摘要：隨著工程建設(shè)對安全性要求越來越高，工程測量也要求越來越精確，其中變形監(jiān)測是尤為重要的一項內(nèi)容。變形監(jiān)測作為監(jiān)測手段中必不可少的一部分，可以實現(xiàn)對建筑物和工程設(shè)施的安全狀態(tài)的分析并對其進(jìn)行科學(xué)、合理的評價，研究橋梁建筑物及其各組成部分在自身重力及外部因素作用下變形的規(guī)律，這在橋梁檢測中是一種重要的技術(shù)手段。這篇文章主要討論變形監(jiān)測技術(shù)在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用，對高速公路橋梁的沉降和其承臺水平位移進(jìn)行監(jiān)測，探究變形監(jiān)測的實施方法、數(shù)據(jù)分析及處理，常用的橋梁變形規(guī)律在其監(jiān)測中的應(yīng)用。掌握橋梁變形的一般規(guī)律，是為了做出橋梁養(yǎng)護(hù)的相對準(zhǔn)確的監(jiān)測意見及其報告，為橋梁建設(shè)事業(yè)保駕護(hù)航。

關(guān)鍵字：變形監(jiān)測技術(shù)；橋梁檢測；應(yīng)用

引言

我們的祖國作為發(fā)展中的國家，近年來發(fā)展的迅猛程度令人驚嘆。同時作為人口眾多的國家，在發(fā)展的同時也伴隨著人口壓力和交通壓力，立交橋的建設(shè)為緩解交通壓力貢獻(xiàn)了應(yīng)有的力量。橋梁建設(shè)事業(yè)應(yīng)運而生，并處于不斷發(fā)展的階段。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的橋梁層出不窮，規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，這都預(yù)示著橋梁施工的發(fā)展方向是逐步實現(xiàn)超大化。此時，對橋梁進(jìn)行的變形監(jiān)測就是必不可少的。

從概念上來說，變形監(jiān)測就是測量，用以精確定位被檢測的對象或者物體的空間位置，或者研究其內(nèi)部形態(tài)隨時間所發(fā)生的變化特征，對于建筑物和工程建設(shè)施工有相當(dāng)重要的意義。它是實現(xiàn)對建筑物安全狀態(tài)的分析和評價、對設(shè)計參數(shù)進(jìn)行分析和評價、對設(shè)計和現(xiàn)場施工質(zhì)量的反饋、對變形規(guī)律的掌握和做出預(yù)報變形的重要方法。橋梁變形監(jiān)測的主要工作是監(jiān)測橋梁的整體性能，充分利用工程測量知識、掌握先進(jìn)的測量技術(shù)、使用科學(xué)、精度相對較高的測量儀器，定期或不定期對橋梁的垂直和水平兩個方向的位移變形進(jìn)行監(jiān)測。對于要求較高的橋梁，要利用現(xiàn)場測量所得實時數(shù)據(jù)，并做出影響線或者影響面，更直觀觀察橋梁各部位位移的變形狀態(tài)，分析規(guī)律，指導(dǎo)施工，制定科學(xué)的橋梁維修措施，不斷完善其養(yǎng)護(hù)辦法。

這片文章以對廣深高速公路橋梁監(jiān)測所得實際的有效數(shù)據(jù)為例，介紹變形監(jiān)測技術(shù)在橋梁監(jiān)測中的應(yīng)用。有效結(jié)合變形監(jiān)測數(shù)據(jù)和工程實際，合理處理數(shù)據(jù)，總結(jié)變形規(guī)律，為現(xiàn)場施工的安全性提供理論保障和技術(shù)支持。

一、橋梁變形監(jiān)測的理論分析

為確定現(xiàn)場作業(yè)方法，要對橋梁進(jìn)行變形監(jiān)測，這樣可以提高對建筑物或構(gòu)筑物的實際變形過程或變形趨勢分析的精確度，也是檢驗橋梁設(shè)計和施工質(zhì)量的重要方法。橋梁變形監(jiān)測不僅包括橋梁沉降監(jiān)測，還包括對承臺水平位移的監(jiān)測。在工程建設(shè)中，地面的沉降是常見的一種地質(zhì)現(xiàn)象，同時也是不可避免的，它是一種環(huán)境地質(zhì)變化，區(qū)域特性較為顯著，因此，沉降監(jiān)測是橋梁監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。在建設(shè)橋梁時，要求技術(shù)人員把握橋梁的變形監(jiān)測以及變形的程度，所以監(jiān)測在水平方向上承臺的位移也是很重要的。

不同的橋梁建筑物或者工程對測量的要求和規(guī)范也可能是不同的，這就要求技術(shù)人員能夠根據(jù)工程個體的差異性特點，嚴(yán)格按照規(guī)范確定橋梁變形測量的等級和滿足要求的精度，確?，F(xiàn)場規(guī)范和安全作業(yè)。

