陳宇昊，楊德寶

（1.沈陽(yáng)建筑大學(xué)，遼寧沈陽(yáng) 110011；2．沈陽(yáng)地鐵集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110011）

近年來，我國(guó)橋梁工程規(guī)模及數(shù)量都在不斷增加，對(duì)其安全性能也提出更高的要求。在橋梁施工過程中加強(qiáng)其變形監(jiān)測(cè)，確保整個(gè)橋梁工程的安全。

1 概述

幾十年以來，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平發(fā)生了翻天覆地的變化，不管是城市還是鄉(xiāng)村的面貌都是日新月異，尤其是一直在完善的高鐵和高速公路，把大山都征服了，不斷地拉進(jìn)人們的距離，同時(shí)也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為基礎(chǔ)設(shè)施的橋梁建設(shè)發(fā)展的勢(shì)頭也是大好。說起橋梁來，通常都會(huì)工程量特別大，修建的整個(gè)過程會(huì)有很多不能控制的自然因素，后期承受的負(fù)載量也是非常復(fù)雜，這些都有可能會(huì)造成橋梁使用過程中產(chǎn)生安全隱患。不過隨著現(xiàn)在新興技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁的建設(shè)不再是單一的模式，受力的方式也都變得多種多樣。很大規(guī)模的橋梁在社會(huì)角色中就相當(dāng)于是一座大型的城市建筑物，這樣的建筑物要是發(fā)生安全責(zé)任事故，就不僅是損害了一部分群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，還會(huì)引發(fā)社會(huì)動(dòng)亂。對(duì)于這樣有可能發(fā)生重大風(fēng)險(xiǎn)的橋梁建筑的防范措施，重點(diǎn)就是突發(fā)事故的后續(xù)處理上，有關(guān)部門要制定好應(yīng)對(duì)方案。要定期查看橋梁的沉降。撓度還有空間變位等數(shù)據(jù)變化情況，都是對(duì)橋梁安全的預(yù)防措施。

2 變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在橋梁監(jiān)測(cè)當(dāng)中的原理

2.1 對(duì)橋梁的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)

在對(duì)橋梁的沉降狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控期間，重點(diǎn)需要以垂直的方式來監(jiān)控對(duì)象的移動(dòng)勤快情況。在開展具體監(jiān)控工作期間，必須確保監(jiān)控點(diǎn)以及基準(zhǔn)點(diǎn)等有關(guān)的電位始終處在不變的情況下，另外還必須確保各種設(shè)備處在不變的方位上。如果是對(duì)同一對(duì)象實(shí)施監(jiān)控工作時(shí)，有關(guān)監(jiān)測(cè)工人應(yīng)該堅(jiān)持不動(dòng)，以防監(jiān)控成果出現(xiàn)誤差。此外，還需要確保監(jiān)控境況維持不變的狀態(tài)。工作人員在監(jiān)控橋梁期間，需要對(duì)選取的方案和路線進(jìn)行統(tǒng)一化。就橋梁沉降問題的實(shí)際監(jiān)控工作來講，會(huì)涉及很多步驟，在展開實(shí)地量測(cè)工作期間，通常會(huì)采用附和水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線兩個(gè)模式?？衫镁珳?zhǔn)度較高的方式來進(jìn)行量測(cè)工作，以助于對(duì)觀測(cè)網(wǎng)的下沉方位實(shí)施精準(zhǔn)的量測(cè)。

2.2 對(duì)橋梁承臺(tái)水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)

想要對(duì)橋梁承臺(tái)的水平移動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，就需要對(duì)橋梁承臺(tái)進(jìn)行水平監(jiān)控活動(dòng)，這樣還能夠監(jiān)測(cè)出水平移動(dòng)的基準(zhǔn)網(wǎng)。在檢測(cè)活動(dòng)進(jìn)行期間，必須首先對(duì)基準(zhǔn)控制網(wǎng)實(shí)施有效設(shè)定，通常來講，基準(zhǔn)線的個(gè)數(shù)都會(huì)存有一些差別，可把其分成兩大類：①將基準(zhǔn)線的數(shù)量設(shè)置為一個(gè)，從而對(duì)橋梁的整體實(shí)施檢測(cè)。在此種狀態(tài)下，有關(guān)工人只要對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)間的長(zhǎng)距開展量測(cè)工作就可以了，不過還需要事先定制對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)點(diǎn)；②將基準(zhǔn)線的數(shù)量設(shè)定為多個(gè)，在實(shí)施具體的量測(cè)工作以前，需要對(duì)臨近基準(zhǔn)點(diǎn)間的角度與長(zhǎng)距實(shí)施量測(cè)。

