趙安明，錢(qián)華平，姚春才，王 磊

（1.中南勘察設(shè)計(jì)院（湖北）有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430071）

武漢長(zhǎng)江二橋變形監(jiān)測(cè)及成果分析

趙安明1，錢(qián)華平1，姚春才1，王 磊1

（1.中南勘察設(shè)計(jì)院（湖北）有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430071）

介紹了武漢長(zhǎng)江二橋變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容、實(shí)施過(guò)程，對(duì)主塔垂直度測(cè)量等關(guān)鍵技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)量進(jìn)行比較分析，說(shuō)明相關(guān)測(cè)量工作的有效性、精密性與可靠性。通過(guò)對(duì)變形監(jiān)測(cè)成果的深入分析與探索，提出了相關(guān)有益的結(jié)論與建議。

武漢長(zhǎng)江二橋；變形監(jiān)測(cè)；主塔垂直度測(cè)量；成果分析

為經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要，交通作為我國(guó)基礎(chǔ)性投資在近20多年中得到迅猛發(fā)展，橋梁是公（鐵）路建設(shè)的重要組成部分，在交通建設(shè)中具有舉足輕重的作用。城市橋梁具有交通繁忙、通車(chē)流量大等特點(diǎn)，對(duì)橋梁的維護(hù)、保養(yǎng)及維修是橋梁運(yùn)營(yíng)管理的重要任務(wù)。而變形監(jiān)測(cè)是橋梁維護(hù)的重要基礎(chǔ)性工作，同時(shí)作為橋梁維修的數(shù)據(jù)支撐和重要依據(jù)，對(duì)橋梁的運(yùn)營(yíng)與管理具有十分重要的意義。

1 武漢長(zhǎng)江二橋簡(jiǎn)介

武漢長(zhǎng)江二橋是繼武漢長(zhǎng)江大橋后在武漢興建的第二座長(zhǎng)江大橋。于1991年動(dòng)工興建，至1995年7月建成通車(chē)。

該橋是武漢市內(nèi)環(huán)線的重要跨江通道，北起漢口黃浦路，跨越長(zhǎng)江至武昌徐東路，全橋總長(zhǎng)為4 678 m，其中正橋1 877 m、南引橋861．14 m、北引橋1 939．86 m，主橋?yàn)殡p塔雙索面鋼筋混凝土斜拉橋，跨徑為180 m +400 m +180 m。橋面寬26．5～33．5 m，設(shè)6 車(chē)道，預(yù)計(jì)日通車(chē)能力5萬(wàn)輛次。目前日通車(chē)流量約10萬(wàn)輛次，最高日通車(chē)流量達(dá)17萬(wàn)輛次（2007年）。

由于長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行，造成長(zhǎng)江二橋存在各種損耗，武漢長(zhǎng)江二橋較大的維修共進(jìn)行了3次，分別是2003年夏季的橋面黑色化鋪裝；2006年9月至2007年8月的橋梁結(jié)構(gòu)加固維修；2013年9月至2014年7月的大橋橋面、附屬設(shè)施及主橋斜拉橋段的維修。

為了大橋運(yùn)營(yíng)管理的需要，從 1999年12月開(kāi)始對(duì)全橋進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)[1]，從開(kāi)始每年進(jìn)行1次的變形監(jiān)測(cè)（常規(guī)檢測(cè)），到重點(diǎn)部位的變形監(jiān)測(cè)、維修施工監(jiān)測(cè)等，進(jìn)行了大量的測(cè)量工作。為武漢長(zhǎng)江二橋的維修決策提供了重要依據(jù)，為維修施工監(jiān)控提供了及時(shí)保障，為檢驗(yàn)維修設(shè)計(jì)、驗(yàn)證維修效果提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

2 變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

變形監(jiān)測(cè)分正橋變形監(jiān)測(cè)和引橋變形監(jiān)測(cè)兩大部分。因大部分引橋（除17#～18#跨過(guò)武昌北火車(chē)站外）跨度小，其橋墩及橋面變形也較小，本文重點(diǎn)介紹正橋的變形監(jiān)測(cè)情況及成果。

正橋變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括橋面線形測(cè)量、橋墩沉降觀測(cè)、橋面水平位移測(cè)量、11#、12#主塔變形監(jiān)測(cè)、施工期變形監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)部位變形監(jiān)測(cè)等。

2.1 橋面線形測(cè)量

正橋從北起0#橋墩（漢口橋頭堡）～16#橋墩（武昌橋頭堡），其跨距為62．5 m+5×60 m+60．5 m+83．5 m+ 2×130 m+180 m+400 m+180 m+2×130 m+85．5 m。