（一）橋面沉降

橋面沉降也就是橋梁垂直方向上位移的變形。橋梁沉降觀測的原則包括以下五條，⑴穩(wěn)定點位基準(zhǔn)點、工作基點和觀測點；⑵儀器和設(shè)備要能平穩(wěn)固定；⑶同一測量過程盡量穩(wěn)定測量人員，避免更大的誤差；⑷確保觀測和環(huán)境條件前后一致；（5）對工程中各組成部分進(jìn)行觀測時，要求選擇相同的觀測路線，固定同一鏡位，并運用相同的程序和方法。

橋面沉降監(jiān)測包括布設(shè)沉降觀測點，測量網(wǎng)，對跨河橋的沉降監(jiān)測等多方面的內(nèi)容?，F(xiàn)場施工，大多采用閉合水準(zhǔn)路線或附合水準(zhǔn)路線的方法，運用高精度水準(zhǔn)儀對沉降觀測網(wǎng)進(jìn)行確定。對于橋墩在河中央的跨河橋，就只能采用閉合水準(zhǔn)測量這一種方法。測量時，把儀器架設(shè)在橋臺上，把前后相鄰的兩個橋臺作為測點進(jìn)行觀測，往測結(jié)束后進(jìn)行返測，測量往測時沒有測量的點。再通過往測已經(jīng)側(cè)過的點觀測中間聯(lián)測的部分，作跨河水準(zhǔn)測量路線如下圖。

圖一跨河水準(zhǔn)測量路線圖

（二）承臺水平監(jiān)測

橋梁水平監(jiān)測的主要內(nèi)容是橋梁承臺的水平位移監(jiān)測，是通過觀測水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)和測量水平位移觀測點來實現(xiàn)的。在實際監(jiān)測過程中，對控制網(wǎng)進(jìn)行的布設(shè)和校核需要放在首要位置，它根據(jù)基準(zhǔn)線條數(shù)的不同，在監(jiān)測時分為兩種不同的情況。對于簡單的只布設(shè)一條基準(zhǔn)線的大橋，在建立校核基準(zhǔn)線穩(wěn)定性要求的校核點的基礎(chǔ)上，只需要對基準(zhǔn)點的距離進(jìn)行測量。但是如果大橋有多條基準(zhǔn)線，除了以上監(jiān)測過程，還要測量兩個相鄰基準(zhǔn)點之間的距離和角度。利用多次現(xiàn)場操作的經(jīng)驗分析，得出測角誤差和測距誤差是影響觀測精度的主要因素。

二、實施橋梁變形監(jiān)測的方法分析

（一）工程概況

廣深高速公路途徑經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，是國家眾多主干道中占有重要地位的一條，它全長約123Km。沿廣深高速全線，共有99座橋梁，全長達(dá)45.35Km，其中立交橋占約?，長約12.8Km，上跨橋9座，總長1.1Km。可以作為代表性研究對象。

（二）橋梁工程項目監(jiān)測

對廣深高速公路的監(jiān)測主要是沿著公路方向設(shè)置水準(zhǔn)控制網(wǎng)和一些必要的水準(zhǔn)控制點，對主線上的橋梁實行變形監(jiān)測，這樣做的目的是為了掌握橋梁結(jié)構(gòu)在使用過程中的變形情況，為今后的養(yǎng)路工作打下基礎(chǔ)。

（三）觀察并測量橋面沉降

1.布設(shè)并測量沉降觀測點和觀測網(wǎng)

對所有需要監(jiān)測的橋梁布設(shè)監(jiān)測點，對于由于時間的推移或施工操作不當(dāng)造成的破壞，要根據(jù)現(xiàn)場地址條件，適當(dāng)在橋墩底部增設(shè)控制點。一般來說，三等水準(zhǔn)采用閉合水準(zhǔn)路線或者附合水準(zhǔn)路線，按規(guī)范精度要求四等。

2.對沉降的監(jiān)測

在對本工程進(jìn)行監(jiān)測測量時采用精度較高的DINI12高精度數(shù)字水準(zhǔn)儀（±0.3mm/km），儀器必須要使用檢定合格的產(chǎn)品，并且在施工使用前要進(jìn)行嚴(yán)格具體的校正。工程采用閉合或附合水準(zhǔn)線，布設(shè)時要根據(jù)監(jiān)測點的分布情況埋設(shè)工作基點，保證技術(shù)人員前后可看到的距離，注意對路線的固定。

檢查至少三個以上的工作基點是每期觀測沉降必不可少的前期工作，檢查過程中，發(fā)現(xiàn)任何不合格的情況，都要繼續(xù)檢查更多的基點。從而判別本工程基點的合格度，從而制定相關(guān)的施工措施。利用測量所得到的高程數(shù)據(jù)，觀察周圍的各個沉降點，采用閉合或附合水準(zhǔn)路線。要通過對基準(zhǔn)點的檢測，分析判斷，以保證工作基點的可靠性，從而確保觀測成果的可靠，并把所有檢測資料存檔上交。

