橋梁監(jiān)控是新橋施工過程中，按照實際施工工況，對橋梁結構的內力和線型進行量測，經過誤差分析，繼而修正調整以盡可能達到設計目標。橋梁監(jiān)控，也稱橋梁施工監(jiān)控或橋梁施工控制。在大跨徑懸索橋、斜拉橋、拱橋和連續(xù)剛構橋的平衡懸臂澆筑施工中，其后一塊件是通過預應力筋及砼與前一塊件相接而成，因此，每一施工階段都是密切相關的。為使結構達到或接近設計的幾何線形和受力狀態(tài)，施工各階段需對結構的幾何位置和受力狀態(tài)進行監(jiān)測，根據測試值對下一階段控制變量進行預測和制定調整方案，實現對結構施工控制。由于建橋材料的特性、施工誤差等是隨機變化的，因而施工條件不可能是理想狀態(tài)。 因此，決定上部結構每一待澆塊件的預拱度具有頭等的重要性。
雖然可采用各種施工計算方法算出各施工階段的預拋高值、位移值、撓度，但當按這些理論值進行施工時，結構的實際變形卻未必能達到預期的結果。
這主要是由于設計時所采用的諸如材料的彈性模量、構件自重、砼的收縮徐變系數、施工臨時荷載的條件等設計參數，與實際工程中所表現出來的參數不完全一致而引起的；或者是由于施工中的立模誤差、測量誤差、觀測誤差、懸拼梁段的預制誤差等；或者兩者兼而有之。
這種偏差隨著懸臂的不斷加伸，逐漸累積，如不加以有效的控制和調整，主梁標高最終將顯著地偏離設計目標，造成合龍困難，并影響成橋后的內力和線形。 所以，橋梁施工監(jiān)控就是一個施工→量測→識別→修正→預告→施工的循環(huán)過程。
其最基本的目的是確保施工中結構的安全，保證結構的外形和內力在規(guī)定的誤差范圍之內符合設計要求。
第二節(jié) 橋梁施工監(jiān)控監(jiān)控的主要內容
橋梁施工監(jiān)控的內容主要包括成橋理想狀態(tài)確定，理想施工狀態(tài)確定和施工適時控制分析。
成橋理想狀態(tài)是指在恒載作用下，結構達到設計線形和理想受力狀態(tài)； 施工理想狀態(tài)以成橋理想狀態(tài)為初始條件，按實際施工相逆的步驟，逐步拆去每一個施工項對結構的影響，從而確定結構在施工各階段的狀態(tài)參數（軸線高程和應力），一般由倒退分析法確定；施工適時控制是在施工時，根據施工理想狀態(tài)，按一定的準則調整，通過對影響結構變形和內力主要設計參數的識別進行修正，使結構性能、內力達到目標狀態(tài)。
在建立了正確的模型和性能指標之后，就要依據設計參數和控制參數，結合橋梁結構的結構狀態(tài)、施工工況、施工荷載、二期恒載、活載等，輸入前進分析系統(tǒng)中，從前進分析系統(tǒng)中可獲得結構按施工階段進行的每階段的內力和撓度及最終成橋狀態(tài)的內力和撓度。接著，假設成橋時為理想狀態(tài)，對橋梁結構進行倒拆，利用前進分析所得的數據，可獲得使橋梁結構最終為理想狀態(tài)的各階段的預拋高值，得出各施工階段的立模標高以及砼澆筑前、砼澆筑后、鋼筋張拉前、鋼筋張拉后的預計標高。 然后通過卡爾曼濾波器，預告出各階段的實際狀態(tài)值，再由最后的最優(yōu)控制，結合實際觀測值，得出最優(yōu)調整方案，最終完成整個控制過程。 以上這三大系統(tǒng)均由計算機完成。 簡單介紹橋梁監(jiān)控中用到的前進分析、倒退分析和誤差分析。
（1） 前進分析