全橋橋面共布設(shè)線形（沉降）觀測(cè)點(diǎn)308個(gè)，分上、下游兩邊布置。從0#墩～10#墩共布設(shè)線形觀測(cè)點(diǎn)84個(gè)，分別在橋墩、1/4跨、跨中、3/4跨布設(shè)，觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在人行道邊的側(cè)沿石上；10#墩～13#墩（斜拉橋的主跨與邊跨）共布設(shè)線形觀測(cè)點(diǎn)198個(gè)，除橋墩、跨中外，在每個(gè)斜拉索與橋面的結(jié)點(diǎn)處布設(shè)線形觀測(cè)點(diǎn)；13#～16#墩共布設(shè)線形觀測(cè)點(diǎn)84個(gè)，分別在橋墩、1/4跨、跨中、3/4跨布設(shè)。

2.2 橋墩沉降觀測(cè)

0#～16#共17個(gè)橋墩的沉降觀測(cè)，除漢口岸0#墩～4#墩、武昌岸15#、16#墩在江灘（陸地）外，其余橋墩均位于長(zhǎng)江水流中。測(cè)量橋墩的沉降量是通過(guò)橋面對(duì)應(yīng)的橋墩觀測(cè)點(diǎn)的線形測(cè)量，采取一些技術(shù)措施間接獲得的。

2.3 橋面水平位移測(cè)量

將橋面線形觀測(cè)上游（一側(cè)）的觀測(cè)點(diǎn)兼作位移觀測(cè)點(diǎn)，共計(jì)154個(gè)，主要測(cè)量橋面的橫向位移。

2.4 11#、12#主塔變形監(jiān)測(cè)

武漢長(zhǎng)江二橋主塔為“H”型塔柱，塔高153．6 m，每塔24對(duì)斜拉索“托”起主跨和邊跨箱梁。

主塔垂直于橋軸線方向的中心軸對(duì)稱(chēng)面應(yīng)為垂面，但由于拉索受拉力的不對(duì)稱(chēng)造成塔柱的傾斜，需對(duì)塔柱進(jìn)行垂直度（塔偏）測(cè)量；由于溫度的影響，對(duì)主塔進(jìn)行24 h的跟蹤觀測(cè)，以了解塔柱受光照及溫度變化的變形規(guī)律及變形值。

2.5 維修施工的變形監(jiān)測(cè)

2006年1 0月開(kāi)始的箱梁加固維修、2013年的橋面（減荷）、附屬設(shè)施及斜拉索維修的施工監(jiān)測(cè)是確保大橋安全及維修順利進(jìn)行的前提。在2013年的橋面維修中，大部分橋面監(jiān)測(cè)點(diǎn)遭到破壞，更換橋面監(jiān)測(cè)點(diǎn)、銜接監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是橋梁后續(xù)監(jiān)測(cè)的需要。

2.6 重點(diǎn)部位變形監(jiān)測(cè)

武漢長(zhǎng)江二橋9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋的跨中沉降量較大、撓度大，是變形監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位，對(duì)其進(jìn)行較高密度的監(jiān)測(cè)是防止其從量變到質(zhì)變、確保橋梁運(yùn)營(yíng)安全的重要監(jiān)測(cè)工作。

3 變形監(jiān)測(cè)的實(shí)施

武漢長(zhǎng)江二橋變形監(jiān)測(cè)從1999年12月開(kāi)始實(shí)施，起初為每年觀測(cè)1次的常規(guī)監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)橋面線形、橋墩沉降及主塔變形等，2006年大橋維修前增加了重點(diǎn)部位監(jiān)測(cè)及施工過(guò)程監(jiān)測(cè)等內(nèi)容。

3.1 水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)

武漢長(zhǎng)江二橋水準(zhǔn)基點(diǎn)于1994年埋設(shè)。當(dāng)時(shí)武漢長(zhǎng)江二橋建設(shè)指揮部采納復(fù)測(cè)單位（中南勘察設(shè)計(jì)院）的建議，要求施工單位在漢口、武昌各埋設(shè)1個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)采用鉆孔灌注樁，樁徑為武昌1．0 m、漢口1．2 m，樁深46 m，至中風(fēng)化礫巖。

