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运宝黄河大桥挂篮施工监控系统设计与应用

一、工程概况

运宝黄河大桥位于山西省芮城县陌南镇柳弯村和河南省灵宝县老

城村之间，是沟通晋西南和豫西北的重要公路桥梁。运宝黄河大桥桥

跨布置为4×40m预应力混凝土T梁+110m+2×200m+110m波形钢

腹板矮塔斜拉+48m+9×90m+48m连续梁-连续刚构组合梁。主桥采

用110m+2200m+110m矮塔斜拉桥，墩、塔、梁固结体系，主梁采

用波形钢腹板箱梁，桥墩采用等截面实心双薄壁墩，钻孔灌注桩基础。

主桥箱梁采取挂篮悬臂浇筑施工，具体施工步骤为：前移挂篮—安装

主梁外侧波腹板—安装底板钢筋—安装主梁内侧波腹板—安装顶板和

内腹板钢筋—浇筑梁段混凝土。

二、系统设计思路

目前，桥梁施工中的挂篮操作均为传统人工操作，劳动密集型效

率低下，多点独立操作过程同步性控制仅靠人为控制，缺乏智能化传

感技术，故存在自动化、集成化、智能化程度低等缺点。桥梁施工挂

篮操作过程投入劳动力较多，完成单套挂篮操作需8名到10名劳动力，

多点之间信息反馈后手动调节油泵流量来调整纠偏，导致误差大且安

全隐患较大。在挂篮施工中引入挂篮智能化监控后，可以实时监控挂

篮行走距离、多点同步性控制及挂篮空间姿态与受力情况，根据自动

化采集数据实时调整挂篮，提高挂篮操作效率、减少劳动力投入，从

而达到降低风险的目的。

三、挂篮施工监控系统设计

该监控系统由设备子系统和用户界面子系统两部分组成，其中设

备子系统包含挂篮施工数据的采集、传输和处理环节；用户界面子系

统包含用户界面、检测预警模块和挂篮控制模块，系统设计流程如图1

所示。

图1系统设计流程图

（一）硬件系统设计

首先需要根据工程项目中挂篮施工的特点，合理布置监测点，监

测点的数量和范围、传感器和采集设备的布置都直接关乎到数据的采

集质量。另外，硬件设备工作的稳定性也影响到实时监测的效果，因

此在挂篮施工的全过程中，监控系统要求挂篮状态数据必须具备连续

性、实时性和准确性，这对数据的采集、传输和存储设备有较高要求。

早在20世纪五六十年代，谷祺教授就致力于财务成本领域的教学

和科研工作。七十年代后期，谷祺教授将以财务计划为核心的部门财

务管理学作为自己的研究方向，通过充分借鉴苏联高度集中体制下计

划财务管理的理论成果和实践经验，并结合当时中国国民经济建设和

企业财务工作的实际情况，形成了一整套原有经济模式下的企业财务

管理理论与方法体系。

1.挂篮监测点传感器布置

挂篮内力和空间姿态监测：主梁节段施工中，在挂篮前吊杆和牵

索共同作用下，必须保证前吊杆受拉力，而且拉力值必须在设计规定

范围内。该系统中挂篮为单悬臂受力、承受负弯矩较大，因此需要在

挂篮关键部位安装相应的传感器，来监测其受力情况和实时空间姿态。

该系统在两台挂篮的6根前吊点拉杆安装了锚索计；另外在挂篮后锚

点拉杆力监测点布置方面，每片主桁架后锚点沿横桥向错开布置两个

测点，4片主桁架共计8个测点。挂篮空间姿态监测安装倾角传感器，

每片主桁架1个测点，4片主桁架共计4个测点；另外，选取4道钢

腹板共计8个测点，测点安装位置距离悬臂端1m处。

挂篮行走同步性监测：由于位于同一T构上的两套挂篮移位必须

同步对称进行，位移大于40cm，同一侧挂篮行走距离不得大于20cm，

因此需要监测每座挂篮在施工中的实时位移。该系统采用高精度激光

测距仪作为位移测量传感器，在每片主桁架布置1个测点，8片主桁架

共计8个测点。激光测距仪固定在挂篮轨道锚固处，在挂篮后端合适

位置安装标靶以供实时测量。在施工过程中，若挂篮同步性没有达到

要求须停止施工，及时调整挂篮位移。

2.监测数据采集与传输

在数据采集方面，采用高精度智能传感器、数据自补偿和预处理

调理器设备代替原有的普通传感器，能够满足数据采集高精度和连续

性的要求。在数据网络传输方面采用了4G无线通信、本地局域范围灵

活组网的智能云盒组网设备，所有传感器的测点均能实时传输到云端

服务器，解决了其过程过于依赖人工且数据易出错、易丢失的问题；

在设备供电方面，根据现场条件选择自供电方式或者接入直流电源，

解决了施工现场可能无法供电的问题。

（二）软件系统设计