前進分析的目的在于確定成橋結構及各施工階段的受力狀態(tài)。這種計算的特點是：隨著施工階段的推進，結構形式、邊界約束、荷載形式在不斷改變，前期結構發(fā)生徐變和幾何位置的改變，因而，前一階段結構狀態(tài)將是本次施工階段結構分析的基礎。前進分析的計算可按有限元方法進行，目前，此類計算已有軟件提供。
（2） 倒退分析
前進分析系統(tǒng)可以嚴格按照設計好的施工步驟進行各階段內力分析，但由于分析中荷載的不斷變化以及結構節(jié)點的相互影響，使最終結構軸線不可能達到設計軸線。因此，采用倒退分析在施工過程中設置預拱度，使在成橋狀態(tài)時，結構線形滿足設計要求。
倒退分析的基本思想是，假定 時刻結構內力分布滿足前進分析 時刻的結果，線形滿足設計軸線。在此初始狀態(tài)下，按照前進分析的逆過程，對結構進行倒拆，分析每次卸除一個施工段對剩余結構的影響。在一個階段內分析得到的結構位移、內力便是理想施工狀態(tài)。
(3) 誤差分析
倒退分析得到的理想狀態(tài)是我們期望在施工中實現的目標，而實際施工中結構狀態(tài)總是由于設計參數、施工誤差、測量誤差、結構分析模型誤差等因素偏離目標。為了能及時有效地將實測數據（體系本身的變化、撓度、應力、現場氣溫等）、調整參數信息、誤差信息反饋到實際施工控制中，指導現場施工作業(yè)，可編制基于現代控制論中的隨機最優(yōu)控制理論和有限元法的的計算程序，建立現場計算機工作站（EWS ），將實測結構控制參數輸入，得出有效調整量，獲得最優(yōu)調整方案，同時預告下階段結構狀態(tài)。
第三節(jié) 橋梁施工監(jiān)控實例
現在對在建的南昌生米大橋概況及其施工監(jiān)控過程進行簡單介紹。
工程概況：
生米大橋位于南昌市外環(huán)快速路上，為跨越贛江連接南昌、昌北城的重要橋梁。生米大橋主橋為鋼管混凝土中承式系桿拱橋加T 形剛構，拱橋結構為鋼拱柔梁，單拱跨度為228米，全長606米，跨徑布置為75m+228m+228m+75m。T 構的上部結構采用預應力混凝土變截面T 形剛構箱梁，支點梁高8.5m ，梁端高2.8m 。T 構兩端8m 范圍內為2.8m 等高度箱梁，梁底按二次拋物線變化至梁根部。拋物線方程：y=-0.00141923436X2+0.01135387X-2.8。橋梁截面為單箱雙室斜腹板箱形截面。頂板厚28cm （墩頂處截面加厚至100cm ），底板厚25~70cm（墩頂處截面加厚至140cm ）；腹板厚40~80cm。頂板兩側各懸臂4m ，T 構墩頂箱內設置橫隔板，邊支點設置橫隔梁。一個T 構共設置二個合龍段。下部結構：基礎采用樁基接承臺，樁基直徑2.5m ，承臺高4m ，墩身采用雙墻式薄壁墩，薄壁墩厚1.5m ，間距2m 。 T 構采用三向預應力體系，箱梁縱向、橫向預應力體系采用Φj15.24高強度低松弛（II 類松弛）鋼絞線（標準強度1860MPa ），豎向預應力采用Φ32高強度精軋螺紋鋼，縱向間距50cm 。箱梁采用對稱平衡施工，墩兩側不平衡重量不得大于60噸監(jiān)控方案依據：
1. 《城市橋梁設計準則》（CJJ11－93）建設部
2. 《城市橋梁設計荷載標準》（CJJ77－98）建設部
3. 《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTJ023－85）交通部
4. 南昌市生米大橋工程施工圖設計（第三標段T 型剛構）
