桥梁工程变形监测方案

1、精选的文件桥梁工程变形监测方案一、概述斜拉桥、悬索桥、悬索桥自20世纪90年代初以来，在我国发展得像雨后春笋一样。这座桥的特点是大跨度、高塔柱和具有灵活特性的主跨度段。在这种桥梁的建设测量中，人们已经对动态施工测量进行了一些研究，并获得了一些经验。竣工列车运行过程中如何监控他们的灵活结构和动态特性令人关注。目前，一些桥梁已经建立了理解结构内部物理量变化的“桥梁健康系统”，但对于理解桥梁结构内部力变化和分析变形原因具有非常重要的作用。但实际上，为了达到桥梁安全监测的目的，了解桥梁变化情况，必须及时测量几何图形的变化和大小。因此，在建立“桥梁健康系统”的同时，还需要利用大地测量原理和各种特殊工程测

2、量设备和方法构建大跨度桥梁监测系统的研究。二、变形监测内容根据我国新发行的公路技术养护规范的相关规定和要求，以及大跨度桥塔高度、大跨度及主跨梁段为柔性梁的特性，桥梁工程变形监测观测的主要内容为：1)桥梁桥墩沉降观测，桥面线性和挠度观测，主梁水平位移观测，塔柱摆动观测；(2)对上述各项的测量，还应建立相应的水平位移基准网络和沉降基准网络观测。三、系统布局1)桥墩下沉和桥面线性观察点布置桥墩(台湾)沉降观测点通常放置在码头(台湾)屋顶和相应的桥面上。桥面线性和挠度观测点放置在主梁上。对于大跨度斜拉桥，线性观测点也对应于斜拉索锚的焦点位置。桥面水平位移观测点与桥轴侧的桥面沉降和线性观测点共线。2)塔

3、摆动观测点布置塔柱摆动展望点被放置在主塔中塔柱的顶部，上横梁顶面上方约1.5米的上塔柱侧壁上，每个柱放置2点。3)水平位移监控基准点的放置水平位移观测基准网络综合了桥梁两侧的地形地质条件等建筑物分布、水平位移观测点布置和观测方法、基准网络的观测方法等因素，一般分两步布置，基准网络必须附着深度钻孔灌注桩标记，放置在海岸稳定的地方；桥面以桥墩的水平位移观测点作为工作基点，测量桥面展望点的水平位移。4)垂直位移监测基准网络布局为了便于观察和使用，一般在垂直位移基准网络中包括海岸的平面基准点，同时，应在较稳定的地方作为深层的基准点添加，它们是桥梁垂直位移监测的基准；为了统一两岸的高度体系，必须在两岸的

4、基准点之间布置一条康平线。四、方法和结果精度1)GPS定位系统测量平面基准网络为了满足变形观测的技术要求，考虑基准网络边长差的差异，基准网络边长的相对精度必须达到1/120000和边长误差不小于5mm的双控制精度指标。主要位于桥甲板上，可以用基准点和很难完全看到的GPS定位系统进行测试。为了在观察过程中不中断交通，防止车辆通过引起的仪器抖动和GPS接收器的信号接收，必须将桥面工作基点设置的观察时间安排在夜间运行，并尽可能符合静态工作条件，以提高观察精度。2)高程基准网络和沉降观测的精密水准测量高程基准网络和顶板下沉观测均按照国家一、二等水平测量代码的二等技术规定执行。由垂直位移基准点、桥面凹陷

5、点和横断面标高线之间的多个回路组成。使用精密液位计进行高程基准网络观测；在高程基准网络中，交叉河流水平测量采用三角高程测量方法，利用两个精密全站仪进行同时对向观测。3)全站仪坐标法观测水平水平位移据悉，直线建筑物的水平位移经常通过基线法观测到，其substance垂直于基线方向测量偏差值。为了充分利用最新全站仪的优点，桥面水平位移观测可以使用类似于直接测量观测点横坐标的基准方法的坐标方法。武汉长江二桥利用此方法观测横向水平位移，根据全桥136座观测点的结果，统计分析了视线长度对y坐标的精度影响，以y坐标的精度为0.48mm，远远高于桥梁监测技术的精度要求(3mm)。4)智能全站仪(测量机器人)