南北兩岸水準(zhǔn)基點(diǎn)的聯(lián)測(cè)采用二等跨河水準(zhǔn)測(cè)量，并在1995年6月大橋貫通后、通車(chē)前，通過(guò)橋面進(jìn)行直接二等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)，橋面聯(lián)測(cè)與跨江水準(zhǔn)構(gòu)成閉合環(huán)，閉合環(huán)的閉合差約3 mm。通過(guò)施工控制網(wǎng)的高程點(diǎn)將高程（黃海高程系）傳遞到兩岸水準(zhǔn)基點(diǎn)上。

3.2 高程控制網(wǎng)測(cè)量

漢口岸由基準(zhǔn)北、Ⅰ長(zhǎng)委、Ⅰ燈東、Ⅰ燈西、Ⅰ海關(guān)5點(diǎn)構(gòu)成北岸水準(zhǔn)網(wǎng)，其中基準(zhǔn)北為深埋基準(zhǔn)點(diǎn)，Ⅰ長(zhǎng)委、Ⅰ海關(guān)為施工控制網(wǎng)的水準(zhǔn)點(diǎn)，Ⅰ燈東、Ⅰ燈西為新埋工作基點(diǎn)。按一等水準(zhǔn)測(cè)量要求構(gòu)成北岸閉合環(huán)。

武昌岸由基準(zhǔn)南、QBM5、QBM7、QBMA共4點(diǎn)構(gòu)成南岸水準(zhǔn)網(wǎng)，其中，基準(zhǔn)南為深埋基準(zhǔn)點(diǎn)，QBM5、QBM7為施工控制網(wǎng)的水準(zhǔn)點(diǎn)，QBMA為新埋工作基點(diǎn)。按一等水準(zhǔn)測(cè)量要求構(gòu)成南岸閉合環(huán)。

按二等水準(zhǔn)測(cè)量要求進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量。跨河水準(zhǔn)測(cè)量采用（改進(jìn)）“經(jīng)緯儀傾角法”，以2臺(tái)TC2003全站儀同時(shí)對(duì)向觀測(cè)。另外，為增加視線高（與水面的距離），加測(cè)覘牌與測(cè)站的距離，允許視線傾斜（仰角小于1°）；后期也采用GPS方法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測(cè)量。

一般來(lái)說(shuō)，若深埋基準(zhǔn)點(diǎn)足夠穩(wěn)定，以深埋基準(zhǔn)點(diǎn)作為固定點(diǎn)，以其他水準(zhǔn)點(diǎn)作為工作基點(diǎn)，每次觀測(cè)時(shí)將工作基點(diǎn)的高程進(jìn)行修正即可作為各觀測(cè)點(diǎn)的起算點(diǎn)。因此，南北兩岸閉合環(huán)的觀測(cè)按一等水準(zhǔn)要求進(jìn)行測(cè)量。兩岸基準(zhǔn)點(diǎn)的跨河水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)主要考慮基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性與可靠性。橋面線形測(cè)量以二等水準(zhǔn)與基準(zhǔn)點(diǎn)連接，以及通過(guò)跨河水準(zhǔn)測(cè)量可構(gòu)成總閉合環(huán)（橋面線形測(cè)量自身多個(gè)小閉合環(huán)）。因此，跨河水準(zhǔn)測(cè)量按二等跨河要求測(cè)量。

3.3 沉降觀測(cè)

橋墩沉降、橋面線形測(cè)量等相關(guān)觀測(cè)點(diǎn)高程測(cè)量均按二等水準(zhǔn)的要求進(jìn)行測(cè)量。

在測(cè)量過(guò)程中，為不對(duì)交通產(chǎn)生較大的影響，在開(kāi)放交通的條件下，為了克服車(chē)流引起的橋面震動(dòng)對(duì)測(cè)量精度的影響，確保變形監(jiān)測(cè)成果的準(zhǔn)確性與可靠性，采用的技術(shù)措施有：①選用性能良好的自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀（前期選用Nioo7水準(zhǔn)儀，后期選用DINIO3電子水準(zhǔn)儀），在沉降觀測(cè)前對(duì)水準(zhǔn)儀及銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行了全面檢驗(yàn)與校正，儀器i角小于8"，水準(zhǔn)尺零點(diǎn)差小于0．1 mm。其他各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求，儀器性能良好；②縮短視線長(zhǎng)度，一般將視線長(zhǎng)度控制在15 m以內(nèi)；③夜間作業(yè)。對(duì)于斜拉橋部分必須夜間作業(yè)，且需進(jìn)行多次（2次或以上）測(cè)量；④觀測(cè)時(shí)記錄環(huán)境狀況，如觀測(cè)時(shí)的起止時(shí)間、氣溫、車(chē)流等情況。車(chē)流的計(jì)算采用如下辦法：在觀測(cè)時(shí)間段內(nèi)，記錄5 min單向通過(guò)的車(chē)輛數(shù)乘以24，得出每小時(shí)車(chē)流量。斜拉橋段多次測(cè)量取平均值時(shí)以環(huán)境為權(quán)重進(jìn)行平差計(jì)算。