監(jiān)控方法
橋梁的施工控制是一個施工→量測→判斷→修正→預告→施工的循環(huán)過程，為了能夠控制橋梁的外型尺寸和內力，首先必須安排一些基本的和必要的量測項目，其內容包括主梁各施工工況的標高、主梁部分控制斷面的應力、結構溫度場、氣溫以及對混凝土材料的一些常規(guī)檢驗。在每一工況返回結構的量測數據之后，要對這些數據進行綜合分析和判斷，以了解已存在的誤差，并同時進行誤差原因分析。 在這一基礎上，將產生誤差的原因予以盡量消除，給出下一個工況的施工控制指令，在現場施工形成良性循環(huán)。
整個施工控制過程見流程圖
施工控制誤差分析
誤差分析是施工監(jiān)控的難點，也是施工監(jiān)控三大系統(tǒng)中相對最不成熟的部分，主要原因是測試數據較少而影響因素較多的矛盾引起的。例如，引起主梁標高較低的因素較多，諸如混凝土超方、掛籃變形較大、預應力張拉力不夠、臨時荷載引起、日照影響等等，在諸多的因素中，僅僅通過標高測量或者應變測量是很難判斷出原因的。所以，為了得到更準確的分析，必須增加測點，增加測試工況，增加測試內容。下面將連續(xù)梁橋可能碰到的誤差、誤差的嚴重程度以及解決方法分析如下：
1、結構剛度誤差
引起結構剛度誤差的因素，一方面是混凝土彈性模量的改變，另一方面截面尺寸的變化，都對剛度有所影響。對于對稱懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，如果整體剛度提高，雖然澆筑混凝土過程中主梁變形量會減少，但是，張拉預應力束過程中變形量也會減少。所以，結構剛度誤差對施工控制質量的危害不大。
2、澆筑混凝土誤差
澆筑混凝土誤差，即超方現象是澆筑混凝土過程中難以克服的誤差，產生的原因有兩方面。一方面是澆筑混凝土時，由現場施工負責人估計頂、底板混凝土厚度而產生的誤差，另一方面是由模板變形和混凝土容重變化而產生的誤差。混凝土超方對連續(xù)梁橋施工階段的內力和線型影響較大，特別是兩側出現不平衡超方時，影響就更大。當結構懸臂伸長時，危害急劇增加。在施工過程中，通過改進施工方法減少誤差的產生是很有必要的，也是可行的。對懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，由于兩懸臂端對稱荷載對結構的影響比單側荷載要小的多，所以，施工中出現兩側不平衡荷載時，可以考慮在輕的一側增加重量，只要保持平衡，影響不會太大。
3、橋面臨時荷載影響
橋面臨時荷載的影響類似于混凝土超方，既存在對稱荷載，也存在單側荷載。橋面臨時荷載可分為兩類，第一類相對固定，如卷揚機、壓漿機、吊索機、施工簡易房等；第二類比較隨機，如橋面上堆放的鋼筋、型鋼、錨具等。由于橋面荷載隨機性較大，只能通過實地觀察，估計橋面荷載的重量以及位置，在計算數據中考慮。如果能準確估計第一類荷載的重量，并且隨時記錄第二類荷載堆放的時間和重量，是能夠在計算中消除此類誤差的。由于臨時荷載是隨機的，如果把每一種荷載影響作為荷載工況輸入跟蹤計算，并不方便。一般情況下，可先進行試算，將各種荷載影響的結果算出，作為修正值現場修正會比較方便。
當結構處于懸臂狀態(tài)時，橋面臨時荷載的影響效果同澆筑混凝土的超方現象。由于它是隨機的，所以較難掌握。在施工過程中，加強施工管理，除了必須的施工設備外，對于無用的設備及時清理，并且盡可能保持橋面荷載的平衡性。在計算中要考慮臨時荷載的影響，特別是在掛籃定位時要將不平衡的臨時荷載影響排除。
