)對工程領(lǐng)域來說是一個相對較為可實現(xiàn)的操作方式[1]。通過這種方式，可以評價出工程質(zhì)量是否有缺陷，同時還是工程質(zhì)量管理的組成部分。其重要性主要體現(xiàn)在[2]：對新技術(shù)的推廣應(yīng)用具有一定的價值，通過試驗驗證，保證計劃的可行性；通過對工程當(dāng)?shù)氐牟牧线M行現(xiàn)場試驗手段，驗證現(xiàn)場的工程材料是否可以直接應(yīng)用于當(dāng)?shù)仨椖?；通過試驗檢測也可以對工程質(zhì)量的評定起到一定的驗證作用。

不過目前路橋試驗檢測也存在一些難題[3,4]：查驗的樣品和實際工程中的試件材料不能保證一致，如此查驗的結(jié)果對工程就失去指導(dǎo)意義；監(jiān)理工作實施不到位，不少施工單位為節(jié)省開支，偷工減料，但現(xiàn)場監(jiān)理由于存在形式主義，沒有發(fā)揮應(yīng)有的監(jiān)管作用；抽查的樣品結(jié)果送檢晚，施工工序的進行往往在結(jié)果出來之前就已經(jīng)進入下一步，使得試驗檢驗在現(xiàn)實工程中起不到實質(zhì)作用。

2 公路橋梁監(jiān)測解決方案

對于公路橋梁，國內(nèi)外橋梁安全事故經(jīng)驗教訓(xùn)表明：當(dāng)橋梁使用10年～20年時，其設(shè)計及施工時的缺陷大部分會暴露出來，同時公路橋梁的安全問題也因長期運營而累積的疲勞和損傷開始凸顯，此時易發(fā)生安全事故。該情況下，可對需要長期監(jiān)測的公路橋梁進行自動化監(jiān)測。自動化監(jiān)測的優(yōu)勢見表1。在此需要說明的是，要進行自動化監(jiān)測，除了相應(yīng)的傳感器外，自動化監(jiān)測系統(tǒng)也是很重要的一環(huán)。要實現(xiàn)公路橋梁項目的全壽命周期監(jiān)測，就要求監(jiān)測系統(tǒng)能同時滿足施工期和運營期的要求，并且可根據(jù)不同傳感器的數(shù)據(jù)情況予以及時遠程接收，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一化管理和分析。

表1 自動化監(jiān)測優(yōu)勢

知物云監(jiān)測系統(tǒng)是目前國內(nèi)自動化監(jiān)測領(lǐng)域相對功能較為齊全的監(jiān)測平臺，其具備界面友好性、功能開發(fā)性、權(quán)限完善性等特點，可實現(xiàn)多個結(jié)構(gòu)物在同一個平臺上同時監(jiān)測的效果，并且跟市場上各種信號的傳感器形成了無縫對接，從而實現(xiàn)多項目的統(tǒng)一管理，使得海量數(shù)據(jù)的分析、評估等工作更加高效便捷。平臺功能有遠程數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)異常告警、定時報表生成、數(shù)據(jù)分析對比、數(shù)據(jù)預(yù)測等，尤其是平臺融入了AI技術(shù)和BIM模型的對接，適合公路橋梁監(jiān)測項目的應(yīng)用。

3 監(jiān)測實例

清江大橋主橋采用單跨雙鉸鋼桁架懸索橋方案，孔跨布置為2×25 m(T梁)+420 m(單跨雙鉸懸索橋)+3×25 m(T梁)。橋梁起點樁號 K17+396.000，橋梁終點樁號K17+957.000，橋梁全長 561 m，橋梁凈寬：1.5 m(人行道)+8 m(車行道)+1.5 m(人行道)，見圖1。

溫度的變化及跨度的不同會對基準索股的線形產(chǎn)生影響，監(jiān)控計算應(yīng)給出各種溫度下和跨度變化下的線形控制表或經(jīng)檢驗的公式或計算程序供施工單位使用。

對索塔的應(yīng)力監(jiān)測可以掌握應(yīng)力狀態(tài)；同時對索塔的橫向偏位進行線形測量，主要以觀測為主，掌握其變化規(guī)律；索塔完成后，選擇具有典型代表意義的天氣，對索塔塔頂位移進行24 h連續(xù)觀測。

另外，需要對索塔進行靜態(tài)變形監(jiān)測。索塔變形測量包括觀測的時間、空氣溫度、索塔陰陽面混凝土表面的溫度和索塔在順橫橋向方向的位移量，而且必須連續(xù)觀測24 h以上，從而獲取索塔變形量隨時間和溫度變化的數(shù)學(xué)模型，最后根據(jù)這一數(shù)學(xué)模型，推求任一時間的變形量，以掌握其變形的規(guī)律，如圖2，圖3所示。

隨著橋面一、二恒的逐步加載，荷載量越來越大，橋塔受到的水平力逐步增大，因此在進行整個上部結(jié)構(gòu)施工過程中，均應(yīng)進行索塔底部應(yīng)力監(jiān)測，作為塔頂頂推的控制參數(shù)之一。索塔位移監(jiān)測與索塔應(yīng)力監(jiān)測，是確定現(xiàn)場主索鞍頂推的關(guān)鍵性指標之一，因此在桁架梁吊裝過程需持續(xù)監(jiān)測索塔頂部位移。利用知物云在線監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測的應(yīng)變、溫度、位移結(jié)果見圖4～圖6。

從監(jiān)測結(jié)果看，選取兩個測點的應(yīng)變結(jié)果(如圖4所示)進行查看，應(yīng)變的波動范圍基本處于100 με范圍內(nèi)，說明索塔的應(yīng)變變化較為平緩，測點無明顯受力突變。溫度監(jiān)測結(jié)果(如圖5所示)說明內(nèi)外溫度變化趨勢基本一致，測點外溫度高于測點內(nèi)溫度，符合實際。索塔的位移變化(如圖6所示)基本處于穩(wěn)定的范圍內(nèi)，通過變形結(jié)果判斷結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語

公路橋梁質(zhì)量事關(guān)交通安全和人民的生命安全，環(huán)境、施工過程、人為因素等會對橋梁的工作狀態(tài)和使用壽命產(chǎn)生影響，尤其是近年來新材料、新技術(shù)、新工藝和新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，提高了橋梁的承載能力，但理論計算和實際結(jié)構(gòu)受力特性存在差異，因此通過自動化監(jiān)測系統(tǒng)對其每個階段進行實施自動化監(jiān)測分析，尤其是施工階段，利用客觀準確的監(jiān)測數(shù)據(jù)來評判橋梁是否處于安全狀態(tài)，可以極大提高工程效率，監(jiān)測數(shù)據(jù)與理論計算的結(jié)果對比，隨時調(diào)整施工進展，保證結(jié)構(gòu)實際狀態(tài)與設(shè)計匹配或接近，并在異常數(shù)據(jù)出現(xiàn)時，及時發(fā)現(xiàn)重點處理，為交通運輸和人員安全提供極大的便利。