3.跨河橋監(jiān)測方法

為了研究變形監(jiān)測技術(shù)在跨河橋橋梁監(jiān)測中應(yīng)用，對四座具有代表性的跨河橋進(jìn)行水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)觀測和水平位移觀測點測量等等，這些大橋分別是東洲河大橋、川搓大橋、赤窯大橋、道窯大橋。下圖是川搓大橋的監(jiān)測點位置分布圖。

圖二川搓大橋監(jiān)測點位置布置圖

（三）承臺水平監(jiān)測

對跨河橋進(jìn)行承臺水平位移觀測時，采用滿足精度要求的TCA2003全站儀，測距精度為1mm+1ppm，測角精度要精確到秒。墩的埋設(shè)要求平面位移觀測的精度為二等，但是我們原來布設(shè)的控制網(wǎng)并沒有采取強(qiáng)制隊中裝置，所以要墩的埋設(shè)進(jìn)行單獨觀測。本工程在測量各個觀測點和基線之間的夾角時采用方向觀測方法，同樣采用此方法去觀測基準(zhǔn)點相對觀測點之間的斜距。利用測量得到的數(shù)據(jù)計算監(jiān)測點的坐標(biāo)，再同之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，選用比較精準(zhǔn)的那組數(shù)據(jù)。采用具有自動瞄準(zhǔn)功能的TCA2003進(jìn)行觀察，通過在監(jiān)測點上安裝棱鏡的方法，可以在測量開始后實現(xiàn)自動鎖定棱鏡中心，不間斷得進(jìn)行觀測，很有效得消除了人為因素和車輛通行時引起橋梁震動所造成的誤差，保證測量數(shù)據(jù)的精確性。

（四）監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

1.對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行的檢核

影響變形監(jiān)測內(nèi)部及外部因素有很多，監(jiān)測所得數(shù)據(jù)必然存在一定程度的誤差，包括：粗略測量引起的誤差（這類誤差需要盡力避免），系統(tǒng)誤差（可通過使用精度更高的儀器或優(yōu)化觀測程序和方法減小誤差，但此類誤差不可避免），偶然誤差。為了提高測量的精確度，要盡可能得消除較為明顯的誤差，盡可能提高監(jiān)測精度，只有這樣才能將觀測誤差對變形分析造成的影響降到最低。在對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行檢核時，可以根據(jù)場地種類的不同分別采用野外監(jiān)測和室內(nèi)監(jiān)測。由于場地因素的隨時間在不斷變化，要求當(dāng)天就對當(dāng)日測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。

2.分析監(jiān)測所得數(shù)據(jù)

在對橋梁變形進(jìn)行監(jiān)測和分析時，最主要的兩方面內(nèi)容是對于橋梁空間特性的掌握，并研究分析其動態(tài)變化。選定目標(biāo)橋梁的代表性橋墩或承臺特征點，對他們按時進(jìn)行定期的反復(fù)檢查，對監(jiān)測所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)，得出被監(jiān)測點群的沉降、水平位移等在隨時間變化時的變化特點，通過多次實驗多的眾多數(shù)據(jù)中，選擇以組代表性數(shù)據(jù)，該組數(shù)據(jù)要能很好反應(yīng)數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，為對下一組數(shù)據(jù)的預(yù)測提供依據(jù)，用于對目標(biāo)建筑物或結(jié)構(gòu)安全狀況的評估，評判施工方法的合理性，為工程制定出更加完善的措施，縮小工期，節(jié)約成本。

通過以上例子的分析和研究，得出在我國橋梁建設(shè)中，大部分橋梁墩柱的穩(wěn)定性相對良好，其沉降量相對并不明顯，不影響橋梁和安全性，也不會縮短橋梁的使用年限，但仍然有個別橋墩發(fā)生了一定程度的下沉，但經(jīng)過多次監(jiān)測，這些下沉的橋墩并沒有出現(xiàn)破壞現(xiàn)象。并且在采取措施進(jìn)行加固后，并沒有再發(fā)現(xiàn)沉降。經(jīng)監(jiān)測合格。

結(jié)語

橋梁監(jiān)測變形是橋梁運行、管理和后期維護(hù)的重要手段，對保證公共交通出行安全具有很重要的意義，保證監(jiān)測變形的精確度就很重要。雖然監(jiān)測理論已經(jīng)基本走向成熟，但對于不同工程出現(xiàn)的突發(fā)問題還是應(yīng)該引起足夠的重視，需要技術(shù)人員不斷努力優(yōu)化方案，為橋梁安全做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

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