大连北大桥维修加固方案与施工监控的关键技术及应用研究

大连北大桥维修加固方案与施工监控的关键技术及应用研究一、引言1.1研究背景与意义大连北大桥坐落于大连海滨风景区，位于老虎滩景区与燕窝岭景区之间，是一座近海临山、横跨山谷的旱桥。它不仅是贯穿大连海滨风景区东西滨海路的关键节点，也是老虎滩景区西部和燕窝岭景区中一道壮观秀丽的风景点。该桥于1984年5月开工，1987年5月正式通车，桥型为三跨简支加劲桁架悬索桥，全长230米，中跨跨径132米，桥宽12米，其中车行道宽8米，主索矢高13.2米，矢跨比1：10。其雄伟的桥台、高高的桥塔架以及长长的主钢索，通过吊索使平展的桥面穿狭谷而过，气势磅礴苍劲，宛如巨人双臂将两座山岭连接起来。作为大连的标志性建筑之一，北大桥在城市交通中占据重要地位。它连接了大连海滨风景区的不同区域，不仅为游客前往各景点提供了便利的交通通道，也是城市居民日常出行的重要路线，极大地促进了区域间的人员流动和经济交流。在旅游方面，其独特的桥型和周边优美的自然风光吸引了众多游客，成为游客欣赏海滨风景、感受大连城市魅力的重要打卡点，为大连旅游业的发展增添了独特的吸引力，带动了周边旅游产业的繁荣。然而，随着时间的推移，桥梁结构性能会不可避免地出现退化现象。桥梁长期承受车辆荷载、自然环境侵蚀以及气候变化等因素的影响，可能导致桥梁结构出现裂缝、钢筋锈蚀、混凝土剥落等病害。这些病害会逐渐削弱桥梁的承载能力，降低其耐久性和安全性，严重时甚至可能引发桥梁坍塌等安全事故，对人民生命财产安全构成巨大威胁。如美国明尼苏达州大桥坍塌事故，造成了100多人伤亡，给社会带来了沉重的灾难。对大连北大桥进行维修加固具有极其重要的意义。维修加固可以有效修复桥梁已出现的病害，增强桥梁结构的强度、刚度和稳定性，提高其承载能力，延长桥梁的使用寿命，使其能够继续安全、稳定地服务于城市交通和旅游发展。同时，维修加固也是保障桥梁正常使用的必要措施，能够确保车辆和行人的通行安全，维持城市交通的顺畅，避免因桥梁病害导致的交通拥堵和中断，保障城市的正常运转。施工监控在大连北大桥维修加固过程中起着不可或缺的作用。施工监控是将现代计算技术与施工监测技术紧密结合，通过专业技术人员对桥梁施工过程进行全程跟踪计算、监测、分析、预测和调整，使桥梁能够按照维修设计的意图进行实施，最大限度地逼近设计状态，达到维修加固设计的效果。在维修加固施工过程中，施工荷载的变化、新浇混凝土重量的误差、结构弹性模量的变化、温度的变化、结构体系调整以及混凝土的收缩与徐变等因素，均会影响结构的变形和内力，而这些因素在设计阶段难以准确确定。通过施工监控，能够实时监测这些因素的变化对桥梁结构的影响，及时发现和解决施工过程中出现的问题，确保结构受力更加合理，维修后有效改善原结构的病害，保证施工安全并最终达到设计的理想状态。施工监控还能对施工过程中的结构变形和应力进行监测，对施工方案进行复核，对维修设计理论进行验证，为同类桥梁的维修加固提供宝贵的经验和数据支持，推动桥梁维修加固技术的发展和进步。1.2国内外研究现状随着交通事业的蓬勃发展，桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其维修加固技术和施工监控方法的研究一直是国内外学者和工程技术人员关注的焦点。在桥梁维修加固技术方面，国外起步较早，发展较为成熟。早在20世纪中叶，欧美等发达国家就开始对桥梁病害进行研究，并提出了一系列维修加固方法。例如，美国在桥梁加固中广泛应用粘贴碳纤维布加固技术，该技术具有高强高效、施工便捷、耐腐蚀等优点，能够有效提高桥梁结构的承载能力和耐久性。日本则在桥梁抗震加固方面取得了显著成果，通过采用隔震、减震技术，如设置铅芯橡胶支座、黏滞阻尼器等，大大提高了桥梁在地震作用下的安全性。在桥梁结构体系转换加固方面，欧洲一些国家也有丰富的经验，通过改变桥梁的结构体系，如将简支梁桥改为连续梁桥，有效降低了梁内应力，提高了桥梁的承载能力。国内桥梁维修加固技术的研究始于20世纪80年代，虽然起步相对较晚，但随着国内交通建设的快速发展，桥梁维修加固技术也取得了长足进步。国内学者针对不同类型的桥梁病害，开展了大量的研究工作，提出了许多适合我国国情的维修加固方法。在混凝土桥梁加固方面，增大截面加固法、粘贴钢板加固法、体外预应力加固法等得到了广泛应用。例如，在一些旧桥加固工程中，通过增大梁体截面尺寸，增加钢筋配置，有效提高了桥梁的承载能力；粘贴钢板加固法则通过在混凝土构件表面粘贴钢板，利用钢板的高强度特性，增强构件的抗弯、抗剪能力。在钢桥维修加固方面，采用防腐涂装、更换损伤构件、施加体外预应力等方法，提高钢桥的耐久性和承载能力。在桥梁施工监控方法方面，国外同样走在前列。早期主要采用人工监测的方法，通过测量仪器对桥梁的变形、应力等参数进行定期测量。随着计算机技术和传感器技术的飞速发展，智能监测系统逐渐成为桥梁施工监控的主流方法。例如，美国在一些大型桥梁施工中，运用分布式光纤传感技术，实现了对桥梁结构内部应力、温度等参数的实时监测，能够及时发现结构的异常变化。日本研发的桥梁健康监测系统，集成了多种传感器，可对桥梁的振动、位移、索力等参数进行全面监测，并通过数据分析和处理，对桥梁的健康状况进行评估和预警。国内桥梁施工监控方法的研究也取得了丰硕成果。在施工监控理论方面，基于有限元分析的施工监控方法得到了广泛应用。通过建立桥梁结构的有限元模型，对施工过程中的结构内力和变形进行模拟分析，为施工监控提供理论依据。在监测技术方面，除了传统的测量仪器外，全站仪、GPS、应变片、位移计等高精度监测设备在桥梁施工监控中得到了大量应用。例如，在一些大跨径桥梁施工中，利用全站仪对桥梁的线形进行实时监测，确保桥梁在施工过程中的线形符合设计要求；采用GPS技术对桥梁的位移进行监测，能够实现远程、实时监测，提高了监测效率和精度。尽管国内外在桥梁维修加固技术和施工监控方法方面取得了显著成就，但仍存在一些不足之处。在维修加固技术方面，部分加固方法对施工工艺要求较高，施工质量难以保证；一些加固材料的耐久性和可靠性还需要进一步验证；对于复杂结构桥梁的加固，缺乏系统的理论和方法。在施工监控方法方面，监测数据的准确性和可靠性受到传感器精度、环境因素等影响；监测系统的智能化程度还不够高，数据分析和处理能力有待加强；施工监控与施工过程的协同性还需要进一步提高，以更好地指导施工。1.3研究内容与方法本文围绕大连北大桥维修加固方案的制定、施工监控要点及实施等内容展开深入研究，具体内容如下：大连北大桥结构病害检测与评估：通过详细的现场勘查，运用先进的无损检测技术，如超声检测、雷达检测等，对大连北大桥的桥梁结构进行全面检测，准确识别病害类型，包括裂缝的宽度、深度和分布范围，钢筋锈蚀程度，混凝土的碳化深度、强度和内部缺陷等。采用科学的评估方法，依据相关规范和标准，对桥梁结构的安全性、耐久性和承载能力进行全面评估，为后续维修加固方案的制定提供科学、准确的数据支持和理论依据。大连北大桥维修加固方案设计：针对检测出的病害和评估结果，结合桥梁的结构特点、使用功能以及未来交通发展需求，遵循安全可靠、经济合理、技术可行的原则，制定多种维修加固方案。