【摘 要】為保證橋梁施工質量，防止事故發生，監控技術在橋梁建造施工過程中越來越受到重視。文章對南水北調工程跨渠生產橋梁施工過程中采用的監控技術進行分析與闡述。

　　【關鍵詞】橋梁施工; 施工監控; 測量

　　1 工程概況

　　本跨渠生產橋位于南水北調干渠兩岸兩村之間，是為滿足居民生產和生活的需要，連接附近村莊到總干渠對岸的主要交通通道。根據總干渠的開挖斷面，干渠管理道路與生產橋立交。根據橋梁布置原則的要求，結合干渠管理道路的位置，橋跨布置為4×20 m+90 m+4×20 m。其中主橋90 m跨度的系桿拱橋為施工監控的對象。

　　2 施工監控的目標、內容和工作重點

　　2.1 施工監控的目標

　　施工監控的目標就是在施工過程中控制結構的受力狀態和變形始終處于安全的范圍內，成橋后結構的線形與內力達到設計要求，結構本身又處于最優的受力狀態。

　　2.2 施工監控的內容

　　監控工作的主要內容包括監控計算、施工監測。

　　監控計算一般取用設計部門確定的設計成橋狀態作為監控計算的初始狀態，在此基礎上確定計算控制參數，建立計算模型。檢查驗算橋梁結構成橋和施工各階段主要受力部位如拱肋、系梁等的應力及位移是否滿足規范要求。然后結合具體的施工工況和測量數據進行結構內力、位移、應力分析計算，得出預測值。

　　施工監測包括對主拱肋和系梁的應力、線形測量;吊桿索力測量;系桿分階段張拉時的拱腳位移、轉動測量，和主拱肋及系梁的變形和應力測量;溫度場的監測;橋面線形測量。

　　3 監控工作內容及重點

　　3.1 施工控制計算

　　3.1.1 結構計算

　　結構計算就是利用建立的結構計算體系對施工過程中每一階段結構的應力、內力和位移狀態以及施工監控參數進行計算，在結構計算中考慮施工誤差、材料屬性差異等因素的影響，根據計算結果為各節段施工提供施工監控目標值，保證節段施工的順利進行，從而保證結構最終達到或接近設計要求的成橋狀態。

　　本橋監控計算準備采用多套軟件進行。本橋的監控計算采用兩種分析方法。首先通過對設計成橋狀態倒拆，以獲取各施工節段結構的內力、線形等，即所謂“倒拆計算法”;然后利用“倒拆法”獲得的各施工階段內力、線形按照架設順序及相應工況進行正裝計算，整個計算步驟按主橋施工架設過程進行，直至合攏，即所謂“正裝計算法”。正裝計算需進行多次迭代，逐步逼近，最終達到理想的符合設計要求的成橋內力及線形。

　　首先根據該橋架設過程，進行施工架設直至最終成橋全過程的計算，并計算該橋在各種荷載作用下橋梁各構件的內力、變形，與設計院進行相互校核。然后，在實際施工過程中結合實際監測數據進行參數識別，調整計算模型進行進一步計算分析。計算的主要內容有：①各階段系梁的內力和變形;②各階段拱肋的內力和變形;

　?、鄣鯒U初拉力及各階段吊桿拉力;

　?、芗茉O及施工過程中系梁、拱肋的預拱度設計和架設標高;

　　⑤成橋階段橋面的標高。

　　3.1.2 施工控制方法

　　施工控制就是對橋梁施工過程實施控制，確保在施工過程中橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內，確保成橋狀態(包括成橋線形和成橋結構內力)符合設計要求。根據本橋的結構形式、施工特點及具體控制內容，可以采用橋梁施工預測控制法。

　　預測控制法是指在全面考慮影響橋梁結構狀態的各種因素和施工所要達到的目標后，對結構的每一個施工階段(節段)形成前后的狀態進行預測，使施工沿著預定狀態進行。由于預測狀態與實際狀態間免不了有誤差存在，某種誤差對施工目標的影響則在后續施工狀態的預測予以考慮，以此循環，直到施工完成和獲得與設計相符合的結構狀態。在實際施工中，在每一個階段完成后，可以對橋梁的實際信息進行測試，測試的結果又可以反饋給預測控制。通過反饋得到的實測值與預測值進行對比，在排除儀器誤差、測試原理等非結構因素引起的誤差以外，就可以判斷實際施工的誤差狀態，然后重新調整計算，力爭在下個階段中減小或消除誤差。實際的施工控制就是重復預測-反饋-調整后預測過程中，最終保證橋梁結構的內力和變形始終處于容許的安全范圍內。

　　3.1.3 參數的估計、預測和調整

　　施工控制是全過程的控制，也就是每個施工階段都要控制，這樣才能避免誤差的累積和確保施工安全。

　　在橋梁施工過程各階段及體系各部分相互關聯，不論是在施工階段之間還是結構內部都相互影響。由于存在各種各樣的誤差以及環境方面的影響，使得施工過程中實際結構與理論狀態總會存在一定偏差，因此，需要根據理論計算數據和實測成果，采用控制理論分析方法來調節偏差，使整個施工過程結構狀態始終在受控狀態及結構處于控制范圍內，并盡量接近設計和計算理論值。

　　(1)參數估計。首先，根據影響性分析確定需進行參數估計的計算量(如預應力參數、砼彈模、主梁重量等);然后根據大量的實測數據，采用最小二乘法確定最優估計值;最后，將最優估計值重新帶入安裝計算模型重新計算，得到一套進一步精確的理論數據。

　　(2)濾波和預測。通過參數估計，基本上消除了計算誤差(系統誤差)，但實際施工中由于測量手段、施工工藝的限制，仍然會存在一定的偶然誤差，這就需要進行濾波、預測和調整。

　　建立合適的狀態方程，采用目前較成熟的卡爾曼濾波法進行濾波和預測，可以得到目前結構狀態的濾波估計值，和下一步施工參數的預測估計值。根據合理的預測值可以及時采取措施，減小后續施工過程中結構偏差。

　　(3)優化調整。對于已存在的偏差，根據最小二乘法理論，采用適當手段(如預應力)進行最優調整，做到既能最大化減小結構偏差，又方便施工。