桥梁工程中爬升模板新型监测系统的应用分析

桥梁工程中爬升模板新型监测系统的应用分析

刘志永

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摘要：现阶段，爬升模板逐渐在许多国家中被使用，而使用范围也不仅仅在桥梁工程中，已扩展到、楼房建筑、筒仓、冷却塔及水塔等多种建筑物中。本文介绍一种爬升模板模架系统，模架系统包括安装在建筑墙体上的多组内外立杆、架设于内外立杆上的走道板以及位于所述走道板下方的多个三角支撑，在走道板的下部安装有多个应力传感器，本项目实用新型爬升模板系统，通过分别在走道板底部的次梁、斜杆上设置应力传感器，再使应力传感器与数据采集系统连接，构建架体受力网络，对架体受力情况实时采集，及时排查故障隐患。以下对爬升模板新型监测系统的应用进行分析。

关键词：桥梁工程；爬升模板；监测系统；应用

0引言

目前，爬升模板技术是钢筋混凝土工程中机械化程度高、施工速度快、安全保障、综合效益显著的一种施工技术，在桥梁工程中得到了广泛的推广和应用。爬升模板架体的安全性和整体稳定性关乎整个工程的质量、进度、安全，在整个施工过程中起到了至关重要的作用。对桥梁工程中新型爬升模板的应用进行分析，了解其受力特性和工作状态，保证其在安装、爬升和工作等过程中的安全性、稳定性尤为重要。如何做好新形势下高层建筑施工中爬升模板的施工技术研发工作，以及爬模施工技术的控制研究，为高层项目施工提供可靠的安全保障，是液压爬模施工技术的控制研究当务之急需要解决的问题。本文通过统计分析数据验证爬模的设计计算结果，双重验证爬模的安全性，为爬模体系优化提供数据支撑。同时实时监测爬模超载情况，及时预警，防止人员或物资设备超载堆积造成爬模偏载倾覆。

1.爬升模板监测系统现状分析

随着桥梁科技的发展和建设规模持续扩张,特大跨径的桥梁工程得到了更广泛的应用，桥塔施工面临的自然环境、结构设计及施工工艺等都发生了很大变化 加之国内爬模产品市场竞争日趋激烈，为满足低成本、快速施工的客户需求，国内部分爬模产品在缺少充分研究论证的情况下，加高施工节段、削弱和改造结构的现象并不鲜见，另外，因为国内厂商普遍缺乏对桥梁建造技术的深入理解，导致方案制订针对性不强，技术服务质量不高。上述技术和管理因素都给桥塔爬模系统的应用带来了许多安全隐患，制约了进一步的发展。新型监测系统基于BIM的智能监测管理系统平台的搭建和运用，贯穿施工过程的管理流程，实现无纸化、智能化数据监测管理。

2.新型爬升模板监测系统优势

爬升模板是常用的建筑的一种，是为了弥补滑动的缺点而逐渐发展起来的一种施工方式，爬升模板与其他种类模板相比有以下优点。（1）具有良好的稳定性，可根据工程需要选择整体爬升，也可选择局部爬升；（2）液压爬模在操作方面上具有安全、高效、省时、节约材料的优点；（3）一般情况下爬模只需一次组装，相比传统爬模装置，具有占地少的优点，同时因为只需一次组装减少了模板间的碰撞，使得模板不易损坏；（4）通过监测管理系统平台，实现了爬模数据信息可视化。（5）监测管理系统平台能够提供实时数据，可以直观地查看数据趋势和变化，快速发现异常情况并及时进行调整。极大地提高了工作效率和质量。

3.项目概况

根据功能将爬升模板分为两部分，包括墩身混凝土模型架和承重架。其中承重架是由钢轨及型钢共同构成，承重架内存在爬行系统及液压操作平台，作为爬升模板中最为关键的一部分顶部有主模型工作平台存在，下部平台可对墩身混凝土进行修补以及联接件拆除中进行使用。墩身混凝土模板架的构成主要包括型钢、模板及组合钢模，通过连接螺栓和内模。本项目使用爬模的范围为中铁四局郁江大桥13#、14#主塔。根据项目爬模上安装相应的传感器，通过在架体堆料层正下方最大受力点位置安装悬臂梁称重传感器，每两支传感器形成一组监测点，监测数据可相互对应，配合装在杆件斜撑和横梁杆件的应力传感器，能够更确切分析架体受力情况。悬臂梁传感器的安装方式通过2颗螺栓固定传感器，安装于横梁臂上，位于主平台纵横梁和后移装置之间。