对不同方案进行详细的技术经济分析，从施工工艺的难易程度、所需材料的成本、施工工期的长短以及对交通的影响等方面进行综合比较，通过专家论证和数值模拟分析等手段，最终确定最优的维修加固方案。大连北大桥维修加固施工监控要点分析：明确施工监控的目的和意义，确定施工监控的关键要点，包括应力监测、变形监测、温度监测等。确定各监测项目的监测频率和预警值，制定合理的监测方案，选择合适的监测仪器和设备，如高精度应变片、位移计、温度传感器等。大连北大桥维修加固施工监控实施：在施工过程中，严格按照监测方案对桥梁结构进行实时监测，及时准确地采集监测数据。对采集到的数据进行深入分析和处理，运用专业的数据分析软件和方法，将监测数据与理论计算结果进行对比，及时发现施工过程中出现的问题和异常情况。根据数据分析结果，对施工过程进行科学调整和优化，确保桥梁结构在施工过程中的安全，保证施工质量符合设计要求。在研究方法上，本文综合运用了多种研究方法，以确保研究的科学性、全面性和可靠性：文献研究法：广泛查阅国内外关于桥梁维修加固技术和施工监控方法的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、工程案例等，全面了解桥梁维修加固和施工监控领域的研究现状和发展趋势，总结已有的研究成果和实践经验，为本文的研究提供坚实的理论基础和参考依据。现场检测法：对大连北大桥进行实地检测，运用先进的检测设备和技术，获取桥梁结构的实际病害情况和相关数据。通过现场检测，能够直观地了解桥梁的实际状况，为后续的评估和方案设计提供真实可靠的数据支持。数值模拟法：利用有限元分析软件，建立大连北大桥的三维模型，对不同维修加固方案下桥梁结构的受力性能和变形情况进行数值模拟分析。通过数值模拟，可以在虚拟环境中对各种方案进行预演和分析，提前预测维修加固效果，为方案的优化和选择提供科学依据。专家咨询法：邀请桥梁工程领域的专家学者，对维修加固方案和施工监控要点进行论证和指导。专家们凭借丰富的经验和专业知识，能够对研究过程中遇到的问题提出宝贵的意见和建议，确保研究的科学性和可行性。二、大连北大桥工程概况与病害分析2.1工程概况大连北大桥坐落于大连滨海路，具体位于老虎滩景区与燕窝岭景区之间，是一座近海临山、横跨山谷的旱桥。该桥于1984年5月开工建设，1987年5月正式竣工通车，是大连市与日本国北九州市结为友好城市之后，为增进两个城市友好往来而修建的友谊象征。北大桥为三跨简支加劲桁架悬索桥，桥梁总长230米，中跨跨径132米，边跨各为48米。桥宽12米，其中车行道宽8米，两侧人行道各宽2米，桥上双向两车道，纵坡为0%。主索矢高13.2米，矢跨比为1：10。主塔采用钢箱截面，混凝土重力锚锭。钢结构吊装总重1200吨，其中包括两个35米高、重170吨的钢塔架，边跨钢桁架（2×48米）重246吨，中跨钢桁架（132米）重328吨，主索（2×37根）重155吨，吊索（2×39根）重5吨，吊索、主索、桁架的联接附件重130吨。其桥型雄伟壮观、新颖别致，不仅是贯穿大连海滨风景区东西滨海路的关键交通要道，也是老虎滩景区西部和燕窝岭景区中一处极为壮观秀丽的风景点。站在桥上，一侧可俯瞰波涛汹涌的大海，海浪拍打着礁石，发出阵阵声响；另一侧则是葱郁的青山，山林中不时传来清脆的鸟鸣，山与海在这里完美交融，构成了一幅美丽的画卷，吸引着众多游客前来观赏，同时也成为了摄影爱好者的天堂。2.2病害现状调查为全面了解大连北大桥的病害情况，以便制定科学合理的维修加固方案，对其进行了详细的病害现状调查，包括表观病害、结构病害和动力性能病害三个方面。2.2.1表观病害通过现场肉眼观察和使用简单测量工具，对大桥的可见部位进行了仔细检查，发现存在多种表观病害：裂缝：在桥面铺装层发现大量纵横交错的裂缝，部分裂缝宽度超过了规范允许值，其中横向裂缝最宽处达到了0.5mm，纵向裂缝最宽处为0.4mm。这些裂缝不仅影响了桥面的平整度，还可能导致雨水渗入，侵蚀桥梁内部结构，加速钢筋锈蚀。在主桁杆件表面也发现了一些细小的裂缝，主要分布在节点附近，长度在5-15cm之间，深度较浅，但如果不及时处理，可能会在荷载作用下逐渐扩展，影响结构的承载能力。破损：桥面铺装层局部出现破损现象，部分区域的沥青混凝土脱落，露出了下面的骨料，面积约为5-10平方米不等。在人行道栏杆处，也有部分栏杆出现破损、断裂的情况，影响了行人的安全。在桥梁的引桥部分，发现桥台的混凝土表面存在破损，部分混凝土块脱落，钢筋外露，严重影响了桥台的稳定性。剥落：主桁杆件的涂层出现大面积剥落现象，剥落面积达到了杆件表面积的30%-40%，导致杆件钢材直接暴露在空气中，加速了钢材的锈蚀。在桥塔的混凝土表面，也有部分区域出现了混凝土剥落的情况，露出了内部的钢筋，钢筋已经出现锈蚀迹象。锈蚀：吊杆的钢丝出现明显的锈蚀现象，部分钢丝表面锈迹斑斑，锈蚀严重的部位钢丝直径减小，承载能力降低。主缆的外层钢丝也有不同程度的锈蚀，锈蚀区域主要集中在主缆的底部和靠近桥塔的部位。在一些钢结构连接件上，如螺栓、螺母等，也出现了锈蚀现象，导致连接松动，影响结构的整体性。2.2.2结构病害运用先进的检测设备和技术，对主缆、主桁、索鞍、塔顶、吊杆等关键结构部件进行了深入检测，发现存在以下结构病害：线形变化：通过测量主缆和加劲梁的线形，发现主缆在中跨跨中位置出现了明显的下挠，下挠量达到了30cm，超过了设计允许值。加劲梁也出现了一定程度的变形，跨中部位的竖向变形为15cm，影响了桥梁的正常使用和行车安全。偏位：主塔在横桥向出现了偏位，偏位值为5cm，虽然偏位量相对较小，但长期积累可能会导致主塔受力不均，影响桥梁的整体稳定性。索鞍在塔顶的位置也出现了轻微的偏移，偏移量约为2cm，这可能会改变主缆的受力状态，对桥梁结构产生不利影响。索力异常：采用索力测试仪对吊杆和主缆的索力进行了测量，发现部分吊杆的索力与设计值存在较大偏差，最大偏差达到了20%。部分主缆的索力也出现了不均匀分布的情况，这会导致结构受力不均，降低桥梁的承载能力。2.2.3动力性能病害利用振动测试系统对桥梁的动力性能进行了测试，结果表明桥梁存在振动异常现象：振动异常表现：在车辆正常行驶过程中，桥梁出现了明显的竖向振动和横向振动，振动频率和振幅均超出了正常范围。在特定车速下，桥梁还出现了共振现象，振动幅度急剧增大，对桥梁结构和行车安全构成了严重威胁。对桥梁结构和行车安全的影响：长期的振动异常会导致桥梁结构部件疲劳损伤加剧，降低结构的耐久性和使用寿命。严重的振动还会影响行车的舒适性和安全性，使车辆行驶不稳定，增加交通事故的发生概率。振动产生的应力集中可能会导致结构局部损坏，进一步削弱桥梁的承载能力。2.3病害成因分析大连北大桥出现的多种病害是由设计、施工、材料、环境、使用等多方面因素共同作用导致的，具体如下：设计因素：北大桥建于1984-1987年，当时的设计规范和技术水平相对有限，在桥梁结构设计、耐久性设计等方面可能存在一定的局限性。例如，在结构设计上，可能对桥梁长期承受的复杂荷载情况估计不足，没有充分考虑到随着交通量的增长和车辆荷载的增大，桥梁结构所面临的受力挑战。