CN112797962B - 预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法，包括桥板和支撑墩，所述支撑墩包括顶推前支撑墩和顶推后支撑墩，所述桥板上设置有钢导梁，所述顶推前支撑墩侧表面上设置有第一全站仪自贴式反射片，所述顶推前支撑墩的侧方设置有第一全站仪和/或倾角仪，所述第一全站仪与所述第一全站仪自贴式反射片相适配，所述钢导梁的自由端的端部截面处设置有第二全站仪自贴式反射片，所述顶推后支撑墩上设置有与所述第二全站仪自贴式反射片相适配的第二全站仪。本发明还提供了一种施工安全监控方法，通过设置在顶推前支撑墩的侧方的第一全站仪和/或倾角仪获取顶推前支撑墩的位移，通过第二全站仪获取钢导梁的位移。本发明可以提高大桥的施工过程的安全性和质量控制效果。

Description

预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法

技术领域

本发明属于桥梁施工技术领域，具体地说，涉及一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法。

背景技术

预应力混凝土连续梁桥在顶推施工的过程中结构体系会不断转换，在顶推移动过程中主梁各截面均会出现正负弯矩交替的情况。在桥梁顶推施工中，为加大顶推的跨度、尽量减小主梁在顶推过程中所受的内力，通常采取在主梁的前端设置导梁，导梁一般为临时性钢结构。在顶推施工过程中导梁结构参数的选择对梁体的受力有重要的影响，若导梁设计、配置不合理，主梁在顶推过程中可能会受力很大，顶端挠度过大会导致梁体开裂破坏。此外，在顶推施工过程中，随着混凝土箱梁悬臂的长度进一步的增加，顶推过程中，由于箱梁同滑道梁可能会出现不完全接触及随着顶推摩擦系数增大现象，当摩擦系数增大到一定值时可能会出现“爬行”现象，支撑墩墩顶会发生位移，如果墩顶位移超过控制范围，则会有安全和质量隐患和风险，由此很有必要提高预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控水平。

发明内容

本发明旨在提供一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法，提高大桥的施工过程的安全性和质量控制效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

本发明提供了一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，包括桥板和支撑墩，所述支撑墩包括顶推前支撑墩和顶推后支撑墩，所述桥板上设置有钢导梁，所述钢导梁位于桥板靠近顶推后支撑墩的一侧，所述顶推前支撑墩侧表面上设置有第一全站仪自贴式反射片，所述顶推前支撑墩的侧方设置有第一全站仪和/或倾角仪，所述第一全站仪与所述第一全站仪自贴式反射片相适配，所述钢导梁的自由端的端部截面处设置有第二全站仪自贴式反射片，所述顶推后支撑墩上设置有与所述第二全站仪自贴式反射片相适配的第二全站仪。

进一步地，所述顶推前支撑墩的数量为一个或一个以上；每个所述顶推前支撑墩侧表面上均设置有第一全站仪自贴式反射片。

进一步地，所述第一全站仪自贴式反射片位于顶推前支撑墩的上部。

进一步地，所述顶推前支撑墩两侧侧面均设置有第一全站仪自贴式反射片。

进一步地，所述顶推前支撑墩两侧分别设置有第一全站仪和/或倾角仪。

进一步地，所述第一全站仪的数量为一个以上，所述倾角仪的数量为一个以上。

进一步地，当只有倾角仪时，所述倾角仪的数量与所述顶推前支撑墩的数量一致，一个顶推前支撑墩对应一个所述倾角仪。

进一步地，所述钢导梁的数量为两个，两个钢导梁对应一个第二全站仪。

进一步地，两个所述钢导梁之间通过横梁连接。

进一步地，通过设置在顶推前支撑墩的侧方的第一全站仪和/或倾角仪获取顶推前支撑墩的位移，通过第二全站仪获取钢导梁的位移；

第一全站仪通过获取第一全站仪自贴式反射片的位置信息得到顶推前支撑墩的位移，第二全站仪通过获取第二全站仪自贴式反射片的位置信息得到钢导梁的位移。

本发明还提供了上述监控结构的施工安全监控方法，该方法为通过设置在顶推前支撑墩的侧方的第一全站仪和/或倾角仪获取顶推前支撑墩的位移，通过第二全站仪获取钢导梁的位移；