由于橋梁觀測(cè)點(diǎn)多且密度大（正橋觀測(cè)點(diǎn)308個(gè)，引橋觀測(cè)點(diǎn)452個(gè)），不宜將每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都作為水準(zhǔn)測(cè)量的中轉(zhuǎn)點(diǎn)（測(cè)站點(diǎn)太多，增加了誤差積累）。觀測(cè)點(diǎn)作為間視點(diǎn)時(shí)造成了前、后視距的不等，通過(guò)i角改正的方法消除視準(zhǔn)軸與水管準(zhǔn)軸不平行性誤差，其方法是每天在沉降觀測(cè)前和觀測(cè)結(jié)束后測(cè)定2次儀器i角，2次測(cè)量的儀器i角之差小于5"時(shí)說(shuō)明儀器穩(wěn)定，取i角平均值進(jìn)行讀數(shù)改正后再進(jìn)行高程平差計(jì)算，否則應(yīng)更換儀器重新觀測(cè)。

由于采取了相應(yīng)的技術(shù)措施，橋面線形測(cè)量構(gòu)成了多重閉合環(huán)，觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)都小于1．5 km，最弱觀測(cè)點(diǎn)的高程中誤差一般小于±1．0 mm。

3.4 平面控制網(wǎng)測(cè)量

平面控制網(wǎng)由11個(gè)基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)構(gòu)成，其中，GPS1～GPS4為岸上基準(zhǔn)點(diǎn)；C5、C6為原施工控制網(wǎng)控制點(diǎn)；S1、S25、S78、S131、S140為橋面橫向水平位移的工作基點(diǎn)，并兼作水平位移觀測(cè)點(diǎn)。

采用7臺(tái)雙頻GPS接收機(jī)分時(shí)段靜態(tài)觀測(cè)，每時(shí)段觀測(cè)2 h以上。共觀測(cè)獨(dú)立基線向量29條，構(gòu)成18個(gè)異步環(huán)，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足《工程測(cè)量規(guī)范》及《全球定位系統(tǒng)城市測(cè)量技術(shù)規(guī)范》中的二等作業(yè)規(guī)定及精度要求。

3.5 橋面水平移觀測(cè)

以工作基點(diǎn)S1、S25、S78、S131、S140為測(cè)站點(diǎn)，采用TC2003全站儀按基準(zhǔn)線法測(cè)量其他各橋面觀測(cè)點(diǎn)的位移量。

應(yīng)注意的是每次觀測(cè)時(shí)應(yīng)以相同的測(cè)站點(diǎn)觀測(cè)相對(duì)應(yīng)的觀測(cè)點(diǎn)，以消除起算點(diǎn)的誤差對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的影響；同時(shí)，橋面位移測(cè)量的精度主要受測(cè)角誤差的影響，應(yīng)提高測(cè)角的儀器等級(jí)及增加角度測(cè)回?cái)?shù)。橋面位移最弱點(diǎn)的中誤差一般小于±3．0 mm。

3.6 塔頂（擺動(dòng)）跟蹤測(cè)量

由于11#、12#主塔受光照、索力的影響，因塔柱南北受熱不均勻、索力影響不對(duì)稱(chēng)等，對(duì)塔柱塔頂進(jìn)行24 h跟蹤監(jiān)測(cè)，了解塔頂變形規(guī)律對(duì)分析橋梁斜拉索部分受力、橋梁的變形產(chǎn)生的原因與機(jī)理有一定的意義，對(duì)橋梁的設(shè)計(jì)驗(yàn)證有一定的作用。

塔頂跟蹤監(jiān)測(cè)時(shí)間的選定一般應(yīng)符合下列幾個(gè)條件：①與索力檢測(cè)同步進(jìn)行；②選定在晴天晝夜溫差大的日期進(jìn)行；③最好在夏天進(jìn)行，但同時(shí)也應(yīng)該在其他季節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)比較分析。