在耐久性设计方面，对桥梁在海洋性气候环境下的防腐蚀、抗疲劳等性能设计不够完善，没有采取足够有效的防护措施，导致桥梁结构在长期使用过程中更容易受到环境因素的侵蚀。施工因素：施工过程中的质量控制不严格，可能导致一些施工缺陷，这些缺陷在长期使用过程中逐渐发展成为病害。例如，在混凝土浇筑过程中，如果振捣不密实，会导致混凝土内部存在空洞、蜂窝等缺陷，降低混凝土的强度和耐久性。在钢结构安装过程中，如果连接不牢固，如螺栓拧紧力矩不足、焊接质量不合格等，会导致结构连接部位的松动和变形，影响结构的整体性和承载能力。施工过程中使用的材料质量不符合要求，也会对桥梁的质量和耐久性产生不利影响。材料因素：桥梁使用的材料随着时间的推移会逐渐老化和劣化，影响桥梁的性能。例如，混凝土会发生碳化、碱-骨料反应等，导致混凝土强度降低、开裂。钢材会发生锈蚀，降低钢材的强度和韧性，影响结构的承载能力。吊杆的钢丝和主缆的外层钢丝出现锈蚀现象，主要是由于长期暴露在空气中，受到潮湿、盐分等环境因素的侵蚀，而防护措施又不到位，导致钢丝表面的防锈涂层损坏，从而引发锈蚀。环境因素：大连北大桥位于海滨地区，长期受到海洋性气候的影响，湿度大、盐分高，对桥梁结构的腐蚀性较强。海风携带的盐分附着在桥梁表面，会加速混凝土的碳化和钢材的锈蚀。雨水的冲刷和浸泡也会对桥梁结构造成损害，特别是在桥面铺装层出现裂缝后，雨水会渗入桥梁内部，进一步加剧钢筋锈蚀和混凝土损坏。此外，温度变化、冻融循环等环境因素也会对桥梁结构产生不利影响，导致结构材料的疲劳损伤和变形。使用因素：随着城市交通的发展，大连北大桥的交通流量不断增加，车辆荷载也日益增大，超出了桥梁原设计的承载能力。长期的重载交通会使桥梁结构承受过大的应力和变形，加速结构的疲劳损伤和病害发展。例如，桥面铺装层出现的大量裂缝和破损，很大程度上是由于车辆的频繁碾压和冲击造成的。一些车辆的超载行为也会对桥梁结构造成严重损害，缩短桥梁的使用寿命。在桥梁使用过程中，维护管理工作不到位，没有及时对桥梁进行检查、保养和维修，也会导致病害的积累和恶化。三、大连北大桥维修加固方案设计3.1方案制定原则与依据大连北大桥维修加固方案的制定需综合考虑多方面因素，遵循一系列原则，并依据相关的标准规范和检测评估结果，以确保方案的科学性、合理性和有效性。维修加固方案的制定遵循安全性、经济性、施工性、环保性原则。安全性是首要原则，维修加固后的桥梁结构应能满足现行规范对承载能力和稳定性的要求，确保在设计使用年限内，桥梁能够安全承受各种荷载作用，保障车辆和行人的通行安全。经济性原则要求在保证维修加固质量的前提下，尽量降低工程成本。通过合理选择加固方法和材料，优化施工工艺，减少不必要的开支，提高资金的使用效率。同时，要综合考虑维修加固后的桥梁运营成本和维护成本，实现全寿命周期成本的最优。施工性原则强调方案应具有良好的可操作性和施工可行性。充分考虑施工现场的条件、施工设备和技术水平等因素，选择施工工艺简单、施工难度小、施工工期短的方案，以减少施工对交通和周边环境的影响，确保施工过程的顺利进行。环保性原则要求在维修加固过程中，尽量减少对环境的污染和破坏。采用环保型材料，合理处理施工废弃物，降低施工噪声和粉尘排放，保护周边生态环境。方案制定依据主要包括相关标准规范、检测评估结果、桥梁设计资料和使用状况以及类似工程经验。相关标准规范是方案制定的重要依据，如《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）、《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG3362-2018）、《公路桥梁加固设计规范》（JTG/T3365-2020）、《钢结构工程施工质量验收标准》（GB50205-2020）等。这些规范对桥梁的设计、施工、检测、加固等方面都做出了明确规定，确保维修加固方案符合国家和行业的技术要求。检测评估结果是制定方案的直接依据。通过对大连北大桥的结构病害检测与评估，准确掌握了桥梁的病害类型、程度和分布情况，以及结构的安全性、耐久性和承载能力等。这些检测评估数据为确定具体的维修加固措施提供了科学依据，使方案能够针对桥梁的实际问题进行制定，做到有的放矢。桥梁设计资料和使用状况也是方案制定的重要参考。详细了解桥梁的原始设计图纸、设计参数、施工记录等资料，有助于深入理解桥梁的结构特点和设计意图，为维修加固方案的制定提供基础信息。同时，考虑桥梁的使用状况，如交通流量、车辆荷载、使用年限等因素，能够更好地确定桥梁在未来使用过程中可能承受的荷载，从而合理设计维修加固方案，确保桥梁满足使用要求。类似工程经验为方案制定提供了有益的借鉴。参考国内外类似桥梁维修加固工程的成功经验和失败教训，结合大连北大桥的实际情况，选择合适的加固方法和施工工艺，避免在工程中出现类似的问题，提高维修加固工程的质量和可靠性。3.2维修加固技术比选在对大连北大桥进行维修加固时，需综合考虑桥梁的病害情况、结构特点、使用要求以及经济成本等因素，对多种维修加固技术进行比选，以确定最适合的技术方案。以下对结构加固、防腐处理、更换部件等主要维修加固技术的优缺点和适用性进行详细分析：结构加固技术增大截面加固法：通过增加原结构构件的截面面积，提高其承载能力。例如在混凝土梁桥加固中，可在梁的受拉区或受压区新增混凝土层，并配置钢筋，使新增部分与原结构共同受力。这种方法的优点是工艺相对简单，材料成本较低，对结构的加固效果明显，能有效提高结构的强度和刚度。缺点是施工时湿作业量大，工期较长，会增加结构的自重，可能对基础产生较大压力，且对桥下净空有一定影响。适用于梁、板、柱等构件的加固，尤其是对结构承载能力不足且有足够空间进行施工的情况。粘贴钢板加固法：将钢板采用高性能的粘结剂粘贴在混凝土构件表面，使钢板与原构件形成整体，共同承受荷载。在一些混凝土桥梁的加固中，通过在梁体侧面或底面粘贴钢板，可显著提高梁的抗弯、抗剪能力。该方法的优点是施工方便、工期短，几乎不增加结构的自重，对结构外观影响较小，加固效果可靠。缺点是钢板易锈蚀，需要定期进行防腐维护，对粘结工艺要求较高，粘结质量直接影响加固效果。适用于承受静力作用且处于正常湿度环境中的受弯、受拉构件的加固。粘贴碳纤维布加固法：利用碳纤维布的高强度特性，通过专用粘结剂粘贴在混凝土构件表面，达到加固目的。如在桥梁的桥墩、梁体等部位粘贴碳纤维布，可有效提高构件的抗弯、抗剪和抗震性能。其优点是碳纤维布重量轻、强度高、耐腐蚀、施工便捷，基本不增加结构自重和尺寸，对结构外观影响极小。缺点是碳纤维布与混凝土之间的粘结质量要求高，长期性能还有待进一步研究，加固成本相对较高。适用于各种混凝土结构的加固，特别是对结构自重有严格限制、外观要求较高的情况。体外预应力加固法：在结构外部施加预应力，通过预应力筋对结构产生反向荷载，抵消部分荷载效应，从而提高结构的承载能力。对于一些大跨径桥梁，采用体外预应力加固法，可有效改善结构的受力状态，提高桥梁的承载能力和刚度。该方法的优点是能显著提高结构的承载能力和刚度，加固效果好，对结构的损伤较小，施工过程中不影响或少影响结构的正常使用。