3 能夠監(jiān)測(cè)到橋梁變形的方法

3.1 橋梁大地角度距離變化測(cè)量法

橋梁大地角度距離變化測(cè)量法是目前被廣泛運(yùn)用的測(cè)量橋梁變形情況的方法之一，它的主要原理就是監(jiān)測(cè)橋梁和大地各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的角度、距離，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水平位移和垂直位移，也就是坐標(biāo)，然后對(duì)得出的數(shù)據(jù)與橋梁投入使用之前的數(shù)據(jù)相互比較，得出結(jié)論看橋梁變化情況有，有沒有超出國(guó)家橋梁安全指標(biāo)范圍。這種方法有點(diǎn)特別突出，使用上也比較靈活，成本比較低，使用的范圍自然就會(huì)廣泛一點(diǎn)。就現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)的使用中，測(cè)量?jī)x器使用了光學(xué)測(cè)量?jī)x器和電子測(cè)量?jī)x器，實(shí)際測(cè)量中基準(zhǔn)點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)的數(shù)據(jù)通常都會(huì)存在很大的人為誤差。這種方法的使用還是很有效果的，當(dāng)然使用過程中也還是存在一些不完善的地方的。

3.2 近景拍攝立體化處理的測(cè)量方法

橋梁變形的管理方法中，使用不可量的攝像機(jī)和可以測(cè)量的攝像機(jī)，近距離得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的影像數(shù)據(jù)，然后使用專門的圖像編輯APP，得到專業(yè)的立體化的影像，使用上共線方程的方法，能夠修正誤差，這樣的話，我們就獲得了監(jiān)測(cè)點(diǎn)的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。近景拍攝立體化處理方法也是常用的測(cè)量橋梁變形的方法之一。通過定期或者不定時(shí)的對(duì)橋梁的變形方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，然后根據(jù)所得到的資料進(jìn)行反推演算，得出不同時(shí)間所監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況，根據(jù)數(shù)據(jù)來了解橋梁有沒有存在變形的狀況。不過在這種方法的使用過程中，需要相關(guān)工作人員工作中要避免數(shù)據(jù)測(cè)量受到外界的影響，得出的數(shù)據(jù)也精確無誤。通常情況下，橋梁近景拍攝立體化處理的方法在使用的時(shí)候，一般都要機(jī)器設(shè)備進(jìn)行校正處理，舉個(gè)例子，就比如主監(jiān)測(cè)點(diǎn)和主距離、光學(xué)上的變形系數(shù)，相框數(shù)據(jù)坐標(biāo)等等。

3.3 物理測(cè)量法和定位技術(shù)法

物理測(cè)量法，又叫做物理探測(cè)技術(shù)，是在地球上進(jìn)行物理學(xué)勘探方法的簡(jiǎn)稱，也是使用非常廣泛的可以進(jìn)行橋梁變形監(jiān)測(cè)的方法之一。在具體的測(cè)量應(yīng)用中，一般使用物理學(xué)原理的傳感器來進(jìn)行監(jiān)測(cè)，像是水平檢測(cè)儀，傾斜測(cè)量?jī)x，溫度傳感器等，并且還要考慮到濕度傳感器，溫度傳感器。味道傳感器等外界儀器所帶來的的變形。和其他監(jiān)測(cè)方法不同的是，物理測(cè)量法可以檢測(cè)到橋梁的局部的變化情況。在橋梁局部的變化過程中，首先把傳感器固定在指定測(cè)量的位置，因?yàn)樗莒`活，能很好地適應(yīng)各種野外環(huán)境的影響，然后連好線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這種傳感器可以檢測(cè)到橋梁的比較局部的變形情況，不能得到完整的橋梁變形數(shù)據(jù)，所以這種檢測(cè)方法需要和第一種方法結(jié)合起來使用。

3.4 大地測(cè)量法

在對(duì)橋梁的形變狀況進(jìn)行檢測(cè)工作時(shí)，最為常用的方式就是大地測(cè)量法，其操作原理為經(jīng)過對(duì)各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)間的長(zhǎng)距與角度進(jìn)行檢測(cè)，獲得檢測(cè)點(diǎn)的位置，進(jìn)而明確檢測(cè)點(diǎn)垂直與水平的移動(dòng)情況，然后針對(duì)量測(cè)到的參數(shù)展開研究，明確橋梁形變情況和國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是不是相適應(yīng)的。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是非常明顯的，具有較高的靈活性，所需投放的資金也不高，在對(duì)橋梁進(jìn)行檢測(cè)工作中使用的非常普遍。但是按照當(dāng)前的檢測(cè)技術(shù)來講，這種方式重點(diǎn)會(huì)用到光學(xué)和電子測(cè)量設(shè)備，在量測(cè)期間所得基準(zhǔn)點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)間的參數(shù)存有比較高的差異。所以，利用一般測(cè)量方式針對(duì)整個(gè)橋梁的形變狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)工作的效果會(huì)更好，但是如果用在橋梁局部形變檢測(cè)工作中收到的效果則會(huì)比較差。