以TC2003 全站儀按極坐標(biāo)法測(cè)量塔頂棱鏡，每0．5 h觀測(cè)一次。觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意：①應(yīng)經(jīng)常性地整平儀器和檢查零方向，避免儀器長(zhǎng)時(shí)間架設(shè)及觀測(cè)墩受熱不均勻引起儀器氣泡的偏離和零方向的偏離；②觀測(cè)時(shí)為了獲得晝夜的完整資料，一般應(yīng)多觀測(cè)2 h。

3.7 塔柱垂直度觀測(cè)

由于武漢長(zhǎng)江二橋11#、12#主塔位于長(zhǎng)江中間，無(wú)法按常規(guī)的經(jīng)緯儀投點(diǎn)法進(jìn)行主塔垂直度測(cè)量。

前期主塔的垂直度測(cè)量采用交會(huì)法。交會(huì)法因諸多缺陷使得2次觀測(cè)結(jié)果（相差不到一年）差別較大，甚至出現(xiàn)反向的結(jié)果。前兩次結(jié)果精度差，基本不可信。

在分析了交會(huì)法的缺陷后采用了免棱鏡縱向坐標(biāo)法測(cè)量，較好的解決了主塔垂直度的測(cè)量問(wèn)題 。在原11#、12#主塔垂直度觀測(cè)中，交會(huì)法存在的缺陷有：① 因無(wú)法在塔柱頂部及中部邊緣安裝反射棱鏡，交會(huì)法只能采用角度交會(huì)。而塔柱的角部不是棱角而是圓弧，使得照準(zhǔn)困難（不同測(cè)站照準(zhǔn)的不是一個(gè)位置）。②武漢長(zhǎng)江二橋的塔柱是上窄下寬，上部、中部、下部交匯點(diǎn)不在一條“垂線”上，而是一條空中折線，必須通過(guò)空中三維坐標(biāo)的計(jì)算來(lái)求解主塔對(duì)稱(chēng)面的垂直度，角度交會(huì)時(shí)無(wú)法確定交匯點(diǎn)的高程，因此垂直度的計(jì)算存在較大的誤差。③由于平面基準(zhǔn)點(diǎn)距離塔柱較遠(yuǎn)（1 km以上），對(duì)測(cè)角的精度要求很高；角度觀測(cè)的檢核條件不足，無(wú)法判斷測(cè)量的效果。④交會(huì)圖形的強(qiáng)度不夠，交會(huì)角小于30°，當(dāng)交會(huì)角較小時(shí)，縱向誤差較大，縱向坐標(biāo)恰是垂直度測(cè)量的關(guān)鍵，因此嚴(yán)重影響垂直度的測(cè)量精度。而免棱鏡坐標(biāo)法克服了上述缺點(diǎn)，取得了可靠的垂直度測(cè)量成果（限于篇幅，以后專(zhuān)文介紹垂直度測(cè)量方法和精度）。

3.8 重點(diǎn)部位的變形監(jiān)測(cè)

因9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋跨中沉降量較大，撓度最大達(dá)34 cm（2006年），因此，對(duì)上述3跨應(yīng)加大密度、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，摸清3跨的變形規(guī)律，對(duì)橋梁的運(yùn)營(yíng)安全及維修決策十分重要。

從2006年1月開(kāi)始，每月觀測(cè)1次，持續(xù)至2007年10月維修完成，后改為每季度觀測(cè)1次。

因此，3跨主要測(cè)量跨中撓度（每跨除本跨10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)外，外延臨跨觀測(cè)4點(diǎn)），測(cè)量時(shí)以相對(duì)穩(wěn)定的橋墩觀測(cè)點(diǎn)作為起算點(diǎn)，進(jìn)行獨(dú)立閉合二等水準(zhǔn)測(cè)量。

3.9 維修施工的變形監(jiān)測(cè)

因2006年1月武漢長(zhǎng)江二橋9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋跨中沉降量較大，撓度最大達(dá)34 cm（17#～18#跨度125 m、撓度35 cm，9#～10#跨度130 m、撓度26 cm，13#～14#跨度130 m、撓度28 cm。），市政府決策于2006年9月開(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固維修。

在維修前，從2006年1月開(kāi)始，每月對(duì)上述三跨進(jìn)行橋面線形觀測(cè)1次，持續(xù)觀測(cè)至2007年2月。維修過(guò)程中，因2#～3#箱梁上游底部開(kāi)孔及14#～15#箱梁下游底部開(kāi)孔（吊入加固材料），在開(kāi)孔過(guò)程中需對(duì)局部橋面進(jìn)行24 h跟蹤監(jiān)測(cè)。

