1、橋梁工程變形監測 一、概述 大型橋梁，如斜拉橋、懸索橋自20世紀90年月初期以來在我國如雨后春筍般的進展。這種橋梁的結構特點是跨度大、塔柱高,主跨段具有柔性特性。在這類橋梁的施工測量中,人們已針對動態施工測量作了一些研究并取得了一些閱歷。在竣工通車運營期間,如何針對它們的柔性結構與動態特性舉行監測也是人們非常關懷的另一問題。盡管目前有些橋梁已建立了了解結構內部物理量的變化的“橋梁健康系統”,它對于了解橋梁結構內力的變化、分析變形緣由無疑有著非常重要的作用。然而,要真正達到橋梁平安監測之目的,了解橋梁的變化狀況,還務必準時測定它們幾何量的變化及大小。因此,在建立“橋梁健康系統”的同時,研究采用大

2、地測量原理和各種專用的工程測量儀器和方法建立大跨度橋梁的監測系統也是非常須要的。 二、變形監測內容 按照我國最新頒發的“大路技術養護規范”中的有關規定和要求,以及大跨度橋梁塔柱高、跨度大和主跨梁段為柔性梁的特點,橋梁工程變形監觀測的主要內容包括: 1) 橋梁墩臺沉陷觀測、橋面線形與撓度觀測、主梁橫向水平位移觀測、高塔柱搖擺觀測； 2) 為了舉行上述各項目的測量,還務必建立相應的水平位移基準網與沉陷基準網觀測。 三、系統布置 1）橋墩沉陷與橋面線形觀測點的布置 橋墩(臺)沉陷觀測點一般布置在與墩(臺)頂面向應的橋面上；橋面線形與撓度觀測點布置在主梁上。對于大跨度的斜拉段,線形觀測點還與斜拉索錨固

3、著力點位置對應；橋面水平位移觀測點與橋軸線一側的橋面沉陷和線形觀測點共點。 2） 塔柱搖擺觀測點布置 塔柱搖擺觀測點布置在主塔上塔柱的頂部、上橫梁頂面以上約1.5的上塔柱側壁上,每柱設2點。 3）水平位移監測基準點布置 水平位移觀測基準網應結合橋梁兩岸地形地質條件和其他建造物分布、水平位移觀測點的布置與觀測方法,以及基準網的觀測方法等因素決定,一般分兩級布設,基準網布設在岸上穩定的地方并埋設深埋鉆孔樁標志；在橋面用橋墩水平位移觀測點作為工作基點,用它們測定橋面觀測點的水平位移。 4）垂直位移監測基準網布置 為了便于觀測和使用便利,一般將岸上的平面基準網點納入垂直位移基準網中,同時還應在較穩定的

4、地方增強深埋水準點作為水準基點,它們是大橋垂直位移監測的基準；為統一兩岸的高程系統,在兩岸的基準點之間應布置了一條過江水準線路。 四、方法與成績精度 1）GPS定位系統測量平面基準網 為了滿意變形觀測的技術要求,考慮到基準網邊長相差懸殊,對基準網邊長相對精度應達到不低于1/120000和邊長誤差小于±5mm的雙控精度指標；因為工作基點多位于大橋橋面,它們與基準點之間難以所有通視,可采用GPS定位系統施測。為了在觀測期間不中斷交通,且避免車輛通行引起儀器的顫動和干擾GPS接收機的信號接收,對設置在橋面工作基點的觀測時段應安頓在夜間作業,盡可能使其符合靜態作業條件以提高觀測精度。 2）精

5、密水準測量建立高程基準網和沉陷觀測 高程基準網與橋面沉陷觀測均根據“國家一、二等水準測量規范”的二等技術規定要求實施。并將垂直位移基準網點、橋面沉陷點、過江水準線路之間構組成多個環線。高程基準網的觀測采用精密水準儀；高程基準網中的過江水準測量,可采用三角高程測量方法，用2臺精密全站儀同時對向觀測。 3）全站儀坐標法觀測橫向水平位移 眾所周知,直線型建造物的水平位移常采用基準線法觀測,它的實質測定垂直于基準線方向的偏離值。為充分發揮現代全站儀的優點,橋面水平位移觀測可采用類似基準線法原理的坐標法,以直接測定觀測點的橫坐標。武漢長江二橋采用該法觀測橫向水平位移，按照對全橋136個觀測點的結果舉行了

