南昌新八一大桥变形监测基础数据的建立

1、南昌新八一大桥变形监测基础数据的建立陈巍巍 王挺（江西省煤田地质局测绘大队 江西南昌 330001）摘 要 南昌新八一大桥为双塔斜拉桥，是南昌主城区内连接赣江南北两岸的主要通道之一。本文论述了该桥主塔基础、塔柱和桥面变形监测的精度设计、作业方法及变形监测基础数据的建立。关键词 变形监测；基准点；观测点；塔柱一、 工程概况南昌新八一大桥位于南昌市区中心地带，南昌旧八一大桥上游约50米处，于1997年9月29日建成，是跨越赣江的一座特大桥梁，大桥由主桥，南、北引桥三部份组成，总长1040米。桥面宽度主孔全宽28米,副孔宽26米，主桥主孔采用双独塔跨度2160米斜拉桥,主塔采用H型,塔高103米,拉

2、索采用交叉锚固方式;斜拉索采用双索面、扇型密索布置。为了保障南昌市八一大桥运营过程中的安全，为大桥采取维修处理措施和养护提供依据，每年定期对大桥进行变形监测。监测的目的是为了了解八一大桥在运营过程中变形值的大小是否在设计允许的范围内。变形监测的时间选在冬季的最低气温附近，即每年的二月份。除塔柱的水平位移监测在白天进行外，大桥桥面的水平位移和垂直位移监测则安排在夜间中断交通后进行。 观测精度：水平位移观测精度10mm 垂直位移观测精度5 mm二、 变形监测的实施 1、基准点、观测点的布设经过实地踏勘，垂直位移观测点沿大桥桥面人行道内侧道缘石布设，每2根斜拉杆及每个桥墩处各布设1个，共74个，分别

3、在大桥两侧（南北向）对称布置，他们的沉降量能全面反映出大桥桥面的沉降特点。同时在74个点中有目的性的选择30个点进行水平位移观测来监测大桥桥面的水平位移。在大桥昌北桥头合适的位置选择三个固定点作为大桥水平位移和垂直位移基准点，基准点的选择以通视条件良好，稳定和易保存为条件，标石是采用80X80X100CM的混凝土浇铸，中间镶嵌不锈钢标志。 观测点标志示意图 基准点点之记2、基准点的观测基准点的选择的目的是为大桥桥面的水平位移与垂直位移提供已知数据，便于日后计算出桥面变形的绝对值。为了保证基准点数据的可靠性，在每次变形观测前，都要对基准点平面位置和高程进行观测来检查其稳定性。水平位移按国家二等导

4、线测量规范实施，垂直位移按二等水准测量规范执行。另外：从第二次变形监测开始，都应对三个基准点进行平面位置和高程进行检测。基准点的平面和高程系均为独立的。3、水平位移的监测桥面水平位移监测点共30个,采用尼康1级全站仪进行二等闭合导线施测。具体技术要求参考国家三角测量和精密导线测量规范。为了减弱对中误差对测角量距的影响，在导线测量中采用三联脚架法。为了确保变形监测达到设计方案的精度要求，在观测实施前对导线最弱点进行了精度估算。 导线最弱点精度估算公式：另：若测角精度放宽至2秒级，则精度变成为8.3mm 。公式说明：n 为测站数，S为导线长度，按两倍大桥长度考虑。(公式来源参见：P195数字测图原

5、理与方法潘正风、杨正尧等编 武汉大学出版社 2004年8月)由于大桥变形监测的特殊性，即仅在桥面一端存在独立已知数据的情况下，为了提高变形监测成果的精度，变形监测分两个步骤进行：（1）在桥头一定位置处，利用基准点A1，B1，先精确测定引桥上一过渡点TP1（测角四个测回，对向测边四个测回），与A1、B1同时构成后续计算的起算点。然后在桥面一定位置设置主要控制点TP2，TP3，TP4。用TP1 TP4及大桥南面平面位移监测点构成监测主网，在其精度满足要求的前提下，用得到的TP2，TP3，TP4的坐标值，兼作桥北面变形监测的基准点。（2）为了提高观测内部附合精度，以TP2，TP3等做为监测南15，北

6、8北15的基准点；以A01，TP1，TP2，TP3做为监测北1北7的基准点。经测量后，点位中误差最大的点为南1，为0.77cm, 最小的点为北8，为0.22cm 4、垂直位移的监测大桥桥面的人行道两侧共布设74个垂直位移观测点，采用徕卡DNA03型电子水准仪（精度为0.3mm/KM）进行二等闭合水准路线进行观测。在观测前对水准仪I角进行了检查，观测顺序为后-前-前-后，采用三固定方式（固定人、固定仪器、固定路线）进行测量，闭合差不超过4 （L 为水准路线长度（Km）。垂直变形监测分两个过程，先对设定的基准点系进行观测，并对观测成果进行平差处理，符合要求后，作为大桥垂直位移监测的基准点和随后的永

7、久参照系。在此基础上，为了保证变形监测精度，减少测站累积误差的影响，观测时采用增加视距长度从而减少测站数的方法，即以A1为桥面垂直位移观测的基准点，与桥面上埋设的大多数监测点组成环进行变形观测，闭合差为0.9mm,并将它们的观测成果进行平差统一处理；在各点高程中误差满足要求的前提下，利用这些网点的成果对距它们最近的网外变形监测点，按“后前前后”观测程序进行观测，并严格遵照二等水准测量规范（保证视距差等相关限差），进而得到所有变形监测点的观测成果。经测量后，高差中误差最大的为0.44cm，最小的为0.32cm。5、大桥塔柱水平位移的监测5.1、监测点的布设和监测方法大桥两边各两个塔柱，共四个塔柱

8、。每个塔柱设两个观测点，一个设立在塔柱一个顶角点，一个设立在同一竖直面与大桥桥面大致水平的塔柱底部处。主要目的通过观测不但可以掌握塔柱位移量，而且还可以了解塔柱倾斜量。观测方法：在大桥上、下岸合适位置各设两个基准点，采用前方交会，用DJ1型仪器采用全圆方向观测法测4个测回，位移值测定中误差不超过2mm 。塔柱平面位移变形监测点及示意图采用公式： 可求出观测点平面坐标，位移量 倾斜度 （ H为塔高）。 塔柱平面位移基准点点位图5.2、塔柱顶上变形监测点位置说明 由于进行塔柱顶上监测点相对位置描述时，仅能通过望远镜视场中的情景进行说明。但下一次进行观测时，与本次方向观测值结合起来，是容易照准同一方

9、向目标的。塔柱顶上变形监测点相对位置关系及简要描述5.3、 塔柱底部变形监测点位置说明 塔柱底部变形监测点采用长为25cm不锈钢钢钉镶嵌在与大桥桥面大致水平的塔柱底部处的立面上。钢钉顶面刻有“十“字，并在钢钉周围用红油漆标注，便于交会观测时寻找目标。 塔柱底部变形监测点标志说明6、观测时间安排 考虑到八一大桥的交通及变形监测的技术需要，提请市政府批准，于2007年2月2日至2月6日对八一大桥实行交通管制，时间为晚上12：005：00，桥面部分的观测则在此时间段内进行，历时5天。塔柱位移监测安排在白天进行。 以后的监测则每年观测一次，考虑到气温、气压等因素的影响，每次观测的时间则尽量在相同的时间段内进行。三、结束语 本次南昌新八一大桥变形监测基础数据的建立，是根据业主的精度要求，采用常规的、低成本、高效率的作业手段，利用精密导线测量、精密水准测量和前方交会的方法来获取大桥变形监测的基础数据。