大型桥梁结构变形监测应用研究

大型桥梁结构变形监测应用研究

发表时间：2019-02-22T15:32:05.733Z 来源：《防护工程》2018年第33期作者：韩显松[导读] 在空间域和时间域中以及在各种荷载的作用下，物体发生形状、大小以及位置上的变化称为变形。在工程界中，变形是普遍存在的，在一定范围内的变形是可接受的。

吉林市市政设施管理中心吉林吉林 132011

摘要：在空间域和时间域中以及在各种荷载的作用下，物体发生形状、大小以及位置上的变化称为变形。在工程界中，变形是普遍存在的，在一定范围内的变形是可接受的。但若结构的变形超过允许值，将会给工程带来巨大的灾害。所以，本文对大型桥梁结构变形监测应用进行研究。

关键词：大型桥梁；变形监测；应用研究

一、大型桥梁变形监测

1、桥梁墩台的变形监测

桥梁墩台的变形监测包括墩台的垂直位移监测和水平位移监测。墩台的垂直位移监测主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直于桥轴线方向）的倾斜监测。各墩台在上、下游的水平位移监测称为横向位移监测，各墩台沿桥轴线方向的水平位移监测称为纵向监测。

2、塔柱变形监测

斜拉桥、悬索桥须重点关注塔柱变形监测，塔柱变形监测包括塔柱顶部水平位移监测、塔柱整体倾斜监测、塔柱体挠度监测以及塔柱体神缩量监测。

3、桥面变形监测

桥面变形监测包括桥面挠度监测以及桥面水平位移监测。桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况，桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的内部应力状态。过大的桥面线形变化不但影响行车的安全，而且对桥梁的使用寿命有直接的影响。桥梁水平位移主要是指垂直于桥轴线方向的水平位移，桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载（风、日照、车辆等）引起。

二、变形监测技术内容概述及监测方法分析

1、变形监测技术内容概述

变形监测技术的本质便是测量，主要是利用监测技术对被监测的桥梁对象所存在的位置空间进行准确定位，还可以利用变形监测技术对桥梁内部结构形态随时间推移发生的变化规律进行研究，从而使得在桥梁工程施工过程中，可以根据监测数据进行合理安排，为施工质量提供保障。因此，在桥梁监测中利用变形监测技术可以确保工程项目的整体质量。变形监测技术能对桥梁工程项目的安全性进行客观的分析与评价，将其参数、设计进行合理设置，同时还可以根据施工质量，对桥梁的变形特点做出分析，通过预估的方式对桥梁变形进行预报。桥梁变形监测的主要方法便是利用工程测量的相关知识以及先进的测量手段，借助精密的测量仪器、设备，在桥梁水平、垂直的两个方向，对其变形的程度进行定期、不定期的监测，从而对桥梁的整体性能进行判断。

2、变形监测技术方法分析

在变形监测技术中主要有以下几种方法：第一，大地测量法。大地测量法属于变形监测技术中比较传统的监测方法，其主要是利用桥梁的测边角与水准网作为主要方式，对桥梁的变形情况进行分析。这种监测方法已经被应用多年时间，技术发展得较为成熟，且测量准确度较高、成本较低。但极易受到天气等各方面因素的影响，利用人工进行操作，使得劳动强度较大[2]。第二，摄影监测法。这种监测方法主要是基于地面摄影的测量办法，可以将其利用在距离较小、范围较小、高度较低的范围内进行监测，如对大型桥梁利用这种监测方法，则会出现分辨率较低的情况，从而使得监测范围受到严重限制。第三，GPS变形监测法。这种方法是近几年来新兴的监测技术，主要是采用平面控制网布设、基准站布设等步骤，可为大型桥梁工程提供动静结合的持续监测，在降低劳动强度的同时，还能降低施工成本，却可大幅提升监测结果的准确性。

