復雜大跨空間鋼結構的施工監測計劃應緊密結合施工方案制定。大跨空間鋼結構施工過程存在多個與最終受力模式不同的狀態，包括分區吊裝或頂升、滑移施工、分區非同步或整體卸載過程等。在達到最終受力狀況之前，結構可能由于施工質量或受力不當導致發生整體傾覆、垮塌或局部破壞。在這一點上，大跨空間鋼結構的施工控制類似于橋梁。因此，在明確施工方案后，施工監測應針對各施工步中結構的關鍵部位及控制指標進行部署，同時重點關注施工過程中可能存在的施工質量問題。

復雜大跨空間鋼結構的各種施工方法與其對應的監測指標。其中，主要施工方法包括吊裝或頂升、滑移施工、拼裝與嵌補、高空原位拼裝及整體卸載等。在吊裝或頂升、提升過程中，主要對關鍵構件的靜態應力-應變指標進行監測，關鍵構件包括內力及應力較大的桿件，以及對結構安全狀態起重要作用的桿件；滑移施工由于存在結構的移動接觸問題[7]，除了靜態的應力-應變指標，還應對動應變以及速度、加速度等動力參數進行監測；在分塊提升或分塊滑移到位后，往往通過高空散裝嵌補的方式完成拼裝，拼裝過程可能存在焊接質量問題，以及經過異常受力或野蠻施工導致的桿件彎曲變形問題；除了吊裝、頂升、提升或滑移等非原位拼裝方法，大跨空間結構也可通過桿件高空原位拼裝，拼裝施工過程中同樣應針對焊接質量、桿件變形等進行監控；整體卸載是大跨空間結構施工中最容易發生安全性事故的過程，卸載過程應按照卸載步對靜態應力-應變、桿件變形、控制點撓度等指標進行實時監測，在確保上一步卸載的監測數據滿足施工方案要求之后，再進行下一步卸載。最后，各個施工方法中均應對施工進度和施工環境予以紀錄，并將其作為施工監測的參考依據。

根據監測指標與監測環境的不同，要針對性地選擇監測設備或手段。目前，現場應力-應變監測中一般采用振弦式應變計。雖然結構試驗中電阻應變片的使用較為常見，但由于電阻應變片存在漂零現象，在長時間監測中穩定性較差。光纖光柵傳感器也曾被用于鋼結構施工監測，由于施工現場環境復雜、工序交叉，信號傳輸光纖容易受損破壞導致設備失效，目前也較少使用。在應力-應變監測中，靜態應力-應變與動態應力-應變的采集設備一般不同，在監測時應分別予以安裝、布置。結構的動力參數可利用加速度或速度傳感器進行測量，使用動態采集設備進行采集。焊接質量的主要檢查工作由施工單位自檢與復檢完成，施工監測中僅對重點部位的焊接外觀進行抽查。結構位移與變形監測一般通過全站儀與棱鏡的組成裝置進行。除了上述對常見監測指標與監測手段，對于特殊形式的大跨空間結構，應結合受力特征對其關鍵受力構件予以監測，如應張弦結構的拉索索力等。

隨著激光三維掃描、機器視覺等技術的發展，新型監測技術為大跨空間鋼結構的施工監測提供了新的手段。激光三維掃描可獲取結構的三維表面點云模型，經過點云抽稀、降噪等后期處理[11](如圖2所示)，可與鋼結構深化設計表面模型進行模型匹配與變形對比，獲取結構的變形云圖,也可對卸載前后的點云模型進行模型匹配，獲取卸載前后結構的撓度值。多視角幾何攝影測量與三維重建為三維模型的獲取提供了新的渠道，其通過環繞結構拍攝的不同視角的多張照片，經過運動恢復結構(Structure from Motion，SfM)等步驟可得到結構的三維點云模型[12－14]。雖然經過多視角幾何方法得到的三維點云模型相比三維激光掃描方法的精度較低，但由于該方法操作簡單，可利用無人機平臺拍攝以獲取空中視角，并利用三維模型與二維圖像之間的成像模型關系確定任意觀察點的實際位置，因此在施工監測中具有較強的應用價值。

相關文章：