6、統計分析,在未顧及視線長度不等對坐標的精度影響的條件下,求得坐標的精度為±0.48mm,遠高于橋梁監測技術中的精度要求(±3mm)。 4) 智能型全站儀(測量機器人)測定高塔柱的搖擺 塔柱搖擺可觀測采用當代最先進的智能型全站儀TCA2022,其標稱精度為0.5,±(1mm+1×10-6D)。它可以實現自動尋覓和準確照準目標,自動測定測站點至目標點的距離、水平方向值和天頂距,計算出3維坐標并記錄在內置模塊或計算機內。因為它不需要人工照準、讀數、計算,有利于消退人差的影響、削減記錄計算出錯的幾率,特殊是在夜間也不需要給標志照明。該儀器每次觀測記錄一個目標點不

7、超過7,每點觀測4測回也僅30。一周期觀測10個點以內一般不會超過5 min，其觀測速度之快是人工無法比擬的。 武漢長江二橋采用該法測定高塔柱的搖擺，為了評定該法的精度,利用車流量很少的夜間觀測成績舉行了統計分析。模仿橋面水平位移觀測的統計分析方法,對視線長度為800的觀測點,按照夜間6周期的觀測資料舉行了統計分析計算,求得mx=0.034mm、my=0.61mm,它表明該法具有較高的精度,可以滿意塔柱動態觀測的精度要求。 五、成績收拾分析 觀測成績的收拾分析主要包括:每期觀測后計算基準點的坐標、高程及其變化量；橋墩、橋面沉陷觀測點、線形點的高程及變化量；橋面水平位移觀測點的坐標及橫向位移。按

8、照這些變形量繪制了相應的變形曲線。 六、南京長江二橋變形監測實例 1）工程概況 南京長江其次大橋是國家“九五”重點建設項目，位于現南京長江大橋下游11公里處，全長21.337公里，由南、北汊大橋和南岸、八卦洲及北岸引線組成。其中：南汊大橋為鋼箱梁斜拉橋，橋長2938米，主跨為628米，該跨徑在建時居同類橋型中“國內第一，世界第三”；北汊大橋為鋼筋混凝土預應力繼續箱梁橋，橋長2172米，主跨為3×165米，該跨徑在國內亦居率先。全線還設有4座互通立交、4座特大橋、6座大橋。該橋設計標準為雙向六車道高速大路；設計速度為100公里/小時；設計荷載為汽超20，掛120；路基寬33.5米，橋面

9、寬32米（不含斜拉索錨固區）。全線設有監控、通訊、收費、照明、動靜態稱重等系統，并設有南汊主橋景觀照明，南、北汊橋公園和八卦洲服務區。 為了建立南京長江二橋全線結構物的竣工線型和位置基準，并對南汊大橋、北汊大橋及八卦洲引線（軟土地基）等重要路段、橋墩舉行位移監測，為今后大橋修理、驗收等工作留下起始數據，需要對南京長江二橋舉行變形監測。 2）監測內容和方法 (1)索塔及基礎 對索塔主要監測塔基礎位移（三維）和塔頂水平變化（二維）。對于南汊大橋，塔基礎位移監測點布置在約9m高程面的塔柱上，塔頂水平變化監測點布置在塔頂柱體上，上、下游塔柱和塔柱南北側各布置一測點，如圖13-1所示。南北塔共計布置17個監測點，其中北塔為9個點；對于北汊大橋，基礎位移監測點設在江中22#、23#、24#、25#四個橋墩的墩柱上，每個橋墩的上、下游墩柱各布一個點，共計8個點 ，點位也設在約9m高程面上，如圖13-2所示。 索塔及基