第一全站仪通过获取第一全站仪自贴式反射片的位置信息得到顶推前支撑墩的位移，第二全站仪通过获取第二全站仪自贴式反射片的位置信息得到钢导梁的位移。

与现有技术相比，本发明所取得的有益效果如下：

本发明通过对施工桥的各主墩墩顶位移以及在施工各阶段的偏移情况的监测及控制，倾角计和/或者第一全站仪可以满足监控精度及安全需求。钢导梁顶端挠度通过第二全站仪可以满足监控精度及安全需求。本发明做到了各施工期墩顶位移基本上均在控制范围之内，对大桥的施工安全和质量控制起到了十分重要的作用。

附图说明

附图1为本发明桥板和支撑墩的结构示意图；

附图2为本发明第一全站仪自贴式反射片在顶推前支撑墩侧面的示意图；

附图3为本发明第二全站仪自贴式反射片在钢导梁侧面的示意图；

附图4为本发明实施例1中第一全站仪和顶推前支撑墩的位置关系示意图；

附图5本发明实施例2中第一全站仪、倾角仪和顶推前支撑墩的位置关系示意图；

附图6为本发明实施例2中钢导梁挠度理论值与监测值对比图；

附图7为本发明实施例2中顶推前支撑墩L1水平位移理论值与监测值对比图；

附图8为本发明实施例2中顶推前支撑墩L2水平位移理论值与监测值对比图；

附图9为本发明实施例2中顶推前支撑墩L3水平位移理论值与监测值对比图；

附图10为本发明实施例2中顶推前支撑墩L4水平位移理论值与监测值对比图；

附图11为本发明实施例2中顶推前支撑墩L5水平位移理论值与监测值对比图。

在附图中：1桥板；2顶推前支撑墩；3顶推后支撑墩；4钢导梁；5第一全站仪自贴式反射片；6第二全站仪自贴式反射片；7第二全站仪；8第一全站仪；9倾角仪。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。

实施例1

如图1-4所示，本发明涉及一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构及监控方法，其包括桥板1和支撑墩，所述桥板1上设置有钢导梁4，所述钢导梁4位于桥板1靠近顶推后支撑墩3的一侧。

所述支撑墩包括顶推前支撑墩2和顶推后支撑墩3，预应力混凝土连续梁桥在构建过程中，需要通过顶推施工的方式将桥板1架设到两个支撑墩之间，为了便于限定和理解本发明的技术方案内容，将桥板1顶推前后的支撑墩分别命名为顶推前支撑墩2和顶推后支撑墩3，顶推之前桥板1架设在顶推前支撑墩2上，通过钢导梁4牵引，逐渐靠近顶推后支撑墩3，最终搭建在顶推前支撑墩2和顶推后支撑墩3之间。钢导梁4朝向顶推后支撑墩3一侧设置。

所述顶推前支撑墩2侧表面上设置有第一全站仪自贴式反射片5，所述顶推前支撑墩2的侧方设置有与所述第一全站仪自贴式反射片5相适配的第一全站仪8，所述钢导梁4的自由端的端部横截面处设置有第二全站仪自贴式反射片6，所述顶推后支撑墩3上设置有与所述第二全站仪自贴式反射片6相适配的第二全站仪7。

所述第一全站仪自贴式反射片5贴在顶推前支撑墩2上，第一全站仪8采集第一全站仪自贴式反射片5的位置信息，通过监测第一全站仪自贴式反射片5的位置是否存在位移，通过位移的幅度来获知顶推前支撑墩2在顶推过程的安全情况。

所述顶推前支撑墩2的数量为一个或一个以上；每个所述顶推前支撑墩2侧表面上均设置有第一全站仪自贴式反射片5。

所述第一全站仪自贴式反射片5位于顶推前支撑墩2的上部，顶推前支撑墩2的靠近墩顶处贴上第一全站仪自贴式反射片5作为被监测点，第一全站仪自贴式反射片5的位移就代表支撑墩的墩顶位移。由此，在实施过程中，第一全站仪自贴式反射片5要尽可能的贴在顶推前支撑墩2靠近顶部的位置。

所述顶推前支撑墩2两侧侧面均设置有第一全站仪自贴式反射片5。

所述顶推前支撑墩2两侧分别设置有第一全站仪8。

所述第一全站仪8的数量为一个以上，本实施例中，第一全站仪8的数量为2个，分别设置在顶推前支撑墩2的两侧，每侧第一全站仪8与该侧第一全站仪自贴式反射片5相对应。本实施例用索佳IX-1002智能型第一全站仪应用于榕花大街高架桥顶推施工过程中监测该桥墩顶位移。

索佳IX-1002是一种高精度测距仪(测距标称精度为1 mm+2ppm)、绝对编码度盘的电子经纬仪(测角标称精度为士0．5″)和较大容量计算机技术相结合的智能型第一全站仪。