2013年9 月開(kāi)始大橋橋面及附屬設(shè)施進(jìn)行維修，維修前對(duì)全橋進(jìn)行了一次測(cè)量（線形、橋墩及主塔垂直度），至2014年7月維修完成后再次對(duì)全橋進(jìn)行全面觀測(cè)；在維修期間，9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋等重點(diǎn)部位每月進(jìn)行1次監(jiān)測(cè)。

由于橋面人行道更換（減荷），大部分觀測(cè)點(diǎn)遭破壞，為保持觀測(cè)成果的連續(xù)性，需進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換測(cè)量，在人行道側(cè)沿石上觀測(cè)點(diǎn)遭破壞前，在側(cè)沿石下的橋面上埋設(shè)過(guò)渡觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)觀測(cè)原觀測(cè)點(diǎn)與過(guò)渡點(diǎn)；2個(gè)多月后人行道更換完成，重新在人行道側(cè)沿石上焊接觀測(cè)點(diǎn)（為減荷改為鋼板人行道），同時(shí)觀測(cè)過(guò)渡點(diǎn)與新觀測(cè)點(diǎn)。這樣，將監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行了無(wú)間斷連接。

載荷試驗(yàn)的監(jiān)測(cè)：大橋維修完成后，在主跨、邊跨及鋼構(gòu)分別加載18輛30噸的車(chē)輛測(cè)量主跨、邊跨及鋼構(gòu)的下?lián)霞靶遁d時(shí)的回彈情況；另需測(cè)量加載時(shí)和卸載時(shí)的主塔偏位情況。

4 變形監(jiān)測(cè)的相關(guān)問(wèn)題及關(guān)鍵技術(shù)

對(duì)武漢長(zhǎng)江二橋長(zhǎng)期的多次觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題，通過(guò)對(duì)問(wèn)題的深入分析研究，使問(wèn)題得以解決，為特大橋梁的變形監(jiān)測(cè)積累了可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

4.1 北岸水準(zhǔn)基點(diǎn)的穩(wěn)定性問(wèn)題

北岸水準(zhǔn)基點(diǎn)的穩(wěn)定性測(cè)量采用如下方式：①通過(guò)GPS方法的跨河水準(zhǔn)；②通過(guò)橋面線形測(cè)量的聯(lián)測(cè)；③通過(guò)北岸工作基點(diǎn)的聯(lián)測(cè)分析；④通過(guò)武昌岸、漢口岸橋墩沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降量的比較分析。

綜合上述幾種方法的測(cè)量及資料分析，北岸基準(zhǔn)點(diǎn)從2000年12月至2007年11月北岸水準(zhǔn)基點(diǎn)共沉降22．3 mm。

分析其下沉的原因可能有以下幾點(diǎn)：①地質(zhì)問(wèn)題，該點(diǎn)或許剛好位于地質(zhì)斷層帶上。②施工中的質(zhì)量問(wèn)題，斷樁或樁端殘存物未清理（因自重大造成的沉降）。③外力作用。

解決方法是從南岸水準(zhǔn)基點(diǎn)統(tǒng)一推算。具體措施：深埋基準(zhǔn)點(diǎn)以樁徑0．6～0．8 m為宜，并應(yīng)注重樁端的清理。也可以采用小口徑鋼管樁組+承臺(tái)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)，增強(qiáng)其穩(wěn)定性（已在其他橋梁監(jiān)測(cè)中得到驗(yàn)證）。

4.2 正橋橋墩沉降觀測(cè)問(wèn)題

因正橋大部分橋墩都在長(zhǎng)江中，橋墩觀測(cè)點(diǎn)無(wú)法埋設(shè)與觀測(cè)。只能埋設(shè)在橋墩對(duì)應(yīng)的橋面，因?yàn)槭軣崤蛎浀挠绊?，夏天比冬天的點(diǎn)位要高（溫度改正達(dá)5 mm），橋墩高程點(diǎn)必須考慮溫度改正，將各期高程統(tǒng)一到某一固定的溫度上（需要指出的是溫度應(yīng)是墩體的溫度，而不是氣溫）。

4.3 主塔垂直度觀測(cè)問(wèn)題

前已述及，經(jīng)緯儀投點(diǎn)法和交會(huì)法不適于武漢長(zhǎng)江二橋主塔垂直度觀測(cè)。通過(guò)免棱鏡全站儀測(cè)量空間坐標(biāo)的辦法能較好地解決主塔垂直度測(cè)量。

