趙義春，趙立旺，艾明明

（中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春130061）

1 概 述

1.1 工程概況

涕河渡槽位于河北省高邑縣，是南水北調(diào)中線工程總干渠上的一座大型河渠交叉建筑物，渡槽設(shè)計(jì)流量220 m3/s，加大流量240 m3/s。涕河渡槽主要建筑物為1 級(jí)建筑物，次要建筑物按3 級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。渡槽由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘段、進(jìn)口落地槽段、槽身段、出口落地槽段、出口檢修閘段和出口漸變段七部分組成。

槽身段起止樁號(hào)175+795～176+035，長(zhǎng)240 m，分8 跨，每跨長(zhǎng)30m，簡(jiǎn)支型式，槽身斷面為三槽一聯(lián)多側(cè)墻矩形槽，采用三向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

1.2 涕河渡槽充水情況

本次涕河渡槽充水試驗(yàn)為二次充水，根據(jù)充水情況，涕河渡槽充水特征值水位表如表1所示。

1.3 撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

南水北調(diào)撓度觀測(cè)主要是大型渡槽管身段，涕河渡槽槽身第1～8 跨縱梁頂部布置160 個(gè)撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，跨縱梁底部布置96 個(gè)撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，渡槽頂部測(cè)點(diǎn)安裝方法是在槽身兩端及槽身中間混凝土內(nèi)安裝垂直位移觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)；渡槽底部測(cè)點(diǎn)安裝方法是在槽身混凝土縱梁底部?jī)啥思爸虚g部位固定一根垂直鋼管，鋼管下部距地面30～40 cm 位置安裝垂直位移標(biāo)點(diǎn)。

表1 涕河渡槽充水特征值水位表

1.4 撓度監(jiān)測(cè)目的及必要性

目的是監(jiān)測(cè)渡槽在充水期間的工作狀態(tài)；檢驗(yàn)渡槽槽身的安全性。

由于充水試驗(yàn)為首次接近正常運(yùn)行工況，通過撓度監(jiān)測(cè)及時(shí)掌握渡槽變化及異常情況。

2 撓度監(jiān)測(cè)原理與誤差來源

2.1 撓度監(jiān)測(cè)原理

涕河渡槽外觀設(shè)施為沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、撓度監(jiān)測(cè)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，采用徠卡精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)等級(jí)采用一等水準(zhǔn)觀測(cè)方法監(jiān)測(cè)要求施測(cè)。

撓度監(jiān)測(cè)采用兩種方案進(jìn)行觀測(cè)，第一種為在各跨槽身頂部人行道板兩端、1/4 跨、1/2 跨位置布設(shè)沉降測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，通過各測(cè)點(diǎn)沉降值進(jìn)行撓度計(jì)算分析；第二種在各跨每根縱梁底部?jī)啥恕?/2 跨位置布設(shè)撓度觀測(cè)管進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，對(duì)撓度變形進(jìn)行計(jì)算分析。

計(jì)算公式為：撓度值=跨中測(cè)點(diǎn)沉降值-兩端測(cè)點(diǎn)沉降值。

2.2 誤差來源

水準(zhǔn)測(cè)量誤差有儀器誤差、觀測(cè)誤差和外界條件的影響。

2.2.1 儀器誤差

儀器誤差主要包括視準(zhǔn)軸誤差、水準(zhǔn)尺誤差等。

儀器雖在測(cè)量前經(jīng)過校正，仍會(huì)存在殘余誤差，因此造成水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸發(fā)生傾斜，致使讀數(shù)誤差。這種誤差與視距長(zhǎng)度成正比，觀測(cè)時(shí)可通過前后視距相等來減弱或消除。

水準(zhǔn)尺誤差主要包含尺長(zhǎng)誤差、刻劃誤差和零點(diǎn)差。控制方法是在一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)段內(nèi)，兩根水準(zhǔn)尺交替輪換使用，并把測(cè)段站數(shù)目布設(shè)成偶數(shù)。