6、塔柱摆动的确定使用最新智能全站仪TCA2003(精度0.5(1毫米110-6d)进行观测。可以自动搜索和精确瞄准、站点之间的距离、水平方向值和天顶距离自动测量、三维坐标计算和内置模块或计算机记录等。不需要人为瞄准、读数、计算，有助于消除个体差异影响，减少记录计算错误的可能性，特别是晚上不需要给标志照明。该仪器的每个观测一个目标点不超过7s，每个点的观测四次收回也只有30s。1周期观测10分以内一般不超过5分钟，观测速度快，不能人工比较。武汉长江二桥利用该方法测量了高塔柱的摆动，为了评价该方法的正确性，利用汽车流量极小的夜间观测进行了统计分析。以桥面水平位移观测的统计分析方法为基础，通过以视线长

7、度为800米的观测点为夜间6周期观测数据为基础的统计分析计算，得出了mx=0.034mm，my=0.61mm，表明满足塔柱动态观测精度要求的精度较高。五、结果定理分析观测结果清理分析主要包括：角度观测后计算的控制点的坐标、高程和变化量。桥墩、桥面沉降观测点、线性点的高程和变化量；桥面水平位移观测点的y坐标和横向位移。根据这些变形量绘制相应的变形曲线。六、南京长江二桥变形监测实例1)项目概述南京长江二桥是目前位于南京长江大桥下游11公里处的国家“郭”重点建设项目，全长21.337公里，由南、北地桥和南、八卦州、北海岸里德组成。其中：南地桥为钢箱梁斜拉桥，桥长2938米，主教车628米，属于建设时

8、同一桥类型中“国内第一，世界第三”。北地桥是钢筋混凝土预应力连续箱梁桥，桥长2172米，主教车3165米，在国内也处于领先地位。全线还包括4个立交，4个超大型大桥，6座桥。桥梁设计标准是双向6车道高速公路。设计速度为每小时100公里。设计载荷是蒸汽超级20，120；地下宽度33.5米，桥面宽度32米(斜拉索锚固除外)。监测、通信、收费、照明、动态静态计量和南地桥景观照明、南北地桥公园及八卦州服务区。为了建立南京长江二桥的纵线及位置标准，位移监测南地桥、北地桥、八卦洲引(软土地基)等重要路段和桥墩，并留下今后桥梁维修、验收等的开始资料，需要南京长江大桥的变形监测。2)监控内容和方法(1)电缆塔和

9、基础塔的主要监测塔基础位移(三维)和塔顶水平变化(二维)。以南地桥为例，塔基础位移监测点如图13-1所示，位于约9米高空面的塔柱上，塔顶水平变化监测点位于塔顶柱上，上、下塔柱上，以及塔南北各放置测量点。南北塔共布置了17个监视点，其中北塔是9个点。对北地桥而言，基础位移监测点位于河中22#、23#、24#、25# 4桥墩柱上，每个桥墩上、下游墩柱上各一个，共8个点，大约9米高程面，如图13-2所示。索塔和基本位移每三个月观察一次。测量使用瑞士Leica的高精度TC2003全站仪(如图13-1和图13-2所示)，通过三维前向交会方法观察四向回波。南北地桥都以竣工时恢复的一级控制网为基础，通过调整

10、计算获得三维坐标，为了便于塔柱位置变化方向分析，在调整计算中采用了桥轴坐标系。图13-1南开大桥钢塔位置监测点位置和观测图梁下监控点徽标塔顶监视点睡眠南塔长江监视点徽标北塔睡眠监视点徽标桥面长江桥墩桥墩上游柱桥轴线下游支柱桥墩桥墩图13-2北建桥桥墩位置监测点位置和观测图(2)桥面线性(挠曲)桥面路线包括桥面高程和桥梁中线，南京杨场2桥主桥建设中，南支桥和北支桥的潮湿和标高均在5mm范围内控制，桥面每隔一定的间隔设置监测点。甲板包装完毕后，观察点都被埋了。因此，必须重建桥面线型监视点，并定期监视。南地桥和北地桥的轴线都是桥梁轴坐标系的x轴，当时施工中工程控制精度很高，南京长江大桥的一级控制网已

11、经完全恢复，因此南地桥和北地桥的轴线仍然是桥轴坐标的x轴。在以后的维护等操作中，如果需要测试桥轴，则可以通过主控制网络的控制点进行检查，桥轴监视点不考虑恢复，只需要重新配置级别(挠度)监视点。新的桥面标高监测点沿整条桥放置，每40米安装一个点，主桥(钢箱梁)分段点放置在桥中央分隔带防护装置上，使用防护装置的铆钉头作为观察标记，共安装了28个点。吊桥是上层和下游振幅结构，因此每40米上、下游点都设置了点，点位于桥防碰撞器的侧路边，用围棋测量标点，用强力胶粘在路上，周围用红漆标记。南引桥共42座，北引桥共46座。测量点布局位置图如图13-3和图13-4所示。桥面水平每三个月观察一次。观察采用精密几

