大型橋梁變形測量的方法及其實踐應用分析

王石壽

（廣東省長大公路工程有限公司 廣東 廣州 510620）

大型橋梁變形測量的方法及其實踐應用分析

王石壽

（廣東省長大公路工程有限公司 廣東 廣州 510620）

隨著國家經濟和科技不斷發展，我國橋梁的建設也在飛速發展，不論是在施工的規模上還是在橋梁建設的項目數量上都有了巨大的提高。對于大型橋梁的建設，更是得到了長足的發展，但是隨之而來的建設問題也開始出現，其中我們所探討的大型橋梁變形的問題就是橋梁建設和施工運行的重要問題之一，如果能夠進行有效的大型橋梁變形監測，找到積極的應對方法是保證橋梁合理運行和交通安全的重要環節。近幾年國內外對于大型橋梁的變形測量方法進行了不斷的研究深化，基本上已經能夠利用現代科學技術來進行具體的應用實踐，我們從大型橋梁的應用現狀進行概述然后對變形測量的方法進行分析，希望可以有效的解決大型橋梁的變形問題。

大型橋梁；變形測量方法；實踐應用

隨著我國城市建設的不斷發展，以及建設規模的不斷擴大，越來越多的基礎設施建設相繼建立起來，對于橋梁的建設更是朝向科學化、大型化、美觀化發展，橋梁建設是保證道路交通最大化運行的重要一環，近幾年我國相繼投入了大量的人力、物力來促進橋梁的建設，現今我國已經成功的躋身于世界橋梁建設大國的行列，并且橋梁建設逐漸向多樣化的發展。到2020年我國計劃建設各種大、中型橋梁將達到20萬座，這將大大提高我國交通運輸建設的發展，所以對于大型橋梁的建設運行中出現的問題也應該得到相關部門的突出重視，只有保證橋梁建設的安全性才能從總體上促進我國橋梁建設的發展。橋梁在運營中會受到許多方面的影響，不論是自然原因還是人為的破壞都會使橋梁產生變形，尤其在大型橋梁運營中，如果橋梁發生變形而沒有進行合理的測量將會造成更大的損失。

1　橋梁變形測量的概述

1.1橋梁變形產生的原因

橋梁產生變形的原因受到很多方面的影響，只有準確的了解和把握橋梁變形的原因才能根據具體的問題來進行正確的測量，從總體來看產生橋梁變形的原因總共有三個方面的主要內容：①自然因素的破壞，對于橋梁建設而言，橋墩的建設對其起到關鍵的支撐作用，由于橋墩的建設受到當地地質條件和水文特征的影響，所以當該地的地質條件、氣候特征、土壤特性、水文條件等發生變化之后也相應的會使橋墩產生不均勻的坍陷的現象，這樣就會使整個橋梁相應的發生傾斜變形。再者地震災害的發生，以及橋面的承載壓力和車輛和水、船等對橋梁的沖撞等都會使橋梁變形的現象發生。②橋體自身的原因，主要是指橋梁在建設施工中產生的原因，如果橋梁設計的負載量大于橋梁本身的承載量，就會造成橋梁在運行中的實際負載量增加，這樣長期以往會使橋梁產生變形。③人為因素的影響，主要是指如果在橋梁建設的前期勘測過程中出現失誤，使勘測的數據不準確就會造成橋梁在運營中出現變形，再者一些人為施工的不合理也會導致橋梁發生變形，城市道路的車輛沖撞以及車輛運行中車載規范要求不合理也會使橋梁產生壓力而變形。

1.2大型橋梁變形測量的內容

橋梁的建設種類呈現多樣化的發展趨勢，如：梁式橋、拱橋、懸索橋、斜拉橋等，因此對于不同的橋梁建設有不同的監測內容，國家《工程測量規范》（GB50026-2007）中規定，橋梁變形監測的內容要按照橋梁建設的類型來選擇，具體的如表1所示。

表1　橋梁變形監測項目

對于橋梁變形的測量需要從多方面進行分析，對產生橋梁變形原因和內容是正確實施橋梁監測的前期準備，對于整體橋梁變形測量的主要內容有五個方面：①水平位移測量，是對橋梁的整個平面進行測量，測量隨著時間的變化橋梁產生水平位移的狀況和數值，建立起水平位移前后的平面坐標。②豎直位移測量，主要是對橋梁的橋墩進行測量，測量其在一定的時間內發生垂直沉降的的狀況，通常也被稱為沉降觀測或者沉陷觀測。③撓度測量，是指對橋梁的整體在水平方向或者豎直方向的彎曲度進行測量。例如：橋的梁部會在中間發生向下彎曲的現象。④傾斜測量，主要是指對橋梁的整體的前后傾斜度進行監測，如果橋梁產生傾斜的現象則會出現橋梁變形。⑤裂縫測量，主要是指對橋體的橋面以及橋墩出現裂縫的現象的測量。由于大體積混凝土容易出現裂縫，并且受到氣候和溫度的變化的影響，就會使橋梁產生裂縫的現象而變形。