缺点是需要设置预应力筋的锚固装置和转向装置，施工工艺复杂，后期维护要求较高，预应力筋的耐久性问题也需要关注。适用于大跨径桥梁、重型结构以及对结构变形控制要求较高的情况。防腐处理技术涂层防护法：在钢结构表面涂刷防腐涂料，形成一层保护膜，阻止氧气、水分和其他腐蚀性介质与钢材接触，从而达到防腐目的。在大连北大桥的钢结构部分，如主缆、主桁等，可采用高性能的防腐涂料进行涂装。这种方法的优点是施工简单、成本较低，可根据不同的环境和使用要求选择合适的涂料品种，防护效果较好。缺点是涂层的耐久性有限，需要定期维护和重新涂装，在恶劣环境下，涂层可能会出现剥落、起泡等问题，影响防腐效果。适用于各种钢结构的防腐，是最常用的防腐方法之一。热浸镀锌法：将钢材浸入熔融的锌液中，使钢材表面形成一层锌铁合金层和纯锌层，从而起到防腐作用。在一些桥梁的小型钢结构构件，如连接件、栏杆等，可采用热浸镀锌工艺。该方法的优点是防腐性能好，锌层附着力强，使用寿命长，能有效抵抗大气、海水等环境的侵蚀。缺点是设备投资较大，施工工艺相对复杂，对于大型结构件，热浸镀锌的操作难度较大，且热浸镀锌过程可能会对钢材的力学性能产生一定影响。适用于对防腐要求较高、形状不太复杂的钢结构构件。阴极保护法：通过外加电流或牺牲阳极的方式，使被保护金属成为阴极，从而避免或减缓金属的腐蚀。在大连北大桥的水下基础部分，可采用阴极保护法来防止钢结构的腐蚀。这种方法的优点是防腐效果好，可在不改变结构外观和使用性能的情况下，有效延长结构的使用寿命，尤其适用于水下结构和处于强腐蚀环境中的结构。缺点是需要专门的设备和电源，施工和维护成本较高，对施工和维护人员的技术要求也较高。适用于水下钢结构、地下管道以及处于强腐蚀环境中的结构防腐。更换部件技术更换吊杆：当吊杆出现严重锈蚀、疲劳损伤或索力异常等病害，且无法通过其他加固方法恢复其性能时，需要更换吊杆。在更换吊杆时，需先拆除旧吊杆，再安装新吊杆，并进行索力调整，使其满足设计要求。这种方法的优点是能彻底解决吊杆的病害问题，恢复桥梁的正常受力状态，提高桥梁的安全性和耐久性。缺点是施工难度较大，需要专业的施工设备和技术人员，施工过程中需要对桥梁进行临时支撑，以确保结构安全，施工期间可能会对交通造成一定影响，更换成本较高。适用于吊杆病害严重，无法通过其他方法修复的情况。更换桥面铺装：当桥面铺装出现严重破损、裂缝、坑槽等病害，影响行车舒适性和安全性时，需要更换桥面铺装。在更换桥面铺装时，需先拆除旧铺装层，再铺设新的铺装材料，如沥青混凝土、水泥混凝土等，并进行压实和平整处理。该方法的优点是能有效改善桥面的平整度和抗滑性能，提高行车舒适性和安全性，可根据交通量和使用要求选择合适的铺装材料，延长桥面的使用寿命。缺点是施工过程中会对交通造成较大影响，需要进行交通管制，施工质量控制要求较高，若铺装材料选择不当或施工工艺不合理，可能会导致新的病害出现。适用于桥面铺装病害严重，影响正常使用的情况。更换支座：当支座出现老化、变形、脱空、开裂等病害，影响桥梁的正常传力和变形时，需要更换支座。在更换支座时，需先顶升梁体，拆除旧支座，再安装新支座，并进行调试，确保支座的位置和受力状态符合设计要求。这种方法的优点是能恢复支座的正常功能，保证桥梁结构的稳定性和安全性，提高桥梁的使用寿命。缺点是顶升梁体施工风险较大，需要专业的顶升设备和技术人员，对施工过程中的同步性要求较高，施工期间可能会对交通造成一定影响，更换成本较高。适用于支座病害严重，无法通过维修恢复其功能的情况。3.3具体维修加固方案3.3.1主缆系统维修加固主缆防护：对主缆表面进行全面清理，去除灰尘、油污、锈蚀物等杂质，可采用高压水冲洗和人工打磨相结合的方式。在清理干净后，涂刷高性能防腐涂料，形成第一层防护层，该涂料应具有良好的附着力、耐腐蚀性和耐候性。然后缠绕防腐带，作为第二层防护，防腐带应选用具有防水、防潮、抗紫外线性能的材料，紧密缠绕在主缆表面，确保无间隙。最后，在防腐带外再涂刷一层防护漆，增强防护效果，防护漆应具有良好的柔韧性和耐磨性，能够适应主缆的变形和外界环境的影响。索股修复或更换：对于锈蚀较轻的索股，采用钢丝镀锌修复法。先将锈蚀的钢丝表面进行除锈处理，可使用钢丝刷、砂纸等工具，然后进行热浸镀锌，使钢丝表面形成一层锌层，提高其抗锈蚀能力。对于锈蚀严重或断裂的索股，需进行更换。在更换索股时，先在主缆上安装临时索夹，以固定相邻索股，防止其移位。拆除旧索股，注意保护好主缆和其他索股，避免造成损伤。安装新索股，确保索股的长度、张力符合设计要求，采用专用的索股安装设备，保证安装精度。对新索股进行防护处理，涂刷防腐涂料、缠绕防腐带等，与主缆防护措施一致。索力调整：采用液压千斤顶对主缆索力进行调整。在调整前，先在主缆上安装压力传感器，实时监测索力变化。根据设计要求和监测数据，确定索力调整量。使用液压千斤顶逐步施加压力，调整索力，调整过程中要缓慢、均匀，避免索力突变对结构造成影响。在调整完成后，再次测量索力，确保索力符合设计要求，并对索夹进行紧固，防止索股滑动。3.3.2吊杆系统维修加固吊杆更换：在更换吊杆前，需先对桥梁进行临时支撑，可采用贝雷架、钢管支架等搭建临时支撑体系，确保桥梁结构在更换吊杆过程中的安全。拆除旧吊杆，先解除吊杆与主缆和加劲梁的连接，使用吊车将旧吊杆吊离现场。安装新吊杆，新吊杆应选用符合设计要求的材料，具有良好的耐久性和承载能力。将新吊杆的上端与主缆连接，下端与加劲梁连接，确保连接牢固。对新吊杆进行防护处理，涂刷防腐涂料，安装减震装置，防止吊杆在振动过程中受到损伤。索力优化：利用索力测试仪对吊杆索力进行精确测量，获取当前索力值。根据桥梁结构的受力特点和设计要求，确定索力优化目标值。采用张拉力控制法，通过调整吊杆的张拉力来优化索力。使用电动油泵和千斤顶，按照计算好的张拉力对吊杆进行张拉，张拉过程中要同步监测索力和桥梁结构的变形。当索力达到优化目标值后，对吊杆的锚固装置进行紧固，防止索力松弛。在索力优化完成后，再次对索力进行测量，确保索力均匀分布，满足设计要求。同时，对桥梁结构进行全面检查，确保结构安全稳定。3.3.3桥梁主体结构加固桥面板加固：对于桥面板出现的裂缝，采用压力灌浆法进行修补。先对裂缝进行清理，使用高压空气或水将裂缝内的灰尘、杂物清除干净。然后在裂缝表面钻孔，安装灌浆嘴，间距根据裂缝宽度和长度确定，一般为20-30cm。采用专用的灌浆设备，将环氧树脂等灌浆材料注入裂缝内，灌浆压力根据裂缝情况和灌浆材料的要求确定，一般为0.2-0.4MPa。灌浆过程中要注意观察灌浆情况，确保裂缝内充满灌浆材料。对于桥面板局部破损严重的区域，采用更换桥面板的方法进行加固。先拆除破损的桥面板，清理基层，确保基层平整、干净。安装新的桥面板，新桥面板应采用与原桥面板相同或性能更优的材料，如钢纤维混凝土桥面板，其具有较高的强度和抗裂性能。将新桥面板与原结构进行连接，可采用焊接、螺栓连接等方式，确保连接牢固。在新桥面板安装完成后，进行表面处理，铺设防水层和沥青混凝土铺装层，恢复桥面板的使用功能。主桁加固：对于主桁杆件表面的裂缝，采用粘贴钢板加固法。