三、变形监测技术在桥梁检测中的工作原理分析

1、对桥梁沉降进行监测

在对桥梁进行沉降监测的过程中，主要是对垂直方向进行上下位移的测量工作。在对桥梁沉降情况进行监测的过程中，应遵循以下几点原则：（1）要确保基准点、工作基点、观测点的点位呈现被固定状态。（2）在监测过程中，利用各种仪器、设备的时候应将其进行固定。（3）在进行同一对象的监测过程中，监测人员要尽量保持不变，可避免测量发生错误。（4）要确保监测环境的前后尽量一致状态。（5）在对桥梁进行监测过程中，应选取一致的监测路线、镜位、流程、办法。在对桥梁进行沉降监测过程中，涵盖多个操作程序，例如：在桥梁上设置沉降监测点、测量网等，在进行现场监测时，通常会选取闭合水准路线、附和水准路线两种方法。可利用精确度较高的水准测量以期对观测网的沉降位置进行观察。如果对跨河的桥梁进行沉降监测时，便只能选用闭合水准路线测量法进行监测。在进行实际测量的过程中，应将测量仪器安置在桥台上，同时可将前后两个桥台当作观测点进行监测。

2、对桥梁承台水平进行监测

桥梁承台水平监测工作主要是对桥梁承台水平的位移进行测量，并对水平位移基准网实施观测，同时还要对水平位移的观测点实施测量。在进行承台水平监测工作的过程中，首先便要将基准控制网进行合理设置，通常来讲，可将基准线条数之间存在的差异分为两种类型：第一，对只设定一条基准线的桥梁实施监测。在这种情况下，只需要对基准点之间的距离进行测量即可，但却要建立校核点，才能确保基准线在监测过程中的稳定性。第二，对设定多条基准线的桥梁进行监测。基于这种情况，要对第一种类型的全部检核进行实施，还要将相邻基准点之间的距离与角度进行测量。四、变形监测技术在桥梁监测中的应用策略

1、桥梁沉降监测

在对其进行沉降监测的过程中，要先将沉降观测点、观测网设置完成。在该工程项目中已经将全部的沉降观测点设置完成。其中出现损坏的部分则要重新设置，同时要结合桥梁的整体实际运行状况在其桥墩底部进行补充设置。选用闭合水准路线、符合水准路线对观测网进行设置。与此同時，还将四等要求作为标准，对观测点的精确度进行了严格控制，观测网则按照三等水准的要求执行。接下来便开始进行沉降监测工作，主要选用了精度较高的水准仪。在该文工程中利用的是DINI12型号的高精度数字水准仪，在正式使用之前对其进行了校正。在实际进行沉降监测的过程中，除了要遵循上述的几项原则之外，还要对路线、人员、仪器进行固定。在开始监测之前要对工作基点进行严格检查，确保其可靠性，然后便可以正式开始沉降监测工作。

2、承台水平监测

在对该桥梁进行承台水平监测的过程中，主要选用的测量仪器是TCA2003型号的全站仪。主要是由于在控制点的位置并没有使用强制对中装置，因此无法满足二等平面位移监测的准确度要求。最终选择了埋设观测墩的方法对这一问题进行了解决。在对观测点以及基线夹角进行监测的过程中，主要选用的是方向观测法，在监测之后将各个观测点的坐标进行计算，并将结果与第一期互相进行比较。

3、监测结果分析

由于受到各种外界因素的影响，在最终得到的监测数据中可能会存在一定的误差。因此，便需要对监测得到的数据进行检核，才能最大程度减小误差对最终桥梁变形分析的影响。通常来说，可采用野外粗检查、室内细检核的方法等。

结语：

变形监测技术是确保桥梁工程项目整体安全的重要技术，只有将这种技术不断完善、优化，才能在桥梁监测中更加灵活的应用。但在实际监测过程中，还会受到施工实际情况、天气变化、气候条件等多种因素影响，因此只有将变形监测技术更加充分、灵活的掌握，才能确保桥梁工程项目的整体安全，避免在使用过程中由于变形问题对人们的生命财产安全造成危害。

参考文献：

[1]方仕明.变形监测技术在桥梁监测中应用的价值研究[J].科技展望，2017（4）：144.

[2]陈泉.变形监测技术在桥梁监测中的应用[J].黑龙江交通科技，2016（7）：84-85.

[3]靳洁.变形监测技术在桥梁监测中的应用研究[J].信息化建设，2016（4）：150.