2.2.2 觀測(cè)誤差

觀測(cè)誤差包括水準(zhǔn)器氣泡居中的誤差、讀數(shù)誤差和水準(zhǔn)尺的傾斜誤差。

由于符合水準(zhǔn)氣泡未能做到嚴(yán)格居中，造成望遠(yuǎn)鏡視準(zhǔn)軸傾斜，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。觀測(cè)時(shí)符合水準(zhǔn)管氣泡能夠認(rèn)真仔細(xì)進(jìn)行居中，且對(duì)視線長(zhǎng)度加以限制，此誤差可以消除。

觀測(cè)時(shí)，尺像與十字絲平面不重合，觀測(cè)時(shí)眼睛所在的位置不同，讀出的數(shù)也不同，因此，產(chǎn)生讀數(shù)誤差。所以在每次讀數(shù)前，控制方法就是要仔細(xì)進(jìn)行物鏡對(duì)光，消除視差。

水準(zhǔn)尺的傾斜誤差對(duì)讀數(shù)的影響與尺的傾斜角和尺上讀數(shù)的大小有關(guān)。尺子傾斜總是使尺上讀數(shù)增大。尺的傾斜角越大，對(duì)讀數(shù)的影響就越大。

2.2.3 外界條件的影響

由于渡槽底部測(cè)點(diǎn)是采用垂直懸掛鋼管的方式進(jìn)行觀測(cè)，隨著觀測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng)，固定鋼管的膨脹螺栓會(huì)產(chǎn)生不同程度的松動(dòng)，在外界風(fēng)力較大時(shí)，很難保證懸掛鋼管的穩(wěn)定性，這就對(duì)觀測(cè)造成很大偏差，因此在觀測(cè)期間需要對(duì)懸掛鋼管定期進(jìn)行檢查，以保證鋼管的穩(wěn)定，并選定風(fēng)力較小時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，以減少誤差。

大氣折光使視線成為一條曲率約為地球半徑7 倍的曲線，使讀數(shù)減小，視線離地面越近，折射越大。為了減弱垂直折光對(duì)觀測(cè)高差的影響，應(yīng)使前后視距盡量相等，并使視線離地面有足夠的高度，在坡度較大的水準(zhǔn)路線上進(jìn)行作業(yè)時(shí)應(yīng)適當(dāng)縮短視距。此外，應(yīng)選擇有利的時(shí)間，一日之中，上午10時(shí)至下午4 時(shí)這段時(shí)間大氣比較穩(wěn)定，便于消除大氣折光的影響，但在中午前后觀測(cè)時(shí)，尺像會(huì)有跳動(dòng)，影響讀數(shù)，應(yīng)避開這段時(shí)間，陰天、有微風(fēng)的天氣可全天觀測(cè)。

3 撓度監(jiān)測(cè)成果分析

通過監(jiān)測(cè)成果分析得知：在第二次充水試驗(yàn)期間，渡槽三孔充水至加大水位時(shí)槽身頂部撓度測(cè)值為：左邊梁最大為1.5 mm，左中梁最大為2.3 mm，右中梁最大為2.0 mm，右邊梁最大為0.8 mm。槽身頂部最大撓度變形發(fā)生在第6 跨左中梁頂部跨中。

渡槽三孔充水至加大水位時(shí)槽身底部撓度測(cè)值為：左邊梁最大為1.8 mm，左中梁最大為2.6 mm，右中梁最大為2.3 mm，右邊梁最大為0.9 mm。槽身底部最大撓度變形發(fā)生在第6 跨左中梁底部跨中。

通過對(duì)比分析槽身中間兩梁撓度值大于邊梁撓度值1 mm 左右，底部撓度值略大于頂部撓度值0.3 mm 左右，但整體撓度值均未超過設(shè)計(jì)值（6 mm）。

4 結(jié) 語

通過對(duì)比分析得知：槽身中間兩梁撓度值大于邊梁撓度值，底部撓度值略大于頂部撓度值，符合渡槽撓度變形的一般規(guī)律。因此，利用精密水準(zhǔn)法對(duì)南水北調(diào)大型渡槽進(jìn)行撓度監(jiān)測(cè)是切實(shí)可行的。