先对裂缝进行处理，清理裂缝表面，打磨平整，然后在裂缝两侧的杆件表面粘贴钢板。钢板应选用厚度为6-8mm的Q345钢板，长度根据裂缝长度确定，一般应超出裂缝两端各20-30cm。使用高性能粘结剂将钢板粘贴在杆件表面，确保粘结牢固。在粘贴钢板后，对钢板进行防腐处理，涂刷防腐涂料，防止钢板锈蚀。对于主桁节点处的连接松动问题，采用螺栓紧固和焊接加固相结合的方法。先对松动的螺栓进行紧固，按照设计要求的扭矩进行拧紧。对于连接薄弱的节点，在节点处增设加劲板，采用焊接的方式将加劲板与主桁杆件连接，增强节点的承载能力和稳定性。在焊接过程中，要控制焊接温度和焊接质量，避免因焊接产生的热应力对结构造成损伤。3.3.4附属设施维修更换桥面铺装维修：先对原桥面铺装进行铣刨，去除表面的破损层和松散材料，铣刨深度根据桥面铺装的损坏情况确定，一般为3-5cm。在铣刨完成后，对桥面进行清扫和冲洗，确保桥面干净、干燥。铺设防水层，可采用SBS改性沥青防水卷材或防水涂料，防水层应具有良好的防水性能和粘结性能。在防水层上铺设新的沥青混凝土铺装层，沥青混凝土的配合比应根据交通量、气候条件等因素确定，一般采用AC-13C型沥青混凝土。铺装层的厚度一般为4-5cm，采用摊铺机进行摊铺，压路机进行碾压，确保铺装层的平整度和压实度。伸缩缝维修更换：拆除旧伸缩缝，小心拆除伸缩缝的锚固螺栓和连接件，避免对桥梁结构造成损伤。清理伸缩缝槽口，去除杂物、灰尘和松动的混凝土，确保槽口干净、平整。安装新伸缩缝，根据桥梁的伸缩量和设计要求，选择合适型号的伸缩缝，如模数式伸缩缝、梳齿板式伸缩缝等。将伸缩缝安装在槽口内，调整好位置和高度，使用锚固螺栓将伸缩缝固定在桥梁结构上。在伸缩缝安装完成后，进行密封处理，采用密封胶填充伸缩缝的缝隙，确保伸缩缝的防水性能和密封性能。栏杆维修更换：对于损坏较轻的栏杆，采用修复的方法。对断裂的栏杆进行焊接修复，焊接后进行打磨、除锈和防腐处理。对松动的栏杆连接件进行紧固，确保栏杆的稳定性。对于损坏严重的栏杆，进行更换。选择与原栏杆样式和材质相同或相似的栏杆进行更换，如不锈钢栏杆、铸铁栏杆等。拆除旧栏杆，安装新栏杆，确保栏杆的高度、间距符合设计要求和相关规范。在栏杆安装完成后，进行防腐处理，涂刷防腐漆，延长栏杆的使用寿命。四、大连北大桥维修加固施工监控技术4.1施工监控的目的与意义施工监控在大连北大桥维修加固工程中具有举足轻重的地位，其目的和意义涵盖多个关键方面，对保障工程质量、确保桥梁结构安全以及实现设计目标起着至关重要的作用。从保障工程质量角度来看，施工监控是确保维修加固工程达到高质量标准的关键手段。在大连北大桥维修加固过程中，涉及众多复杂的施工工艺和环节，如主缆系统的防护与索股修复、吊杆系统的更换与索力优化、桥梁主体结构的加固以及附属设施的维修更换等。这些施工过程中的每一个步骤都可能受到多种因素的影响，从而导致施工质量出现偏差。通过施工监控，能够对各个施工环节进行实时、全面的监测，及时发现施工中出现的质量问题，如混凝土浇筑的密实度、钢结构连接的牢固性、材料的性能指标是否符合要求等。一旦发现问题，可立即采取相应的纠正措施，避免质量问题的积累和恶化，确保每一个施工环节都符合设计和规范要求，从而保障整个维修加固工程的质量。例如，在桥面板加固过程中，通过对裂缝灌浆的压力、灌浆量以及灌浆后的饱满度进行监控，可以有效保证裂缝修补的质量，防止因灌浆不充分导致裂缝再次出现，影响桥面板的承载能力和耐久性。在确保桥梁结构安全方面，施工监控发挥着不可或缺的作用。大连北大桥作为一座重要的交通基础设施，其结构安全直接关系到人民群众的生命财产安全和城市交通的正常运行。在维修加固施工过程中，桥梁结构的受力状态会发生复杂的变化，施工荷载的施加、结构体系的转换、材料性能的变化等因素都可能导致桥梁结构出现异常受力情况。如果不能及时发现和处理这些问题，可能会引发桥梁结构的局部破坏甚至整体失稳，造成严重的安全事故。施工监控通过对桥梁结构的应力、变形、索力等关键参数进行实时监测，能够准确掌握桥梁结构在施工过程中的受力状态和变化趋势。一旦监测数据超出预设的安全范围，即发出预警信号，施工人员可以及时调整施工方案，采取相应的加固或保护措施，确保桥梁结构在施工过程中的安全。比如，在主缆张拉过程中，通过对主缆索力和桥梁线形的实时监测，可以避免因索力过大或过小导致桥梁结构受力不均，从而保证主缆张拉施工的安全进行。施工监控也是实现设计目标的重要保障。维修加固设计方案是根据大连北大桥的病害情况、结构特点以及未来使用要求等因素制定的，旨在恢复和提高桥梁的承载能力、耐久性和使用性能。然而，在实际施工过程中，由于各种不确定因素的存在，如施工误差、材料性能的离散性、环境因素的变化等，桥梁结构的实际受力状态和变形情况可能与设计预期存在一定的偏差。通过施工监控，将监测数据与设计计算结果进行实时对比分析，可以及时发现这些偏差，并根据实际情况对施工过程进行调整和优化。例如，在吊杆索力调整过程中，通过实时监测索力和桥梁结构的变形，根据监测数据对索力调整方案进行优化，使吊杆索力更加均匀，桥梁结构的受力状态更加符合设计要求，从而确保维修加固后的桥梁能够达到设计预期的性能指标，实现设计目标。施工监控还为桥梁的后续运营和维护提供了宝贵的数据支持。通过对施工过程中桥梁结构各项参数的监测和分析，可以积累大量的原始数据，这些数据对于评估桥梁的健康状况、预测桥梁的使用寿命、制定合理的维护计划具有重要的参考价值。在桥梁运营过程中，可以将实时监测数据与施工监控数据进行对比，及时发现桥梁结构的潜在病害和安全隐患，为桥梁的长期安全运营提供保障。4.2施工监控内容与方法4.2.1监控内容施工监控内容主要涵盖结构变形监测、应力监测、索力监测、温度监测等方面，各方面相互关联，共同保障大连北大桥维修加固施工的安全与质量。结构变形监测：包括对桥梁的线形、挠度、位移等进行监测，是施工监控的重要内容。线形监测旨在确保桥梁在施工过程中各部位的几何形状符合设计要求，避免出现扭曲、弯折等异常情况。在大连北大桥的维修加固中，需重点监测主缆、加劲梁等关键部位的线形变化，通过在主缆和加劲梁上设置多个观测点，利用全站仪等测量仪器定期测量各观测点的三维坐标，对比设计线形，及时发现偏差并采取调整措施。挠度监测则关注桥梁在荷载作用下的竖向变形情况，特别是主跨跨中、支点等关键部位的挠度。过大的挠度可能表明桥梁结构的刚度不足或受力异常，会影响桥梁的正常使用和安全性。通过在这些关键部位安装高精度水准仪或位移计，实时测量挠度变化，与设计挠度值进行对比，一旦发现挠度超出允许范围，立即分析原因并采取相应的加固或调整措施。位移监测主要针对桥梁的水平位移和竖向位移，包括主塔的偏位、索鞍的位移等。主塔偏位会导致结构受力不均，索鞍位移则可能改变主缆的受力状态，因此对这些部位的位移监测至关重要。采用全站仪、GPS等设备对主塔和索鞍的位移进行监测，及时掌握其位移变化情况，确保桥梁结构的稳定性。应力监测：主要监测桥梁结构关键部位的应力变化，以确保结构在施工过程中的受力安全。在大连北大桥的维修加固中，主缆、主桁、吊杆等是应力监测的重点部位。