4、掛籃及模板定位誤差
由于掛籃是一個龐大的結構物，加上掛籃本身剛度的影響，實際施工時掛籃位置很難做到與設計一致。掛籃模板定位包括外模板和內模板的定位，外模板決定了梁底標高，而內模板決定了橋面的標高。 掛籃定位是控制主梁標高最重要也是最直接的手段，定位時只要態(tài)度認真，并且掛籃在設計上是合理的，掛籃定位誤差能夠控制在允許范圍以內。一般橋梁工地都是24小時工作制，在掛籃定位時其它工序仍在進行，所以掛籃定位必須考慮溫度和臨時荷載的影響。
5、掛籃變形誤差
澆筑混凝土過程中，掛籃會發(fā)生變形，這包括縱向變形和橫向變形，也包括彈性變形和非彈性變形。掛籃非彈性變形對施工控制質量有較大影響，特別是后支點掛籃，由于無拉索幫助，掛籃受力較大。前支點掛籃由于拉索幫助，其縱梁的受力得到很大改善，但是，對于寬橋，前支點掛籃優(yōu)點不明顯，其主要受力在橫向，所以前支點掛籃的橫向受力更為重要。
6、溫度影響
溫度影響是施工控制中較難掌握的因素，這主要是因為溫度始終變化無常，而且在同一時刻，結構各部分也存在溫差。所以，在結構計算中一般不把溫度影響作為單獨工況，而是將溫度影響單獨列出，作為修正。溫度測量也比較困難，一般情況下，只能測氣溫，而氣溫和結構溫度是有很大差別的。溫度影響產生橋梁撓度變化有兩種情況：均勻溫差、箱梁內外側的相對溫差。溫度變化雖然隨時存在，但其對施工控制的危害主要表現在掛籃定位時，選擇夜間或者早晨進行掛籃定位比較合適。溫度影響變化無常，每座橋都有各自特點，所以施工控制前必須加強觀測，及時掌握規(guī)律，盡可能排除溫度影響。如果能掌握溫度引起撓度的變化規(guī)律，可以將掛籃定位安排在任意的時間進行，對于加快施工進度是有好處的。
7、預應力束張拉力誤差
預應力束張拉誤差一方面由張拉千斤頂的油壓表讀數誤差引起，另一方面由各種預應力損失引起。預應力損失包括：①管道摩阻力，②錨具損失，③溫度損失，④鋼絲松弛，⑤徐變損失。 施工監(jiān)控的工作及對施工工藝的要求
1. 薄壁墩及0#塊施工在薄壁墩及0#塊施工過程中，監(jiān)控單位可定期派人到達現場，進行測點埋設，具體要求做到以下幾點：
①薄壁墩施工前須預埋應變測點，或者薄壁墩施工完成后，將表面應變計粘貼在混凝土表面；
②0#塊施工模板支架須有足夠的剛度，澆筑混凝土前支架須進行1.2倍箱梁荷載的預壓，防止?jié)仓^程中產生過大變形；
③根據計算及相應的預壓結果，設置0#塊主梁的預拱度。
2. 主梁懸臂施工
主梁懸臂施工是施工監(jiān)控過程中工作量最大，也是時間最長的階段，在這個過程中，施工監(jiān)控單位必須有專人常駐現場，實時監(jiān)控并指導施工。在這個過程中，必須做到以下幾點：
①施工單位提供掛籃、模板、施工機具的重量及形心位置；
②掛籃使用前須進行壓載試驗，消除掛籃的非彈性變形并提供彈性變形值；
③掛籃移動到位、澆筑砼和張拉預應力束工況均須進行監(jiān)控測試； ④每階段掛籃定位數據由監(jiān)控單位提供；
⑤掛籃定位須在早晚進行，當懸臂超過9#塊時，測量時間要求在早上8:00前或陰雨天，以避開日照影響；
⑥主梁應力測試斷面設在懸臂根部、跨中和合龍段。3. 主梁合龍施工及橋面鋪裝
主梁合龍施工是施工監(jiān)控過程中的關鍵階段，在這個階段必須做到以下幾點：