兩組治療前的PAgT、PT、PT‐INR、D‐D差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；治療后，兩組PAgT及D‐D降低，PT及PT‐INR延長(zhǎng)，同組治療前后比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；觀察組PAgT、PT、PT‐INR均高于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）；兩組治療后D‐D差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。見(jiàn)表1。

其原理是在主塔兩邊、沿橋軸線方向選定兩點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)，測(cè)定其距離建立橋軸坐標(biāo)系。通過(guò)測(cè)定迎面主塔上、下游塔柱的上部、中部、下部6點(diǎn)的空中坐標(biāo)，及背面6點(diǎn)的空中坐標(biāo)。通過(guò)兩測(cè)站點(diǎn)的距離、兩面的縱坐標(biāo)及塔柱的設(shè)計(jì)寬度作為檢核條件，可判斷測(cè)量的質(zhì)量和精度。

通過(guò)計(jì)算，求出主塔的橫向軸對(duì)稱(chēng)面，從而確定主塔的垂直度。實(shí)際測(cè)量中，為提高精度和增加檢核條件，在橋面兩邊布設(shè)4個(gè)測(cè)站點(diǎn)。

4.4 17#～18#引橋線形測(cè)量問(wèn)題

在2006年1月至2007年1月每月1次的線形（沉降）測(cè)量中，從1月到7月17#～18#引橋跨中隨溫度的上升而上升?？缰邢鄬?duì)于橋墩觀測(cè)點(diǎn)最大累計(jì)上升19．14 mm，從7月到1月則以較大的量值下沉（半年下沉31．02 mm），即17#～18#引橋跨中呈螺旋式下沉（上升—較快地下沉—再上升）。通過(guò)維修中的巡視發(fā)現(xiàn)是17#墩、18#墩支座法蘭盤(pán)失效引起的現(xiàn)象。并于2008年6月更換了橋墩支座，上述現(xiàn)象消失。由此可見(jiàn)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)精度與可靠性對(duì)橋梁變形監(jiān)測(cè)的重要性。

5 變形監(jiān)測(cè)成果分析

武漢長(zhǎng)江二橋多年的變形監(jiān)測(cè)中，對(duì)不同部位的測(cè)量次數(shù)也不相同。

5.1 橋墩沉降

多年來(lái)，武昌岸引橋橋墩最大累計(jì)沉降量9．39 mm，最小累計(jì)沉降量3．84 mm；漢口岸引橋橋墩最大沉降量12．04 mm，最小沉降量4．67 mm；正橋橋墩最大沉降量11．3 mm，最小沉降量3．4 mm，說(shuō)明橋墩沉降量較小。

5.2 正橋橋面線形

正橋橋面沉降比較復(fù)雜，1#～9#墩對(duì)應(yīng)的橋面其跨中最大沉降（相對(duì)于橋墩觀測(cè)點(diǎn)）45．8 mm，最小沉降16．6 mm，9#～10#跨中沉降227．4 mm，10#～11#最大上升150．6 mm（邊跨17#索），主跨11#～12#跨中沉降214．5 mm，12#～13#最大上升155．7 mm（邊跨17#索），13#～14#跨中沉降242．1 mm，14#～15#跨中上升8．2 mm，15#～16#跨中沉降40．6 mm。

10#～13#墩對(duì)應(yīng)的是斜拉橋部分的主跨與邊跨，9#～10#、13#～14#為斜拉橋外延的鋼構(gòu)，其跨距為130 m+180 m+400 m+180 m+130 m，呈對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。其變形量較大，橋面的變形也呈對(duì)稱(chēng)形狀。

5.3 主塔垂直度

主塔與橋軸線方向垂直的對(duì)稱(chēng)面應(yīng)該是垂直面，但由于受斜拉索拉力及橋面線形的變化，主塔的不垂直量稱(chēng)作“偏位”。主塔的垂直度測(cè)量又稱(chēng)“偏位測(cè)量”。

通過(guò)免棱鏡空間坐標(biāo)測(cè)量與計(jì)算，11#塔頂向主跨跨中偏離117 mm（上、下游塔柱的平均值），12#塔頂向主跨跨中偏離182 mm（上、下游塔柱的平均值）。

這與橋面線形的測(cè)量結(jié)果是一致的，主跨的沉降、邊跨的上升使得兩主塔塔頂向中間（跨中）靠。通過(guò)定量計(jì)算，拋開(kāi)施工時(shí)的誤差、拉索的伸縮性及竣工后的監(jiān)測(cè)空檔期，其塔柱的偏位與橋面線形的變化具有較高的一致性。