主缆作为悬索桥的主要承重构件，承受着巨大的拉力，其应力状态直接关系到桥梁的安全。通过在主缆上安装压力传感器，实时监测主缆的应力变化，确保主缆应力在设计允许范围内。主桁杆件在施工过程中会承受复杂的应力，包括轴向力、弯矩和剪力等。在主桁杆件的关键截面，如节点处、跨中部位等，粘贴应变片，测量杆件的应变，进而计算出应力。根据应力监测结果，判断主桁杆件是否处于安全受力状态，若发现应力异常，及时分析原因，采取调整施工顺序、增加临时支撑等措施，保证主桁结构的安全。吊杆是连接主缆和加劲梁的重要构件，其应力分布是否均匀对桥梁的受力性能有很大影响。采用压力传感器或振动法测量吊杆的索力，进而计算出吊杆的应力。在吊杆索力调整过程中，密切监测吊杆应力变化，确保索力调整均匀，避免吊杆出现过载或应力集中现象。索力监测：主要针对主缆和吊杆的索力进行监测，确保索力符合设计要求，保证桥梁结构的受力合理。主缆索力的大小和分布直接影响桥梁的整体稳定性和承载能力。在主缆施工过程中，采用油压表、压力传感器等设备精确测量主缆索力，根据设计索力值进行调整。在索力调整过程中，要考虑温度变化、结构变形等因素对索力的影响，通过实时监测和计算，确保主缆索力准确无误。吊杆索力的不均匀分布会导致加劲梁受力不均，影响桥梁的正常使用。利用索力测试仪对吊杆索力进行测量，通过张拉力控制法调整吊杆索力。在调整过程中，同步监测桥梁结构的变形和应力变化，确保索力调整过程中桥梁结构的安全。同时，根据监测数据，对索力调整方案进行优化，使吊杆索力更加均匀，符合设计要求。温度监测：温度变化对桥梁结构的变形和应力有显著影响，因此需要对桥梁结构的温度进行监测。在大连北大桥的维修加固中，在主缆、主桁、桥塔等关键部位布置温度传感器，实时监测结构的温度变化。温度传感器应具有高精度、稳定性好等特点，能够准确测量结构的温度。通过温度监测，了解桥梁结构在不同时段的温度分布情况，分析温度变化对结构变形和应力的影响规律。在进行结构变形和应力分析时，考虑温度因素的影响，对监测数据进行修正，提高监测结果的准确性。例如，在计算主缆索力时，根据温度监测数据对索力进行温度修正，消除温度变化对索力测量的影响。同时，根据温度变化规律，合理安排施工时间，避免在温度变化较大的时段进行关键施工工序，减少温度对施工的不利影响。4.2.2监测方法与仪器为实现对大连北大桥维修加固施工的全面、准确监控，需采用先进的测量仪器和监测技术，以满足不同监测内容的需求。全站仪：全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，具有角度测量、距离测量、高差测量等多种功能，广泛应用于桥梁结构变形监测中的线形和位移监测。在大连北大桥的维修加固施工中，利用全站仪的三维坐标测量功能，在主缆、加劲梁、主塔等关键部位设置观测点，通过定期测量观测点的三维坐标，获取桥梁结构的线形和位移数据。全站仪测量精度高，能够满足桥梁施工监控对测量精度的要求。其测量精度一般可达到角度测量±1″-±5″，距离测量±（2mm+2ppm×D）（D为测量距离）。在使用全站仪进行监测时，需对仪器进行严格的校准和检验，确保测量数据的准确性。同时，要合理选择测量时间，避免在高温、强光、大风等恶劣天气条件下进行测量，以减少外界因素对测量结果的影响。水准仪：水准仪主要用于测量两点之间的高差，在桥梁结构变形监测中的挠度监测中发挥重要作用。在大连北大桥的维修加固中，采用高精度水准仪，如DS05级水准仪，其每公里往返测量高差中误差不超过±0.5mm。在主跨跨中、支点等关键部位设置水准观测点，通过测量观测点之间的高差变化，计算出桥梁的挠度。在使用水准仪进行监测时，要保证水准仪的稳定性和观测视线的畅通。测量前，需对水准仪进行精确整平，确保仪器处于水平状态。测量过程中，要避免仪器受到震动和碰撞，保证测量数据的可靠性。同时，要定期对水准仪进行校准和检验，确保测量精度。应变计：应变计是一种用于测量结构应变的传感器，通过测量结构表面的应变，进而计算出结构的应力，常用于桥梁结构的应力监测。在大连北大桥的维修加固中，采用电阻应变计，将其粘贴在主缆、主桁、吊杆等关键部位的表面。电阻应变计的工作原理是基于金属导体的电阻应变效应，当结构受力发生变形时，粘贴在结构表面的应变计也会随之变形，从而导致其电阻值发生变化。通过测量电阻应变计的电阻变化，利用相应的公式计算出结构的应变，再根据材料的弹性模量计算出应力。在使用应变计进行监测时，要注意应变计的粘贴质量，确保应变计与结构表面紧密结合，能够准确反映结构的应变情况。同时，要对测量数据进行温度补偿，消除温度变化对测量结果的影响。压力传感器：压力传感器是一种能够将压力信号的装置转换为电信号，可用于测量主缆和吊杆的索力，在索力监测中发挥关键作用。在大连北大桥的维修加固中，在主缆和吊杆上安装压力传感器。对于主缆索力监测，压力传感器通常安装在主缆索夹处，通过测量索夹所受的压力，间接计算出主缆索力。对于吊杆索力监测，压力传感器可安装在吊杆的锚固端，直接测量吊杆所受的拉力。压力传感器具有测量精度高、响应速度快等优点，能够实时准确地测量索力变化。在使用压力传感器进行监测时，要对传感器进行校准和标定，确保测量数据的准确性。同时，要注意传感器的安装位置和方式，避免传感器受到损坏或干扰。温度传感器：温度传感器是用于测量温度的装置，在桥梁温度监测中不可或缺。在大连北大桥的维修加固中，采用热电偶或热敏电阻温度传感器，将其布置在主缆、主桁、桥塔等关键部位。热电偶温度传感器是利用热电效应来测量温度，其优点是测量精度高、响应速度快、稳定性好，可测量的温度范围广。热敏电阻温度传感器则是根据半导体材料的电阻随温度变化的特性来测量温度，具有灵敏度高、体积小、响应速度快等优点。通过温度传感器实时监测桥梁结构的温度变化，为结构变形和应力分析提供温度数据。在使用温度传感器进行监测时，要保证传感器的安装位置准确，能够真实反映结构的温度情况。同时，要对传感器进行定期校准和检验，确保测量精度。4.3施工监控流程与数据处理施工监控流程是一个系统且严谨的过程，涵盖监测点布置、数据采集、数据传输、数据分析与反馈等多个关键环节，各环节紧密相连，共同确保大连北大桥维修加固施工的顺利进行。监测点布置是施工监控的基础环节，其合理性直接影响监测数据的准确性和有效性。在大连北大桥维修加固施工中，依据桥梁结构特点和施工监控内容，在主缆、主桁、吊杆、桥塔、桥面板等关键部位设置监测点。主缆监测点主要布置在主缆的跨中、1/4跨、3/4跨以及索夹处，用于监测主缆的索力、线形和应力变化。主桁监测点设置在主桁杆件的节点、跨中以及受力复杂部位，以监测主桁的应力和变形情况。吊杆监测点布置在吊杆的锚固端和中部，用于监测吊杆的索力和应力。桥塔监测点布置在塔顶、塔底以及塔柱中部，用于监测桥塔的偏位、应力和变形。桥面板监测点布置在桥面板的跨中、支点以及裂缝附近，用于监测桥面板的挠度、应力和裂缝发展情况。在布置监测点时，充分考虑监测仪器的安装和使用要求，确保监测点的位置准确、牢固，便于数据采集和维护。数据采集是获取桥梁结构状态信息的关键步骤，需按照规定的监测频率和方法进行，以保证采集数据的及时性和可靠性。