①施工單位盡早提供合龍方案，包括合龍時的底籃重量； ②監(jiān)控單位提供合龍段配重重量；
③合龍前1個星期應該24小時不間斷測試溫度，以確保合龍時間選擇在一天中溫度最低而且相對穩(wěn)定的時間；
④澆筑合龍段混凝土觀測應變和標高的變化；
⑤合龍段混凝土的養(yǎng)護；
⑥主橋合龍后測量全橋梁頂標高以確定是否調整橋面的鋪裝標高。
施工順序及監(jiān)控計算
1. 施工順序及計算工況
施工監(jiān)控必須圍繞施工進行，根據圖紙，監(jiān)控組須進行跟蹤計算，提供相關計算數據。
2. 計算參數
計算程序采用平面桿系計算分析程序，由于生米大橋橋面不寬，跨徑也不算很大，所以采用平面桿系計算程序應該滿足計算精度要求。施工監(jiān)控是個循環(huán)過程，必須根據測量、分析結果反復計算，這就牽涉到計算參數的不斷修正，使計算模型更接近實際結構。在計算初期，一般采用設計參數或經驗參數。計算參數如下：主梁混凝土：C50混凝土，容重26.5kN/m3，彈性模量3.5×104MPa； 墩身混凝土：C30混凝土，容重26.0kN/m3，彈性模量3.0×104MPa； 鉆孔樁：C25混凝土，容重26kN/m3，彈性模量2.85×104MPa； 橋面混凝土鋪裝r=24kN/m3，橋面瀝青混凝土鋪裝r=23kN/m3。 預應力鋼材：15.24mm 低松弛鋼絞線彈性模量E=1.95x105MPa，標準抗拉強度Ryb=1860MPa，張拉控制力=0.75Ryb=1395MPa。
2）掛籃計算參數取值及修正
掛籃是施工過程中的臨時結構，由于是后支點掛籃，對于整個橋梁結構的受力來說，相當于簡支結構，所以掛籃的受力變形將單獨考慮。掛籃變形主要包括掛籃的彈性變形和非彈性變形，其中非彈性變形相對難以控制，主要原因是掛籃制作誤差和連接處變形所產生的。從結構安全和施工監(jiān)控的角度考慮，掛籃使用前必須進行加載試驗，在掛籃上作用相當于混凝土重量的荷載，以檢驗掛籃的受力性能和變形性能，同時也消除了一部分的掛籃非彈性變形。最初的掛籃變形值由試驗確定，以后將根據實際施工情況進行修正。
3）臨時荷載和溫度影響及修正
臨時荷載和溫度影響都是變化的，一般在跟蹤計算中不將其考慮。而將其影響值放在臨時修正中，如在掛籃定位時考慮。這就將非常復雜的臨時荷載和溫度影響簡化，僅考慮某一情況下的數值，忽略其變化規(guī)律。
3. 初步計算結果①在懸臂施工過程中，主梁混凝土最大壓應力為10.7MPa ，無拉應力出現，滿足規(guī)范要求；
②合龍后，主梁混凝土最大壓應力為12.6MPa ，無拉應力出現，滿足規(guī)范要求；
③考慮施工和運營狀態(tài)，施工中主梁的最大預拱度約為70mm 。 以上數據為初步計算結果，在施工過程中會隨實際情況改變，現場監(jiān)控數據以聯系單方式傳遞。
結構計算圖式見下圖，全橋共有53個單元，53個節(jié)點。南昌生米大橋Ｔ構施工監(jiān)控聯系單（28#墩右幅）
施工監(jiān)測的方法和具體內容
我們這里的施工監(jiān)測是施工監(jiān)控中一部分，所以施工監(jiān)測是為施工控制服務的，所進行測試內容也是圍繞施工控制進行的。為了保證整個施工控制的順利進行，需要進行如下測試內容：
1. 主梁斷面應力測試
對于T 形剛構橋施工監(jiān)控來說，測試主梁控制斷面的應變是個重要內容，因為它直接反映了主梁的受力狀況，是結構安全性能的重要指標
①測點布置