5.4 主塔柱頂部的擺動(dòng)

由于受日照、索力的影響，主塔塔頂呈橢圓形軌跡運(yùn)動(dòng)?？傮w來(lái)說(shuō)，日照對(duì)塔頂?shù)摹皵[動(dòng)”影響明顯，當(dāng)太陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)，塔柱面向太陽(yáng)的部分溫度高于背向太陽(yáng)的部分，受熱脹冷縮的影響，塔頂就會(huì)向背向太陽(yáng)部分偏離。24 h跟蹤測(cè)量的結(jié)果表明，塔頂?shù)倪\(yùn)行軌跡一般滯后光線照耀方向1 h左右。這是因?yàn)樗鶞囟鹊姆逯蹬c光線照耀的時(shí)間滯后。夏天時(shí)，主塔塔頂?shù)淖畲髷[動(dòng)幅度約60 mm（橢圓的長(zhǎng)軸為南北方向，約60 mm；短軸約35 mm，東西方向）。

5.5 橋面位移

橋面橫向位移也受溫度、風(fēng)向和索力的影響，一般在±8 mm以內(nèi)波動(dòng)，呈彈性變化，對(duì)橋梁的安全尚不構(gòu)成影響。

5.6 重點(diǎn)部位的撓度

9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋因其撓度大、跨中下沉嚴(yán)重，進(jìn)行了2006年的結(jié)構(gòu)加固維修和2013年的卸載維修。通過(guò)竣工測(cè)量資料及歷次監(jiān)測(cè)資料，上述3 跨各時(shí)期的統(tǒng)計(jì)如表1～3，其中撓度取上、下游平均值。

表1 9#～10#段撓度

表3 17#～18#段撓度

5.7 橋梁維修的效果

從上述統(tǒng)計(jì)可以看出，9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)及17#～18#引橋竣工時(shí)（因只有正橋進(jìn)行了竣工測(cè)量，17#～18#引橋無(wú)撓度量化值）撓度已存在，三跨撓度是逐漸增加累計(jì)的過(guò)程。1995-07～1999-12跨中年平均沉降為24 mm以上；1999-12～2007-02年平均沉降約17 mm；2007-02～2008-02錨固張拉期間跨中略有回彈；2008-02～2013-11跨中以每年約7 mm的速率沉降；2013-11～2014-05橋面人行道卸載，各段沉降量較??；2014-05 跨中以每年2～7 mm的速率沉降。

2006年結(jié)構(gòu)維修、錨固張拉時(shí)，跨中最大約有10 mm回彈，逐步恢復(fù)到沉降，維修使原來(lái)年沉降速率17 mm降為7 mm。

2013年的橋面及附屬設(shè)施維修時(shí)，斜拉橋主跨部分回彈明顯，最大回彈58 mm，上述3跨沒(méi)有回彈，但跨中沉降速率有所降低。

綜上，2006年的大橋結(jié)構(gòu)維修對(duì)降低9#～10#、13#～14#鋼構(gòu)和17#～18#引橋跨中沉降速率效果明顯，2013年維修對(duì)主跨及邊跨的效果明顯，對(duì)上述3跨的跨中沉降有減緩效果。

6 結(jié) 語(yǔ)

在特大橋的運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中，橋梁的變形關(guān)系到橋梁的安全，變形監(jiān)測(cè)是最直接、最有效、最可靠的監(jiān)控手段（索力監(jiān)測(cè)、測(cè)試等是間接測(cè)量），變形監(jiān)測(cè)必須要有完善的方案、足夠的可靠性和精密性，應(yīng)為橋梁的運(yùn)營(yíng)管理和決策提供可信的監(jiān)測(cè)成果。目前自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是未來(lái)橋梁變形監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)，由于橋梁變形監(jiān)測(cè)屬于精密工程測(cè)量，而自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高程精度尚不足夠。尤其對(duì)于病害橋梁，對(duì)局部監(jiān)測(cè)（比如上述尋找17#～18#引橋的變形規(guī)律）要求高精度測(cè)量，因而常規(guī)精密工程測(cè)量仍是橋梁變形監(jiān)測(cè)的重要手段。

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B文章編號(hào)：1672-4623（2017）06-0001-05

10.3969/j.issn.1672-4623.2017.06.001

趙安明，正高職高級(jí)工程師，注冊(cè)測(cè)繪師，主要從事測(cè)繪技術(shù)管理及精密工程測(cè)量的研究與實(shí)施。

2017-05-08。