桥梁工程变形监测方案

桥梁工程变形监测方案

一、概述

自1990年代初以来，我国如雨后春笋般涌现出斜拉桥、悬索桥等大型桥梁。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高、主跨灵活。在此类桥梁的施工测量中，人们对动态施工测量进行了一些研究，积累了一些经验。如何对其柔性结构和动态特性进行监控，是人们在建成通车过程中非常关心的另一个问题。虽然一些桥梁建立了“桥梁健康系统”来了解结构内部物理量的变化，但对于了解桥梁结构内力的变化和分析变形原因，无疑具有非常重要的作用。但是，要真正达到桥梁安全监测的目的，了解桥梁的变化，就需要及时测量其几何量的变化和大小。因此，在建立“桥梁卫生系统”的同时，还需要研究利用大地测量原理和各种专用工程测量仪器和方法，建立大跨度桥梁监测体系。

2、变形监测内容

根据我国最新发布的《公路技术养护规范》中的相关规定和要求，以及塔柱高度高、跨度大、主跨柔性梁的大跨度桥梁的特点，主要内容桥梁工程变形监测与观测包括：

1）桥墩沉降观测、桥面线形及挠度观测、主梁横向水平位移观测、高塔柱摆动观测；

2）为进行上述项目的测量，还需要建立相应的水平位移基准网和沉降基准网进行观测。

三、系统布局

1）桥墩沉降及桥面线形观察点布置

墩（台）沉降观测点总则设置在与墩（台）顶面相对应的桥面上；桥面线形及挠度观测点设置在主梁上。对于大跨度斜拉截面，直线观测点也对应斜拉索的锚固点；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉降和直线观测点相同。

2）塔摆动观测点布置

塔柱摆动观测点设置在主塔上柱顶部和上梁顶面上方约1.5m的上柱侧壁上，每柱2个点。

3）水平位移监测参考点布置

水平位移观测基准网应结合桥梁两侧的地形地质条件及其他建筑物的分布情况、水平位移观测点的布置和观测方法、基准网的观测方法等确定。 .在桥面中，以桥墩水平位移观测点为工作基点，用它们来测量桥面观测点的水平位移。

4) 垂直位移监测参考网布局

为了方便观察和使用，岸上的平面参考点总则都包含在垂直位移参考网中，同时在相对稳定的地方应增加深埋参考点作为参考点，即监测桥梁垂直位移的基准；标高系统应设置在跨越河流水平线的河流两侧的基准点之间。

4. 结果的方法和准确性

1) GPS定位系统测量平面参考网络

为满足变形观测的技术要求，考虑到基准网格边长差异较大，基准网格边长相对精度应达到5mm不小于1/120,000的双控精度指标边长误

差小于±。对于桥面，很难看到所有的桥面和参考点，因此可以使用GPS定位系统进行测量。为不中断观测期间的交通，避免因车辆经过而造成仪器抖动，干扰GPS接收机的信号接收，应在桥面基点设置观测周期。安排在夜间作业，尽可能满足静态作业条件，提高观测精度。

2）精密水准建立高程基准网和沉降观测

高程基准网及桥面沉降观测按《国家一、二级水准标准》二级技术规程的要求实施。竖向位移基准网点、桥面沉降点、过河标高线形成多条环线。高程基准网的观测使用精度等级；对于高程基准网中的跨河水位测量，可以采用三角高程测量方法，同时使用两个精密全站仪对相反方向进行观测。

3) 全站仪坐标法观测横向水平位移

众所周知，线性建筑物的水平位移常采用参考线法来观察，其本质是测量垂直于参考线方向的偏差值。为充分发挥现代全站仪的优势，桥面水平位移观测可采用类似于参考线法原理的坐标法，直接测量观测点的横坐标。武汉长江二桥采用这种方法观察横向水平位移。对全桥136个观测点的结果进行统计分析，得到Y坐标的精度，没有考虑视线长度不等对Y坐标精度的影响。为±，远高于0.48mm桥梁监测技术中的精度要求（±）。3mm

4）智能全站仪（测量机器人）测量高塔的摆动

可使用最先进的智能全站仪TCA2003观察塔的摆动，标称精度为0.5"，±（ 1mm+1×10-6D），可自动寻找并准确瞄准目标，自动确定测站点。到目标点的距离、水平方向值和天顶距离、3维坐标计算并记录在内置

模块或计算机中，由于不需要人工瞄准、读取和计算，因此有利于消除人为误差的影响，减少记录。计算出错的概率，特别是在夜间，不需要点亮标志。仪器每次观测记录一个目标点不超过7s，4个只记录一个目标点30s每点测量轮次。总则在一个观察周期内不会超过10个点。5分钟，它的观察速度是人类无法比拟的。

武汉长江二桥用这种方法测量高塔的摆动。为了评估该方法的准确性，利用夜间交通流量较小的观测结果进行了统计分析。按照桥面水平位移观测统计分析方法，对视线长度为800m的观测点，根据夜间6个时段的观测数据进行统计分析计算，得到mx=0.034mm和my= 0.61mm，说明该方法具有较高的精度。，可满足塔动态观测的精度要求。

5、结果分析

观测结果的整理和分析主要包括：各期观测后计算的参考点坐标、高程和变化；桥墩、桥面沉降、直线点观测点的高程和变化； Y坐标和桥面水平位移观测点的变化。横向位移。根据这些变形量绘制相应的变形曲线。

6.南京长江二桥变形监测实例

1) 项目概况

南京长江二桥是国家“九五”重点建设项目。位于今南京长江11公里大桥下游21.337公里。其中：Nancha Bridge是一座钢盒木梁缆线固定的桥梁，长度2938米为1000000000000000000000000000000000元628米，桥梁的跨度是“中国的第一座，是世界上的第三个”，当时它正在建造时类似的桥梁类型中；北柴大桥是钢筋混凝土预应力连

续桥。箱梁桥，桥长2172米，主跨3× 165米，跨度国内领先。还有立交4座，特大桥4座，跨线大桥6座。大桥设计标准为双向六车道高速公路；设计速度为100公里每小时；设计负荷为蒸汽-超过20，悬挂-120；路基宽33.5米，桥面宽32米（不包括斜拉锚固区）。全线配备监控、通讯、收费、照明、动静态称重系统，以及南支主桥、南支桥公园、八卦洲服务区的景观照明。

为建立南京长江二桥沿线构筑物的完整线形定位基准，监测南岔桥、北岔桥、八卦洲引路（软土地基）等重要路段和桥墩的位移，为未来桥梁养护验收等待工作留下初步数据，就要对南京长江二桥的变形进行监测。

2) 监测内容和方法

(1) 塔和基础

对于索塔，主要监测塔基位移（三维）和塔顶水平变化（二维）。南岔大桥塔基础位移监测点设置在9m立面的塔柱上，塔顶水平变化监测点设置在塔顶柱上，上、下游塔和塔的南北两侧各设置一个测点。如图 13-1 所示。南北塔共布置17个监测点，其中北塔9个；北槎大桥在江中22#、23#、24#、25#四个墩台上设置基础位移监测点。每个桥墩的上、下游墩柱各布置一个点，共8个点，这些点也设置在近似9m标高平面上，如图13-2所示。

每三个月观察一次塔架和底座的位移。测量采用瑞士徕卡高精度TC2003全站仪，采用3D前向相交法进行四轮角度观测。观察方法如图13-1 和图 13-2 所示。南、北支桥均以建成时恢复的一级控制网为基