在布置第一全站仪8的时候，要避免第一全站仪8和第一全站仪自贴式反射片5之间有遮挡物。

传统的施工监控主要是靠人为观测、人工读数等手段实现。但存在一定的主观性，某些参数人工实测困难，并且不容易及时发现问题，无法满足施工实时监测的需求。本发明对监测点进行科学布置和规划，减少人力物力投入，对墩顶位移进行实时的安全监测，为指导顶推施工提供可靠的指导数据。

顶推前支撑墩2和顶推后支撑墩3一般为桥梁顶推施工而建造的本发明是为了监测桥面在顶推过程中支撑墩墩顶的位移，并将监测结果及时反馈给施工单位，一旦位移超出范围则发出警报，使其在施工中进行及时的必要的调整，使得墩顶位移在控制范围之内，对大桥的施工安全和质量控制起到了十分重要的作用。

所述钢导梁4的自由端的端部横截面处设置有第二全站仪自贴式反射片6，所述顶推后支撑墩3上设置有与所述第二全站仪自贴式反射片6相适配的第二全站仪7。所述钢导梁4的自由端为靠近顶推后支撑墩的一侧。本实施例中，所述钢导梁4的数量为两个，由此有两个监测点，每个钢导梁4的自由端末端的端面处设置有一个第二全站仪自贴式反射片6，

两个钢导梁4对应一个第二全站仪7。两个所述钢导梁4之间通过横梁连接。第二全站仪7位于钢导梁4对面的桥墩处采集横向水平2个测点，第二全站仪7分别在顶推前、推中、抵达临时墩顶前、抵达墩顶后进行实测。

本发明的提供的施工监控结构可以使预应力混凝土连续梁桥的顶推施工中监测过程相对简单，降低监测成本低廉。

通过对该桥各主墩墩顶位移以及在施工各阶段的偏移情况的监测及控制，第一全站仪可以满足监控精度及安全需求。钢导梁4顶端挠度通过第二全站仪7可以满足监控精度及安全需求。本发明做到了各施工期墩顶位移均在控制范围之内。自顶推工作开始以来，监控工作对于施工的重要指导与预警意义也得以凸显。本发明应用效果好，举例说明：

施工过程中，由于顶推速度控制不到位导致墩顶发生较大水平偏位情况，各墩墩顶横向位移在最不利情况下达到12 mm，施工方为赶工期，施工人员配备不足，导致L2、L3墩墩顶位移存在增大趋势。为配合其工期要求，本发明施工结构下，在其接近预警值时，及时上报给业主与施工方，建议其及时调整顶推方案，确保大桥安全。在不耽误工期的情况下，施工方多增加一作业组配合作业，在墩顶位移相对安全的情况下，墩顶位移逐渐减小，保证了整个顶推过程墩顶位移都在预警值范围内。

本实施例中，第一全站仪自贴式反射片5和第二全站仪自贴式反射片6均为全站仪自贴式反射片，起到观测标志的作用，与全站仪配套使用。

该反射片为测距型号反射标靶，主要由无数的全反射微棱镜组成，按一定规律排列，以控制光线射入和反射出的路径。运用微棱镜的折射与反射，由可以实现全反射的棱镜结构组合而成，具有测距远，角度大，寿命长等特点。

本发明还提供了上述预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构的施工安全监控方法，其通过设置在顶推前支撑墩2的侧方的第一全站仪8获取顶推前支撑墩2的位移，通过第二全站仪7获取钢导梁4的位移；第一全站仪8通过获取第一全站仪自贴式反射片5的位置信息得到顶推前支撑墩2的位移，第二全站仪7过获取第二全站仪自贴式反射片6的位置信息得到钢导梁4的位移。

本发明实施例在实施过程中，第一全站仪8和顶推前支撑墩2的侧面之间没有影响第一全站仪8获取第一全站仪自贴式反射片5的位置信息的遮挡物。所以第一全站仪自贴式反射片5的位移信息就视为是其对应的顶推前支撑墩2的位移，尤其是墩顶位移。第二全站仪自贴式反射片6的位移信息就视为其对应的钢导梁4的位移，尤其是钢导梁4自由端端部处的位移。

实施例2

如图1-图3和图5所示，本实施例和实施例1的区别在于，本实施例为第一全站仪8和倾角仪9结合，所述第一全站仪8与第一全站仪自贴式反射片5相适配，本实施例中，倾角仪9为无线倾角计，倾角仪9与顶推前支撑墩2相适配，倾角仪9具体为采用了ZJLQ-AngleWL-30 型超高精度无线倾角传感器，该传感器基于NB-IoT 无线网络的高精度双轴倾角传感器，最大测量范围±30度，具有报警功能，CTIOT(基于中国电信平台)和 MQTT协议（可连接One net平台）可选，默认采用CTIOT 协议（基于电信平台）。