图1 称重传感器与应力传感器

通过定制可调平的底座将其安装至爬模架体晃动最大位置处，即爬模架体外侧竖直杆件上，可实时监测液压爬模架体的摆动频率及爬升速度。

采用传感器进行受力和变形的实时监测，通过统计分析数据验证爬模的设计计算结果，双重验证爬模的安全性，为爬模体系优化提供数据支撑。同时实时监测爬模超载情况，及时告警，防止人员或物资设备超载堆积造成爬模偏载倾覆。

4.新型监测系统平台分析

系统基于BIM的智能监测管理系统平台的搭建和运用，贯穿施工过程的管理流程，实现无纸化、智能化数据监测管理。是一个以BIM模型作为设计依据，通过传感器提供实时数据，主监控平台及多个子系统实现智能监测管理的系统。监测系统的平台共分为平台首页、悬臂梁承重传感器、应力传感器、加速度传感器和系统选项。平台首页的截面中包含项目简介、预警提示与各个传感器实时数据图。

（1）悬臂梁承重传感窗口主要展示各个传感器一周的受力数据。（2）应力传感器窗口主要展示各个传感器一周的受力数据，当数据超过安全设计值的时候，根据超出的数据范围，相应的数据会呈黄色或红色显示。（3）加速度传感器窗口主要展示各个传感器安装方位，通过将鼠标悬停在相应的传感器上， 系统会弹出浮窗，显示上次爬模移动时的加速度数据。（4）系统选项共有用户、角色、菜单、权限、字典5项。通过用户界面可以增加系统用户，根据对其的权限设定，该用户可以仅观看或对系统进行操作；通过角色界面可以对系统中的用户追加说明，并能限制是否让用户登录系统平台；通过菜单界面对每个角色的名称下定义，与是否显示、是否启用；通过权限界面可以对导入或者导出角色数据，或者对角色进行查询等操作；字典为对每个角色功能的介绍。（5）监测硬件布置为每机位一套设备，共12个机位（12套），配置12个监测分机，一个监测主机，悬臂梁称重传感器24个（每机位2个）。（6）高精度悬臂梁称重传感器与应力传感器，通过在架体堆料层正下方最大受力点位置安装悬臂梁称重传感器，每两支传感器形成一组监测点，监测数据可相互对应，配合装在杆件斜撑和横梁杆件的应力传感器，能够更确切分析架体受力情况。悬臂梁传感器的安装方式通过2颗螺栓固定传感器，安装于横梁臂上，位于主平台纵横梁和后移装置总成之间。（7）加速度传感器，通过定制可调平的底座将其安装至爬模架体晃动最大位置处，即爬模架体外侧竖直杆件上，可实时监测液压爬模架体的摆动频率及爬升速度。

5.检测数据分析

系统的极限设计阈值为535KN，若超过阈值的50%，则会触发平台预警系统，在平台上显示黄色预警并提示预警位置，若超过阈值的70%，则平台将处于红色报警状态并提升报警位置。

图4 上斜撑杆件应力数据

图5 下斜撑杆件应力数据

上图为本项目一周的应力传感器上传的监测数据。从上图数据可知，在一周时间内，下斜撑最大的受力情况的是在周四，最大应力是270KN。上斜撑最大的受力情况的是在周五，最大应力是290KN。两个应力值均超过预警值，但未达到报警值，现场立即检测已排除问题。从数据上看，架体在一周中仅有两次超出预警值，属于正常范围值，平台运作正常。

4结论

通过监测管理系统平台，实现了爬模数据信息可视化。以直观地查看数据趋势和变化，快速发现异常情况并及时进行调整。极大地提高了工作效率和质量，让管理人员能够更加专注于数据本身，而不必花费大量时间和精力在数据处理和分析上。全方位检测模架的实时使用状况，为模架在现场的安全施工提供了可靠的保障。

参考文献

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