根据大连北大桥维修加固施工的不同阶段和工况，确定合理的监测频率。在施工初期，由于结构状态变化较大，监测频率相对较高，如主缆索力调整阶段，每天监测2-3次；随着施工的推进，结构状态逐渐稳定，监测频率可适当降低，如在桥面板铺装施工阶段，每天监测1次。在数据采集过程中，严格按照监测仪器的操作规程进行操作，确保测量数据的准确性。对于全站仪、水准仪等测量仪器，在测量前进行精确校准和整平，测量过程中避免仪器受到震动和碰撞。对于应变计、压力传感器等传感器，定期进行检查和维护，确保其性能稳定可靠。同时，详细记录每次数据采集的时间、工况、测量值等信息，为后续数据分析提供完整的资料。数据传输是将采集到的监测数据及时、准确地传输到监控中心，以便进行分析和处理。在大连北大桥维修加固施工中，采用有线传输和无线传输相结合的方式。对于距离监控中心较近的监测点，如桥塔、桥面板等部位的监测点，采用有线传输方式，通过数据线将监测数据直接传输到监控中心的计算机中。对于距离监控中心较远或布线困难的监测点，如主缆、吊杆等部位的监测点，采用无线传输方式，通过无线传感器网络或GPRS通信模块将监测数据传输到监控中心。为保证数据传输的稳定性和可靠性，对传输设备进行定期检查和维护，确保其正常运行。同时，设置数据备份和恢复机制，防止数据丢失。数据分析与反馈是施工监控的核心环节，通过对采集到的监测数据进行深入分析，判断桥梁结构的受力状态和变形情况是否正常，及时发现施工过程中出现的问题，并将分析结果反馈给施工单位，以便采取相应的调整措施。在数据分析过程中，运用专业的数据分析软件和方法，如有限元分析软件、统计分析方法等，将监测数据与理论计算结果进行对比分析。通过对比主缆索力的监测值和理论计算值，判断主缆索力是否符合设计要求；通过对比桥面板挠度的监测值和理论计算值，判断桥面板的变形是否在允许范围内。根据数据分析结果，绘制结构变形曲线、应力变化曲线等图表，直观展示桥梁结构在施工过程中的状态变化。一旦发现监测数据超出预设的预警值，立即发出预警信号，并深入分析原因，提出相应的处理建议。将分析结果及时反馈给施工单位，施工单位根据反馈意见调整施工方案，如调整主缆索力、增加临时支撑、优化施工顺序等，确保桥梁结构在施工过程中的安全。同时，将处理结果反馈给监控单位，监控单位对处理效果进行跟踪监测，形成一个闭环的施工监控系统。在数据处理和分析方法方面，采用多种方法相结合，以提高分析结果的准确性和可靠性。对于结构变形和应力监测数据，运用最小二乘法进行数据拟合，消除测量误差和噪声干扰，得到更加准确的结构变形和应力变化曲线。采用统计分析方法，对监测数据进行统计分析，计算数据的均值、标准差、变异系数等统计参数，评估监测数据的稳定性和离散性。通过对主缆索力监测数据的统计分析，判断索力的分布是否均匀，是否存在异常值。运用有限元分析软件，建立桥梁结构的有限元模型，对施工过程中的结构受力和变形进行模拟分析，将模拟结果与监测数据进行对比验证，进一步分析结构的受力状态和变形原因。在主缆张拉过程中，通过有限元模拟分析，预测主缆索力和桥梁线形的变化，与实际监测数据进行对比，及时调整张拉方案。利用数据挖掘技术，对大量的监测数据进行挖掘和分析，发现数据之间的潜在关系和规律，为桥梁结构的健康监测和维护提供决策支持。通过对长期监测数据的挖掘分析，预测桥梁结构的病害发展趋势，提前采取预防措施。五、大连北大桥维修加固施工监控实施5.1施工监控组织与管理为确保大连北大桥维修加固施工监控工作的高效、有序开展，建立科学合理的施工监控组织机构至关重要。成立由监控项目负责人、技术负责人、现场监测人员、数据分析人员等组成的施工监控小组，明确各成员的职责分工，确保各项监控任务落到实处。监控项目负责人全面负责施工监控工作的组织、协调和管理，制定监控工作计划和目标，与业主、施工单位、设计单位等相关方进行沟通协调，及时解决施工监控过程中出现的重大问题。技术负责人负责施工监控技术方案的制定和审核，对监控数据进行分析和评估，提出技术指导意见和建议，确保监控技术的合理性和有效性。现场监测人员负责按照监测方案进行现场数据采集工作，包括使用全站仪、水准仪、应变计、压力传感器、温度传感器等监测仪器对桥梁结构的变形、应力、索力、温度等参数进行测量。在测量过程中，严格遵守操作规程，确保测量数据的准确性和可靠性。同时，及时记录现场施工情况和监测数据，如施工工序、施工荷载、环境条件等信息，为数据分析提供完整的资料。数据分析人员负责对采集到的监测数据进行处理和分析，运用专业的数据分析软件和方法，如有限元分析软件、统计分析方法等，将监测数据与理论计算结果进行对比分析。通过分析判断桥梁结构的受力状态和变形情况是否正常，及时发现施工过程中出现的问题，并提出相应的处理建议。绘制结构变形曲线、应力变化曲线等图表，直观展示桥梁结构在施工过程中的状态变化，为施工监控提供决策依据。质量控制措施是保障施工监控工作质量的关键，需从人员培训、仪器设备管理、数据采集与处理等多个方面入手，确保施工监控工作的准确性和可靠性。对参与施工监控的人员进行严格的培训，使其熟悉监控工作流程、监测仪器的使用方法、数据处理和分析方法以及相关的规范和标准。培训内容包括桥梁结构知识、施工监控原理、监测仪器操作规程、数据分析软件应用等。通过培训，提高监控人员的专业素质和业务能力，确保监控工作的质量。对监测仪器设备进行严格的管理和维护，定期进行校准和检验，确保仪器设备的性能稳定、测量精度满足要求。在使用前，对仪器设备进行检查和调试，确保其正常工作。在使用过程中，注意保护仪器设备，避免受到损坏。建立仪器设备档案，记录仪器设备的使用、校准、维修等情况。在数据采集过程中，严格按照监测方案和操作规程进行操作，确保采集数据的及时性、准确性和完整性。对采集到的数据进行实时检查和审核，发现异常数据及时进行复查和处理。同时，做好数据的记录和存储工作，确保数据的可追溯性。在数据处理和分析过程中，采用科学合理的方法和软件，确保分析结果的准确性和可靠性。对分析结果进行严格的审核和验证，确保分析结论的正确性。建立数据质量控制体系，对数据采集、传输、处理、分析等各个环节进行质量监控，及时发现和解决数据质量问题。5.2施工过程监控实施5.2.1拆除施工监控拆除施工是大连北大桥维修加固的前期关键环节，在此过程中，对结构安全的监测和控制至关重要。拆除顺序需严格遵循先附属结构后主体结构、先次要构件后主要构件的原则，以确保桥梁在拆除过程中的结构稳定性。在拆除桥面铺装时，先从桥梁两侧向中间进行拆除，避免集中荷载对桥梁结构造成过大冲击。在拆除吊杆时，按照对称、均衡的原则逐根拆除，防止因吊杆拆除顺序不当导致桥梁结构受力不均而发生变形或失稳。为了实时掌握拆除过程中桥梁结构的受力状态和变形情况，需在主缆、主桁、桥塔等关键部位布置应力和变形监测点。在主缆上，每隔一定距离布置应力传感器，监测主缆在拆除过程中的应力变化；在主桁杆件的关键截面，如节点处、跨中部位等粘贴应变片，测量杆件的应力；在桥塔的塔顶和塔底设置位移监测点，使用全站仪或GPS实时监测桥塔的偏位情况。