所述倾角仪9的数量为一个以上。

所述倾角仪9设置在所述顶推前支撑墩2上，所述倾角仪9和所述顶推前支撑墩2为接触式连接，也就是倾角仪9架设在顶推前支撑墩2上。

所述第一全站仪8和顶推前支撑墩2为不接触式连接，第一全站仪8通过获取第一全站仪自贴式反射片5的位置、位移信息即可实现顶对推前支撑墩2倾斜程度的掌握。

在第一全站仪8采集各个顶推前支撑墩2的第一全站仪自贴式反射片5位置信息时，当大桥旁边有大树或建筑等遮挡时第一全站仪无法完成测量，此时采用倾角仪9。一个倾角仪9对应一个相应的顶推前支撑墩2，倾角仪9作为补充，补偿第一全站仪8在采集某个或者某几个顶推前支撑墩2的第一全站仪自贴式反射片5位置信息受遮挡的情况，倾角仪9可以直接采集相应的顶推前支撑墩2的位置信息，获取倾斜角度。

本发明还提供了上述预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构的监控方法，其通过设置在顶推前支撑墩2的侧方的第一全站仪8和倾角仪9获取顶推前支撑墩2的位移，通过第二全站仪7获取钢导梁4的位移。第一全站仪8通过获取第一全站仪自贴式反射片5的位置信息得到顶推前支撑墩2的位移，第二全站仪7通过获取第二全站仪自贴式反射片6的位置信息得到钢导梁4的位移。

本发明实施例在实施过程中，第一全站仪8和顶推前支撑墩2的侧面之间有存在影响第一全站仪8获取第一全站仪自贴式反射片5的位置信息的遮挡物。所以在该遮挡物位置处设置倾角仪9，倾角仪9获取对应的第一全站仪8未获得的某个第一全站仪自贴式反射片5所在的顶推前支撑墩2的位置信息，有几处遮挡就设置几个倾角仪9，用于补偿对顶推前支撑墩2位移信息的获取，从而使最终能够获得完整的所有顶推前支撑墩2的位移信息。所以第一全站仪自贴式反射片5的位移信息就视为是其对应的顶推前支撑墩2的位移，尤其是墩顶位移。第二全站仪自贴式反射片6的位移信息就视为其对应的钢导梁4的位移，尤其是钢导梁4自由端端部处的位移。

对本实施例的监测效果进行测试。

测试1：随着顶推的不断进行，第二全站仪7通过获取第二全站仪自贴式反射片6的位置信息得到钢导梁4的位移，获得的数值为实测值，理论值的获取方法为利用Midascivil建立了顶推全过程仿真模型，研究了顶推过程中主梁、临时墩以及钢导梁的应力状态等内容，将主要截面的监控结果与理论计算结果进行了分析对比，判断是否达到预期效果。测试结果如表1和图6所示。

表1

从表1中可以看出，本实施例方法获得的挠度值与理论值相近度很高，偏差很小。

通过图6钢导梁挠度理论值与监控结果对比分析可知，本次顶推施工过程各阶段下导梁理论值和实测值基本吻合，表明该施工阶段施工过程安全，结构受力情况满足设计及规范的要求。

测试2：随机选取本实施例中未被遮挡的顶推前支撑墩2进行测试，即顶推前支撑墩L1、顶推前支撑墩L2、顶推前支撑墩L3、顶推前支撑墩L4和顶推前支撑墩L5。第一全站仪8通过获取第一全站仪自贴式反射片5的位置信息得到顶推前支撑墩2的位移，尤其是墩顶水平位移。顶推前支撑墩L1、顶推前支撑墩L2、顶推前支撑墩L3、顶推前支撑墩L4和顶推前支撑墩L5的侧面分别设置有一个倾角仪9，其获取的每个顶推前支撑墩的水平位移如表2所示，第一全站仪8记录的每个顶推前支撑墩的水平位移如表2所示。预警值为设定的报警阈值。