1.3橋梁測量的精度確定

對于大型的橋梁進行變形測量的主要目的是測量橋梁變形的最大量值是否超出了橋梁設計所允許變形的量值，并根據相關數據來分析橋梁變形的規律，因此對于橋梁測量的數值精度的確定顯得非常必要，我們取橋梁變形精度量值取最大允許變形量值的10%進行測量，當多個必要的精度共同存在時，要選擇最高的精度來確定相應的精度等級。具體的如表2所示。

表2　變形測量等級劃分及精確度指標

2　大型橋梁變形監測的方法和實踐應用分析

對于橋梁變形測量的方法存在著多樣性的原理，其中最主要的有大地測量的方法、攝影測量的方法以及一些較為特殊的測量方法，比如激光準直測量的方法和GPS定位系統的測量方法等。其中大地測量的方法仍然是橋梁變形測量中最常用的方法。隨著科學技術的不斷提高GPS技術和激光掃描技術相繼的得到了廣泛的應用，我們主要分為一般的測量方法和高技術運用的測量方法進行探析。具體如下：

2.1一般的測量方法

在橋梁變形測量的實踐方法運用上，常規的方法就是大地測量的方法，這種較為傳統的方法是根據測角、水準、側邊等相應的技術方法來測量橋梁的變形量，該種方法有眾多的研究理論和方法的支持，研究成本較小，測量數據可靠的優勢，但該方法勞動強度大，不能應用于大型的施工建筑的自動化監測因此不能很好的應用到大型橋梁變形監測中。

2.2GPS方法在大型橋梁變形測量中的應用

GPS作為新興的技術已經在很多領域內得到了具體的應用，并且隨著其應用方法和設備的逐漸發展和完善也將逐步的擴展到更多的領域中去，運用GPS定位監測系統可以很好的解決原始方法不能對大型橋梁變形進行實時監測的缺陷。其中GPS定位系統在變形監測的應用理論如下：①應用于地球動力學，地球動力學主要的研究方向是對地球運動的狀態和影響進行分析，GPS的主要作用是可以精確的測定板塊的運動速度和監測區域性的地殼運動等力學現象。具體的應用到大型橋梁變形測量中，可以對橋梁橋墩受地質和土壤的運動影響區域和程度進行監測，促進監測工作的合理運行。②應用于災害監測和預報，GPS定位系統可以對橋梁建設的四周進行災害的預報和監測，如地面沉降的問題、滑坡和泥石流運動的問題、水文沖刷的力度問題等?，F今GPS定位應用到橋梁變形監測的主要模式是GPS RTK模式，即載波相位的實時動態差分定位技術。

2.3大型橋梁變形測量的實踐應用分析

我們主要以東海大橋為例，東海大橋是我國上海深水港區的一期工程的重要配套工程，橋梁主要是斜拉橋的類型，全程總長為31km，分別有2.3km的路上段建設和并且在兩個小島之間有3.5km的港橋兩階段，為我國海上運輸作出了重要的貢獻，東海大橋的主要運用現代傳感器和相關通信技術對大橋運營的安全進行全方位的監測控制，對大橋的橋梁變形進行了科學合理的分析，使用了較為現今的GPS定位方法來進行橋梁的測量?，F今東海大橋的變形測量已經建立了相應的檢測單元和數據傳輸、控制、管理體系。形成了較為完善的變形監測系統，其中檢測單元的建設主要以GPS衛星為主，數據監測和控制中心主要應用GPSensor軟件來進行數據的處理和分析，已經基本實現了對橋梁變形的實時監測。

3　結語

在國家經濟和科學技術的不斷帶動下。橋梁的建設將會逐漸向大型化發展，橋梁的病害監測技術也將得到重大的提升，在未來的橋梁建設中橋梁的結構將呈現更加輕巧的趨勢，橋梁的負載量也將呈現逐漸增大的趨勢，這都會使橋梁變形發生的幾率增加，所以有效的對橋梁變形進行監測，并運用科學高校的方法來進行變形測量，將成為相關人士不斷取研究的問題。傳統的變形監測的方法已經不能適應橋梁變形測量的要求，所以我們應該充分的利用GPS定位技術，實現橋梁變形監測的自動化，對橋梁變形實施全方位的監測來提高大型橋梁的安全運營，從而從整體上帶動我國大型橋梁的建設和發展。

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[2]谷川.高精度變形測量技術與數據處理方法[D].同濟大學土木工程學院，2008.

[3]姚海敏.大型橋梁結構變形監測應用研究[D].中國地質大學（北京），2009.

[4]孫占衛.大跨徑橋梁GPS位移監測系統設計概述[J].交通世界，2011（9）：108～109.

U442

A

1673-0038（2015）18-0232-02

2015-4-13

王石壽（1982-），男，中級工程師，本科，主要從事橋梁道路工程測量工作。