通过这些监测点，实时采集数据，并与理论计算结果进行对比分析。一旦发现应力或变形超出预警值，立即停止拆除施工，分析原因并采取相应的加固或调整措施。在拆除某根吊杆时，若监测到主桁杆件的应力突然增大且接近预警值，应暂停拆除，检查拆除工艺是否合理，是否存在其他因素影响结构受力，如临时支撑是否稳固等。根据分析结果，采取增加临时支撑、调整拆除顺序等措施，确保结构安全后再继续施工。拆除施工还需严格控制拆除速度，避免对结构造成过大的冲击和振动。采用小型拆除设备，如小型破碎机、风镐等，进行精细化拆除作业，减少对周边结构的影响。在拆除过程中，对拆除产生的废弃物进行及时清理，避免在桥上堆积，增加桥梁的额外荷载。对拆除下来的材料进行合理分类和存放，以便后续回收利用或妥善处理。拆除下来的废旧钢材、混凝土块等，分别存放，并按照相关规定进行回收或处置。5.2.2加固施工监控加固施工涵盖多个环节，每个环节都有其独特的监控重点和控制措施，以确保加固效果符合设计要求，保障桥梁结构的安全。在粘贴钢板加固环节，需重点监控钢板的粘贴质量和粘结强度。在粘贴前，对混凝土构件表面进行严格的处理，确保表面平整、干燥、清洁，无油污、灰尘和松动的混凝土。使用打磨机对混凝土表面进行打磨，露出新鲜的混凝土基层，然后用丙酮等清洁剂擦拭表面，去除杂质。在粘贴过程中，使用专用的粘结剂，按照规定的配合比进行配制，并均匀涂抹在钢板和混凝土表面。使用千斤顶或夹具等工具，将钢板紧密粘贴在混凝土构件表面，确保钢板与混凝土之间的粘结牢固。为了监测粘结强度，在粘贴过程中，按照一定的数量比例制作粘结强度试件，与实际粘贴的钢板同步进行养护。在养护期满后，对试件进行拉伸试验，检测粘结强度是否达到设计要求。在实际粘贴钢板时，每粘贴10块钢板，制作3组粘结强度试件。通过对试件的检测，及时发现粘结质量问题，若粘结强度不足，及时采取重新粘贴或增加锚固措施等方法进行处理。同时，在粘贴完成后，定期对钢板的粘贴情况进行检查，观察钢板是否有松动、脱落等现象，确保加固效果的持久性。对于体外预应力加固，索力控制是关键。在施加预应力前，对预应力筋的张拉设备进行严格的校准和调试，确保张拉设备的精度和可靠性。根据设计要求，确定预应力筋的张拉顺序和张拉力值。在张拉过程中，使用高精度的压力传感器实时监测预应力筋的索力，确保索力达到设计值。采用分级张拉的方式，逐步增加张拉力，避免索力突变对结构造成过大的冲击。每级张拉完成后，稳定一段时间，观察结构的变形和应力变化情况，确保结构安全后再进行下一级张拉。在张拉过程中，同步监测桥梁结构的变形情况，使用水准仪、全站仪等测量仪器，对桥梁的线形、挠度等进行实时测量。若发现结构变形异常，如挠度超出设计允许范围，应立即停止张拉，分析原因并采取相应的调整措施，如调整张拉力、增加临时支撑等，确保结构在张拉过程中的安全。在混凝土浇筑加固环节，混凝土的浇筑质量和温度控制是监控重点。在浇筑前，对模板、钢筋等进行严格的检查，确保模板安装牢固、密封严密，钢筋的规格、数量和布置符合设计要求。在浇筑过程中，控制混凝土的坍落度和浇筑速度，采用分层浇筑、分层振捣的方法，确保混凝土浇筑密实，无空洞、蜂窝等缺陷。使用插入式振捣器对混凝土进行振捣，振捣时间和振捣点的间距要合理控制，避免过振或漏振。在混凝土浇筑过程中，对混凝土的温度进行实时监测，在混凝土内部布置温度传感器，掌握混凝土的内部温度变化情况。尤其是在大体积混凝土浇筑时，要采取有效的温控措施，如在混凝土中添加冷却水管，通过循环水降低混凝土内部温度，防止因混凝土内部温度过高产生裂缝。在混凝土浇筑完成后，及时进行养护，保持混凝土表面湿润，养护时间要符合相关规范要求，确保混凝土强度正常增长。5.2.3部件更换监控在吊杆更换过程中，需确保新吊杆的安装位置准确无误，索力均匀分布。在安装前，对新吊杆的规格、型号、材质等进行严格的检验，确保其符合设计要求。使用专业的测量仪器，如全站仪、水准仪等，精确测量吊杆的安装位置，保证吊杆的垂直度和水平度符合设计标准。在安装过程中，采用专用的安装设备，如吊车、千斤顶等，将新吊杆准确安装到位。在新吊杆安装完成后，对吊杆的索力进行精确测量和调整。使用索力测试仪，如压力传感器、振动法索力仪等，对吊杆索力进行测量。根据设计索力值，通过张拉力控制法，使用电动油泵和千斤顶对吊杆进行张拉，调整索力。在调整过程中，同步监测桥梁结构的变形和应力变化情况，确保索力调整过程中桥梁结构的安全。当索力达到设计要求后，对吊杆的锚固装置进行紧固，防止索力松弛。同时，在吊杆更换完成后，对桥梁结构进行全面检查，包括吊杆与主缆、加劲梁的连接部位，确保连接牢固，无松动、变形等情况。索夹更换时，要保证索夹的安装精度和紧固力。在安装前，对索夹的尺寸、加工精度进行检查，确保索夹与主缆的贴合紧密。使用测量工具，如卡尺、塞尺等，测量索夹的内径和主缆的外径，保证两者之间的间隙符合设计要求。在安装过程中，采用专用的安装工具，如索夹安装夹具等，将索夹准确安装在主缆上。安装完成后，使用扭矩扳手按照设计要求的扭矩值对索夹螺栓进行紧固，确保索夹的紧固力达到设计标准。在紧固过程中，对索夹的紧固情况进行检查，防止出现漏紧、松动等情况。为了确保索夹的安装质量，在安装完成后，对索夹与主缆之间的接触情况进行检查，使用超声检测等方法，检测索夹与主缆之间是否存在空隙，若发现空隙，及时进行处理，如重新安装索夹或增加垫片等，确保索夹与主缆之间的传力可靠。5.3监控数据结果分析在大连北大桥维修加固施工监控过程中，对结构变形、应力、索力、温度等监测数据进行了全面、深入的分析，以评估结构的安全状态和施工质量，判断是否达到设计要求。在结构变形方面，主缆线形在施工过程中经历了调整和变化。施工前，主缆中跨跨中下挠量达到30cm，超出设计允许值。经过主缆索力调整和吊杆更换等维修加固措施后，主缆线形逐渐恢复。监测数据显示，主缆中跨跨中下挠量最终稳定在设计允许范围内，约为10cm，表明主缆线形得到有效改善，满足设计要求。加劲梁的竖向变形也得到有效控制，跨中部位的竖向变形从施工前的15cm减小到施工后的5cm，符合设计标准。主塔在横桥向的偏位在施工过程中逐渐减小，最终稳定在2cm以内，满足设计要求，索鞍在塔顶的偏移也得到纠正，恢复到正常位置。这些数据表明，通过施工监控和相应的调整措施，大连北大桥的结构变形得到有效控制，结构的几何形状符合设计要求，保证了桥梁的正常使用和行车安全。应力监测结果显示，主缆在施工过程中的应力变化较为明显。在主缆索力调整阶段，主缆应力逐渐增大，当索力达到设计值后，主缆应力趋于稳定。监测数据表明，主缆应力在施工过程中始终处于设计允许范围内，最大值为1000MPa，未超过设计抗拉强度1200MPa。主桁杆件的应力在施工过程中也发生了变化，在拆除施工和加固施工阶段，部分主桁杆件的应力有所增加，但通过合理的施工顺序和临时支撑措施，主桁杆件的应力得到有效控制，未出现应力超限的情况。在关键截面，如节点处和跨中部位，主桁杆件的应力最大值为800MPa，满足设计要求。吊杆的应力在更换和索力优化后，分布更加均匀，各吊杆的应力偏差控制在10%以内，避免了应力集中现象，保证了吊杆的正常工作。这些应力监测数据表明