摘要：针对某高架连接线上跨铁路立交的高支模脚手架，采用自动化监测，对其安全状态进行实时监测，分析其各个施工阶段的变形情况，判定其安全状态，为今后类似工程提供借鉴。
关键字：高支模 支架 自动化监测
1 项目背景
某高架连接线上跨铁路立交工程的高架主桥第一、三、四、五、七联及匝道墩柱高度在12～25米左右，桥梁上部采用预应力钢筋混凝土连续箱梁、简支小箱梁，混凝土现浇采用搭设满堂支架，最高处高达25m,属于危险较大的高支模工程。
图1.1 高支架现场图
高架桥箱梁支架的特点是，跨度大、高度较高、箱梁自重大，为保证支架、邻近铁路安全和掌握支架结构变形情况，拟采用自动化、信息化监测手段，及时获取变形信息，及时判定支架应力、位移等变形趋势，为今后类似工程提供借鉴。
对于本项目监测对象，本次主要采用以下监测方法和内容：
（1）立杆、横杆、横梁应变监测：采用振弦式表面应变计，监测支架受力杆件及槽钢应力。
（2）立杆倾斜监测：采用双轴数字倾角仪，监测立杆倾斜。
（3）支架基础沉降监测：采用静力水准仪，在施工过程中监测杆件基础沉降。
表1.1 支架监测点布设表
2 现场监测
我司支架自动化监测工作自2019年8月7日开始，到2019年12月5日为止，总历时约120天，具体时间轴线对应工况详见下文。
2019年8月7日，开始5#墩盖梁支架监测设备安装调试。8月11日，设备安装调试完成，开始采集数据。8月22日，盖梁混凝土浇筑并完成。8月23日，盖梁侧模拆除。9月15日，停止监测，拆除设备。
2019年9月27日，主三箱梁7#墩与8#墩间支架监测设备开始安装调试。9月29日，监测设备安装调试完成，开始采集数据。10月16日，箱梁底板混凝土浇筑并完成。11月8日，箱梁顶板混凝土浇筑并完成。12月5日，设备停止监测并拆除。
2019年10月25日，主五箱梁15#墩与16#墩间支架监测设备开始安装调试。10月27日，监测安装调试完成，开始采集数据。11月15日，箱梁底板混凝土浇筑并完成。12月1日，箱梁顶板混凝土浇筑并完成。12月5日，设备停止监测并拆除。
现场监测工作分别为应变、倾斜、竖向等3个部分的监测数据。具体完成了应变共35个监测点，分别为支架顶端横梁应变监测（点号：VWH1-1～VWH3-5）、立杆应变监测（点号：VWL1-1～VWL3-5）、横杆应变监测（点号：VWGH2-1～VWGH2-5），倾斜共20个监测点（点号：EL1-1～EL3-5），竖向位移共10个监测点（点号：LLG1-1～LLG3-2）。
2.1应变监测点布设
根据本工程施工顺序，在主三箱梁支架7#墩与8#墩间布设3个断面和主五箱梁15#墩与16#墩间、5#墩盖梁支架上各选取2个断面，每个断面上选取5根立杆，在每根立杆侧面布设1组表面应变计，顶端12.6号槽钢选取5个位置布设表面应变计，共计35个监测点。每个断面测点布置见附图。
图2.1 表面应变计及安装示意图
2.2倾斜监测点布设
将双轴数字倾角仪固定于立杆侧面测量立杆倾斜，在主三箱梁支架7#墩与8#墩间选取2个断面，主五箱梁支架15#墩与16#墩间、5#墩盖梁支架各选取1个断面，每个断面上选择5根立杆，每根立杆上布置1个倾斜测点，共计20个监测点。测点布设见下图2.2。
图2.2 倾角仪安装实物图
2.3基础沉降监测
静力水准仪安装如图2.3所示，每个监测点间距约为10米。在主三箱梁支架7#墩与8#墩间、主五箱梁支架15#墩与16#墩间、5#墩盖梁支架各选取1个断面，其中主三箱梁和5#墩盖梁断面上布设4个静力水准点，主五箱梁断面上布设2个静力水准点，另外，每个断面设置一个基准点，在静力水准基准点旁布设一个人工沉降点，定期进行人工联测，以便修正基准点自身因为沉降带来的误差，自动沉降监测点共计10个。测点布设见附图。
图2.3 静力水准仪安装实物图