4 變形監(jiān)測(cè)方法的監(jiān)測(cè)內(nèi)容

4.1 沉降情況的監(jiān)督和測(cè)量

在對(duì)橋梁工程使用情況的監(jiān)測(cè)中，工作人員需要按照橋梁的實(shí)際使用情況，監(jiān)測(cè)好橋梁的沉降情況。因?yàn)闃蛄憾季哂胁煌Y(jié)構(gòu)的差異地方，所以為了確保監(jiān)測(cè)結(jié)果可靠有用，需要工作人員科學(xué)地判斷沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，科學(xué)地選擇監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)置。除此以外，沉降監(jiān)測(cè)還要結(jié)合橋梁的實(shí)際使用情況，在閉合性的水準(zhǔn)路線中，在復(fù)合性的水準(zhǔn)中，都一定要確保橋墩底端的補(bǔ)充設(shè)置。在對(duì)橋梁數(shù)據(jù)的檢測(cè)中，要選取統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保監(jiān)測(cè)到的沉降數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。在沉降的監(jiān)測(cè)工作中，能夠提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度的方法之一就是使用高溫度水準(zhǔn)儀。

4.2 撓度情況的監(jiān)督和測(cè)量

橋梁的撓度情況是橋梁質(zhì)量保證的重要數(shù)據(jù)指標(biāo)之一，通常都是使用精準(zhǔn)度非常高的精密儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。變形指的是在荷載情況下，其他很多因素都會(huì)橋面的豎向變形，讓大家不能接受。雖然橋梁的擾度情況變形在很多情況下都不是由于橋梁的承載能力不行引發(fā)的，不過非常大的撓度還是會(huì)形成橋梁裂縫的，會(huì)影響到的橋梁的實(shí)際效用的發(fā)揮。還有就是，大型的標(biāo)志性建筑物，非常大的撓度會(huì)造成社會(huì)恐慌。作為重要的控制性建筑物，過大的擾度變形也可能引起社會(huì)的心理恐慌。

4.3 空間變位的情況

由于在戶外橋梁承載的受荷通常都是復(fù)雜多變的，在很多荷載扎堆出現(xiàn)的時(shí)候，橋梁的變形就不能簡(jiǎn)單的借助理論知識(shí)來解釋，這時(shí)候是需要有針對(duì)性的定位裝置來對(duì)橋梁的復(fù)雜情況實(shí)行定時(shí)以及不定時(shí)的監(jiān)測(cè)。橋梁的空間變位也是橋梁變形的情形之一，橋梁的空間變?yōu)樽冃螘?huì)引發(fā)一連串的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的變化，主要受力材料的變形造成橋梁不穩(wěn)定的狀況產(chǎn)生，另外，也要對(duì)橋梁水平方面的變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也就是橋梁的水平方向的位移，主要就是運(yùn)用水平位移網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)法和水平變形觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的方法。

4.4 監(jiān)測(cè)結(jié)果的研究

在監(jiān)測(cè)橋梁的變形情況時(shí)，各種檢測(cè)方法都有自己的優(yōu)勢(shì)所在，監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)也是多種多樣的，而且都會(huì)受到自然環(huán)境方面，人為方面的諸多干預(yù)，就會(huì)讓監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)受到一定程度的影響。所以，工作人員在監(jiān)測(cè)橋梁變形數(shù)據(jù)的同時(shí)，要采取必要的預(yù)防措施，監(jiān)測(cè)好橋梁變形監(jiān)測(cè)的全過程。不讓外界因素影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一段時(shí)間的變形監(jiān)測(cè)工作任務(wù)完成之后，工作人員要把監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)和原有距離時(shí)間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效。大多數(shù)時(shí)候，是運(yùn)用室內(nèi)詳細(xì)檢測(cè)法和野外檢查法相結(jié)合，分析橋梁的變形數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)有變形監(jiān)測(cè)技術(shù)在橋梁服役過程中可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)量橋梁基礎(chǔ)沉降、撓度及空間變位等指標(biāo)，使橋梁安全狀況得到直接客觀反映。由于橋梁變形監(jiān)測(cè)的重要性，對(duì)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)及裝備進(jìn)行深度研發(fā)，可使橋梁監(jiān)測(cè)提高實(shí)時(shí)準(zhǔn)確性，橋梁安全性、穩(wěn)定性得到有效保證。