理论与实测数据对比如表2所示，顶推前支撑墩L1~L5的墩顶水平位移理论值与监测值如图7-图11所示。其中图11中，预警值、全站仪和倾角仪的测试结果重合。

表2

从表2中可以看出，本次顶推施工过程各顶推前支撑墩水平位移理论值和实测值基本吻合，表明该施工阶段施工过程安全，结构受力情况满足设计及规范的要求。

如图7-图11可以看出，本发明方法可以满足监控精度及安全需求。做到了各施工期墩顶水平位移基本上均在控制范围之内，并将监测结果及时反馈给施工单位，使其在施工中进行及时的必要的调整，对大桥的施工安全和质量控制起到了十分重要的作用。

实施例3

本实施例和实施例1的区别在于，本实施例中，只有倾角仪9时，所述倾角仪9的数量与所述顶推前支撑墩2的数量一致，一个所述顶推前支撑墩2对应一个所述倾角仪9。

本发明还提供了上述预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构的监控方法，其通过设置在顶推前支撑墩2的侧面的倾角仪9获取顶推前支撑墩2的位移，通过第二全站仪7获取钢导梁4的位移。第二全站仪7通过获取第二全站仪自贴式反射片6的位置信息得到钢导梁4的位移。

本发明实施例在实施过程中，每个顶推前支撑墩2对应设置1个倾角仪9，使最终能够获得完整的所有顶推前支撑墩2的位移信息。第二全站仪自贴式反射片6的位移信息就视为其对应的钢导梁4的位移，尤其是钢导梁4自由端端部处的位移。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下，对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

虽然前面的概要和详细说明已经至少一个示例性实施例，但是由本发明得到启示的变形方案还有很多。示例性实施例仅是个例子，不应该理解为以任何形式对本发明权利要求范围、应用领域和形状构造的限制，前面概要和详细说明在一定程度上为本领域的技术人员提供了一个方便实现的示例性实施例的指南，即在不超出所附权利要求所保护的范围和其法律效果的前提下，示例性实施例中所述的功能和元素（或零部件）的设置均可以做出不同的变换。

本领域技术人员无需创造性劳动可以很轻易的利用本发明所给出的启示找到其他实施方式来实现本发明，这些实施方式仍在本权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，包括桥板（1）和支撑墩，其特征在于：所述支撑墩包括顶推前支撑墩（2）和顶推后支撑墩（3），所述桥板（1）上设置有钢导梁（4），所述钢导梁（4）位于桥板（1）靠近顶推后支撑墩（3）的一侧，所述顶推前支撑墩（2）侧表面上设置有第一全站仪自贴式反射片（5），所述顶推前支撑墩（2）的侧方设置有第一全站仪（8）和/或倾角仪（9），所述第一全站仪（8）与所述第一全站仪自贴式反射片（5）相适配，所述钢导梁（4）的自由端的端部截面处设置有第二全站仪自贴式反射片（6），所述顶推后支撑墩（3）上设置有与所述第二全站仪自贴式反射片（6）相适配的第二全站仪（7），所述第一全站仪（8）的数量为一个以上，所述倾角仪（9）的数量为一个以上，所述倾角仪（9）设置在所述顶推前支撑墩（2）上。

2.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：所述顶推前支撑墩（2）的数量为一个以上；每个所述顶推前支撑墩（2）侧表面上均设置有第一全站仪自贴式反射片（5）。

3.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：所述第一全站仪自贴式反射片（5）位于顶推前支撑墩（2）的上部。

4.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：所述顶推前支撑墩（2）两侧侧面均设置有第一全站仪自贴式反射片（5）。

5.根据权利要求4所述的预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：所述顶推前支撑墩（2）两侧分别设置有第一全站仪（8）和/或倾角仪（9）。

6.根据权利要求1所述的一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：当只有倾角仪（9）时，所述倾角仪（9）的数量与所述顶推前支撑墩（2）的数量一致，一个顶推前支撑墩（2）对应一个所述倾角仪（9）。

7.根据权利要求1所述的预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：所述钢导梁（4）的数量为两个，两个钢导梁（4）对应一个第二全站仪（7）。

8.根据权利要求7所述的一种预应力混凝土连续梁桥的顶推施工监控结构，其特征在于：两个所述钢导梁（4）之间通过横梁连接。

9.权利要求1-8任一项所述的监控结构的施工安全监控方法，其特征在于：通过设置在顶推前支撑墩（2）的侧方的第一全站仪（8）和/或倾角仪（9）获取顶推前支撑墩（2）的位移，通过第二全站仪（7）获取钢导梁（4）的位移；第一全站仪（8）通过获取第一全站仪自贴式反射片（5）的位置信息得到顶推前支撑墩（2）的位移，第二全站仪（7）通过获取第二全站仪自贴式反射片（6）的位置信息得到钢导梁（4）的位移。