根據連續(xù)剛構橋的受力特點以及本橋的實際情況，考慮到4個T構結構完全一樣，我們對28墩右幅T 構進行重點測試，測試斷面主要布置在墩頂、底附近，測點位置見下圖，合龍段布設4個，共布設測點20個，其余三個T 構以此為參考，每個均在懸臂根部布置4個測點，跨中布置2個測點，全橋共布設38個測點。
②測試手段
由于弦式應變計具有較好的長期穩(wěn)定性，比較適合施工監(jiān)控的要求，將主要采用弦式應變計。
EBJ-57應變儀指標： 測量范圍：拉800με、壓1200με； 測量分辨率：≤0.02%F.S；
綜合誤差：≤1.5% F.S。
工作溫度：-25℃~+60℃
ZXY-2型頻率讀數儀:測量范圍：頻率（f ）500~5000HZ顯示值10-3； 測量精度：±0.008Hz；
分 辨 力：±0.1Hz；
工作溫度：-10~+50℃；
靈 敏 度：接收信號≥300uv,
持續(xù)時間≥500ms。
主梁標高測試
對于連續(xù)剛構橋施工監(jiān)控來說，測試主梁控制斷面的標高及其變化規(guī)律也是一個重要內容。標高測試也可采用水準儀讀數法，可由施工單位測量完成，并由監(jiān)理認可。
①測點布置
根據連續(xù)剛構橋和連續(xù)梁橋懸澆施工的特點，每次澆筑一個節(jié)段梁，每個懸臂施工節(jié)段均為測試斷面，考慮到箱梁可能發(fā)生扭轉變形，每個斷面布置2個測點。②測試手段
根據計算，單懸臂70米跨徑連續(xù)剛構橋懸臂端的撓度大約在幾公分范圍內，測量儀器須達到三等水準測量標準。
③測試工況
采用人工測量，測量下述三個工況：
a. 掛籃移動到位后
b. 澆筑混凝土后
c. 預應力張拉后
每次測量從懸臂端往墩頂方向的3個斷面，如施工到第7節(jié)段梁時，須測量7、6、5號節(jié)段梁的標高。
④測量精度
要求測量精度2mm 以內，為確保T 構施工測量的精度，應在0＃塊頂部中心布置至少一個以上控制點，且控制點要求進行水平位移和豎向沉降觀測，觀測周期隨懸臂伸長而逐步縮短，初步觀測周期要求不低于15天。
3. 溫度測試
橋梁結構處于一個變化的溫度場中，理論上說由于溫度變化，橋梁的截面應力和主梁標高每時每刻都在變化，這就給測量結果帶來不確定的因素，要完全解決溫度問題，有很大的難度。根據以往經驗，我們通過對氣溫的測量，推算結構溫度的影響，也取得了較好的效果。具體做法是在進行其它測試任務時，采用氣溫表測量箱內和箱外的溫度，測量精度控制在0.5℃以內。
4. 截面尺寸測量
根據誤差分析的結論，混凝土超方對懸臂施工的連續(xù)梁橋來說，影響很大，必須盡可能地減小，因此超方的測量也是非常重要的。除了應變和標高數據能夠反映超方的現象，對每一節(jié)段梁截面測量也是一個好方法。 具體做法是每澆筑一節(jié)段梁，在懸臂端進行截面尺寸測量，包括截面高度、頂板、底板和腹板的厚度等等，測量精度應控制在2mm 以內。
5. 混凝土彈性模量試驗
混凝土彈性模量的取值開始時以規(guī)范為準，由于混凝土材料的復雜性，彈性模量變化還是比較大的，因此在施工過程中（主要是懸臂施工過程中）可進行2~3次的混凝土彈性模量試驗
6. 與監(jiān)控有關的其它資料收集橋面臨時荷載的布置和澆筑混凝土方量的資料。通過對橋面臨時荷載和混凝土澆筑方量資料的收集，便于施工監(jiān)控單位作出正確的誤差分析，使計算模型更接近于實際結構。
