桥梁工程变形监测.doc

桥梁工程变形监测一、概述大型桥梁如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年代初期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高主跨段具有柔性特性。在这类桥梁的施工测量中人们已针对动态施工测量作了一些研究并取得了一些经验。在竣工通车运营期间如何针对它们的柔性结构与动态特性进行监测也是人们十分关心的另一问题。尽管目前有些桥梁已建立了了解结构内部物理量的变化的“桥梁健康系统”它对于了解桥梁结构内力的变化、分析变形原因无疑有着十分重要的作用。然而要真正达到桥梁安全监测之目的了解桥梁的变化情况还必须及时测定它们几何量的变化及大小。因此在建立“桥梁健康系统”的同时研究采用大地测量原理和各种专用的工程测量仪器和方法建立大跨度桥梁的监测系统也是十分必要的。二、变形监测内容根据我国最新颁发的“公路技术养护规范”中的有关规定和要求以及大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特点桥梁工程变形监观测的主要内容包括:1)桥梁墩台沉陷观测、桥面线形与挠度观测、主梁横向水平位移观测、高塔柱摆动观测；2)为了进行上述各项目的测量还必须建立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观测。三、系统布置1）桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置桥墩(台)沉陷观测点一般布置在与墩(台)顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观测点布置在主梁上。对于大跨度的斜拉段线形观测点还与斜拉索锚固着力点位置对应；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观测点共点。2）塔柱摆动观测点布置塔柱摆动观测点布置在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约1.5ｍ的上塔柱侧壁上每柱设2点。3）水平位移监测基准点布置水平位移观测基准网应结合桥梁两岸地形地质条件和其他建筑物分布、水平位移观测点的布置与观测方法以及基准网的观测方法等因素确定一般分两级布设基准网布设在岸上稳定的地方并埋设深埋钻孔桩标志；在桥面用桥墩水平位移观测点作为工作基点用它们测定桥面观测点的水平位移。4）垂直位移监测基准网布置为了便于观测和使用方便一般将岸上的平面基准网点纳入垂直位移基准网中同时还应在较稳定的地方增加深埋水准点作为水准基点它们是大桥垂直位移监测的基准；为统一两岸的高程系统在两岸的基准点之间应布置了一条过江水准线路。四、方法与成果精度1）GPS定位系统测量平面基准网为了满足变形观测的技术要求考虑到基准网边长相差悬殊对基准网边长相对精度应达到不低于1/120000和边长误差小于±5mm的双控精度指标；由于工作基点多位于大桥桥面它们与基准点之间难以全部通视可采用GPS定位系统施测。为了在观测期间不中断交通且避开车辆通行引起仪器的抖动和干扰GPS接收机的信号接收对设置在桥面工作基点的观测时段应安排在夜间作业尽可能使其符合静态作业条件以提高观测精度。2）精密水准测量建立高程基准网和沉陷观测高程基准网与桥面沉陷观测均按照“国家一、二等水准测量规范”的二等技术规定要求实施。并将垂直位移基准网点、桥面沉陷点、过江水准线路之间构组成多个环线。高程基准网的观测采用精密水准仪；高程基准网中的过江水准测量可采用三角高程测量方法用2台精密全站仪同时对向观测。3）全站仪坐标法观测横向水平位移众所周知直线型建筑物的水平位移常采用基准线法观测它的实质测定垂直于基准线方向的偏离值。为充分发挥现代全站仪的优点桥面水平位移观测可采用类似基准线法原理的坐标法以直接测定观测点的横坐标。武汉长江二桥采用该法观测横向水平位移根据对全桥136个观测点的结果进行了统计分析在未顾及视线长度不等对Ｙ坐标的精度影响的条件下求得Ｙ坐标的精度为±0.48mm远高于桥梁监测技术中的精度要求(±3mm)。4)智能型全站仪(测量机器人)测定高塔柱的摆动塔柱摆动可观测采用当代最先进的智能型全站仪TCA2003其标称精度为0.5″±(1mm+1×10-6D)。它可以实现自动寻找和精确照准目标自动测定测站点至目标点的距离、水平方向值和天顶距计算出3维坐标并记录在内置模块或计算机内。由于它不需要人工照准、读数、计算有利于消除人差的影响、减少记录计算出错的几率特别是在夜间也不需要给标志照明。该仪器每次观测记录一个目标点不超过7ｓ每点观测4测回也仅30ｓ。一周期观测10个点以内一般不会超过5min其观测速度之快是人工无法比拟的。武汉长江二桥采用该法测定高塔柱的摆动为了评定该法的精度利用车流量很少的夜间观测成果进行了统计分析。仿照桥面水平位移观测的统计分析方法对视线长度为800ｍ的观测点根据夜间6周期的观测资料进行了统计分析计算求得mx=0.034mm、my=0.61mm它表明该法具有较高的精度可以满足塔柱动态观测的精度要求。五、成果整理分析观测成果的整理分析主要包括:每期观测后计算基准点的坐标、