2.4 监测频率与预警值
总的施工监测周期从支架模板安装完成后开始持续到模板支架拆除完成为止进行监测。
监测频次均为1小时/1次，有异常情况下加密至30分钟/1次。
表2.1 监测预警值
根据监测结果及时调整监测频率，加强预防。及时分析监测数据，绘制变化曲线，分析变化速率和变化累计值，发现异常情况，特别是监测参数达到或超过报警值，监测单位立即通知委托方或建设单位、施工单位，同时加强监测和阶段性人工复测，报告危险点或安全隐患，并通知委托单位解危。
2.5 监测系统架构
本监测系统将采用基于物的结构安全监测和预警系统，安装整合多种可反映结构变化参量的传感器，通过物联网和智能传感技术，在一个统一的平台上实现数据的采集，传输，存储和分析预警。系统结构如图6.1所示。
图2.4 支架应力监测系统构架
如上图所示监测系统由应用服务层、网络传感层、数据采集层（远程终端单元）三个部分组成。
3 监测数据分析
截至2019年12月5日，现场监测采集了大量的监测数据，本文选取主五箱梁支架监测点数据进行分析。
3.1应变监测
根据应变累计监测数据可知，变化最大点为VWL3-2，变化量为-706.6*，累计值未超出报警值，未引起报警。
主五箱梁支架监测周期为2019年10月27日至2019年12月5日，立杆、横梁应变监测点累计值变化曲线图见图3.1～3.2。
图3.1 主五支架立杆累计变化曲线图
由上图3.1知，盘扣式支架立杆在箱梁钢筋绑扎和混凝土浇筑阶段，立杆应变在缓慢增加。监测点的累计变化量均未达到报警值。
图3.2 主五支架横梁累计变化曲线图
由上图3.2知，盘扣式支架立杆在箱梁钢筋绑扎和混凝土浇筑阶段，横梁应变变化较小。监测点的累计变化量均未达到报警值。
3.2倾斜监测
根据倾斜累计监测数据表可知，变化最大点为EL2-8，Y方向变化量为1.2526°，监测点的累计变化量达到报警值。
主五箱梁支架监测周期为2019年10月27日至2019年12月5日，倾斜监测点累计值变化曲线图见图3.3。
图3.3 主五箱梁支架倾斜累计变化曲线图
由上图3.3知，支架立杆受箱梁底板和顶板混凝土浇筑影响较大。混凝土浇筑时立杆轴向受压荷载力增加，立杆发生很小弯曲形变，导致倾角仪监测数据有较大的变化，部分监测点达到报警值，在混凝土浇筑完成后数据变化趋近稳定。
3.3基础沉降监测
根据沉降数据表可知，变化最大监测点为LLG2-4，累计沉降量为5.403㎜，累计值未超出报警值，未引起报警。
主五箱梁支架监测周期为2019年10月27日至2019年12月5日，沉降监测点累计值变化曲线图见图3.4。
图3.4 主五箱梁支架沉降累计变化曲线图
由上图3.4知，支架立杆受箱梁底板和顶板混凝土浇筑影响，立杆沉降变化较明显，在混凝土浇筑完成后数据变化趋近稳定。监测点的累计变化量均未达到报警值。
4 结论
监测服务时间自2019年8月7日入场安装监测设备开始监测，至2019年12月5日为止，总历时120天。根据现场获得的大量监测数据，我司盘扣式支架自动化监测结果做出如下分析：
1、支架立杆、横梁应变随上部钢筋、混凝土荷载增加，应变相应的增加，部分监测数据出现较明显变化。累计变化最大点为VWL3-2，变化量为-706.6；
2、支架立杆倾斜受箱梁底板和顶板混凝土浇筑影响较大。混凝土浇筑时立杆轴向受压荷载力增加，立杆发生很小弯曲形变，导致倾角仪监测数据有较大的变化，在混凝土浇筑完成后数据变化趋近稳定。累计变化最大点为EL2-8，Y方向变化量为1.2526°。
3、支架立杆基础沉降受箱梁底板和顶板混凝土浇筑影响，立杆沉降变化较明显，在混凝土浇筑完成后数据变化趋近稳定。变化最大监测点为LLG2-4，累计沉降量为5.403㎜。
4、各监测点数据在箱梁和盖梁混凝土浇筑时，随着支架荷载增加，监测数据有一定变化，混凝土浇筑完成后数据变化趋近稳定。