12、何均衡化方法，以二等水平的准确度和要求进行。平准化起点在两岸桥下的码头上。图13-3南地桥桥面挠度监测点位置图注意：每个间隙点一个表示监视点长河流8瓜亚大陆北引道桥段钢箱梁分段北塔睡眠男塔南里德大桥男引用线图13-4北建桥桥面挠度监测点位置图北引用线8瓜亚大陆(3)主梁和主塔应力继续对桥梁施工过程中设定的应力观测剖面的观察点进行应力观测，研究主大梁和主塔的应力变化。(4)电缆张力用频率法测定了全桥244条斜拉索的索力变化。上述观测项目在接受校工后的一年内，每半年观测一次，此后每年观测一次。如果地震、暴风雨等特殊载荷或结构出现异常，就要增加观测次数。3)精度分析(1)全站仪测量的精度分析全站仪测

13、量空间点三维坐标误差：样式的符号和含义如下：(1) v表示垂直角度观测，a表示坐标方位角，s表示坡度观测，r表示地球半径，=206265 。(2)MXP、MYP和MHP分别是观测点p的三维坐标中的误差。(3) MXN、MYN和MHN分别是桩号的三维坐标中误差的平面和高程组件，包括控制点自身点处的误差和架设设备误差。可以忽略此错误，因为每个观测使用相同的桩号和后视方向，如果在固定观测码头使用强制中央，而不影响观测点精确度，则仪器到中间误差将在0.1mm内控制。(4)MS是距离测量的误差，由仪器公称精度确定为： MS=a bS (a为固定误差，b为比例误差系数)。(5)MV和MA分别是垂直角度和坐

14、标方位角的误差，因为全站仪具有垂直轴补偿器，)mv=ma=m (m 是水平角度观测的误差，是仪器公称精度；(6) MK通常为MK=0.05使用的大气折射系数的代表性误差。(7)Mi是棱镜点之间的误差，Mr是棱镜高度测量的误差，这两个误差可以忽略，因为监视点棱镜作为强制对的中心器固定在桥塔顶部。Mi=Mr=0。将上中间平面错误部分合并到：最大值为500米，垂直角度最大值为20，距离测量公称精度(1 110-6s)毫米，角度测量精度为1 和补偿器精度为0.3 的全站仪观测一次通过，对以前计算的替代计算，MXY=3.71mm，MH=实际角度测量精度为2 ，距离测量精度为(2 210-6s)毫米，补偿

15、器精度为0.3 ，通过一次观测，对以前计算的观测， MXY=7.41mm，MH=6.82mm，2次观测可以通过增加可见、观测回波数或减小观测距离来提高精度。2)沉降变形观测的精度分析假设和分别在I和I-1周期观测高程处j点和k点出错，则j点和k点结算中的误差分别为：因此，j点和k点不均匀沉降的中间误差为：考虑：假定每个周期使用相同的观测系统，并且在与外部环境几乎相同的条件下观测相同的人员有：南京长江二桥塔基础电梯的监控点不超过最远基点600米，精密水准测量每个桩号的标高路径一般不超过60m，从基准点到监控点的桩号数为n=600/60=10，因此3360中间m站是对每个站的精密水平测量的垂直误差

16、的中间误差。使用每公里观测高度差的误差为0.3mm的精密水平进行观测的情况为：m桩号=0.30mm0.06=0.018mm，因此，每个监视点结算的中间误差为：因此，利用每公里观测的高度差误差为0.3mm的精密水平的观测可以满足国家一、二等水准测量规范的仪器要求，反映大于1.0mm的不均匀沉降。4)部分观测结果和分析(1)南地桥索塔位置变更观测结果显示在表13-1中，从9个周期的坐标变化量来看，塔顶较大，在2002年6月测量中，最大变化量(x方向(南北方向)为68.0毫米(南)，y方向(东西方向)为+63.7毫米(下游)这是索塔被阳光和风驱动的正常现象。步骤9中观察到的坐标的变化(x、y、z)在10.0mm内发生变化，但是测量x方向为- 11.0mm(北)，y方向(东)为+21.2mm(上方向)，h方向(垂直方向)这并不是塔基位移。桥墩上使用的前交会测量是变形监测中常见有效的方法，但是塔柱观测用的仪器也是目前世界最高准确度的测量工具，但是由于被监测的点位在河中，人无法直接到达，因此交会角度、交会距离长度、大气折射和水蒸气蒸发等不利因素很多，大大降低了测