大型桥梁运营期间的变形监测分析研究

    何鱼

    摘 要：本文通过对某高速公路的桥面挠度观测、平面线形观测、墩台沉降观测、墩台位移观测和桥墩垂直度观测，探究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式，为桥梁养护提供准确的监测意见及报告。

    关键词：变形监测；桥梁监测；挠度

    0 引言

    桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测，其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器，对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测，并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态，预测其变形规律，为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。

    本应用研究通过对渝湘高速公路的共和乌江特大桥进行桥梁沉降和水平位移等项目监测，探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用，分析和总结桥梁变形的规律，为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。

    1 桥梁概况

    共和乌江特大桥是一座跨江特大桥梁。桥梁上部结构左幅按4×50m+3×50m+113m+200m+113m+3×50m+3×50m布置，右幅按2×40m+2×50m+3×50m +113m+200m+113m+3×50m+3×40m布置；左幅全长1086.66m，右幅全长1036.66m；引桥上部构造采用40m、50m预应力混凝土先简支后结构连续T梁，每孔桥横向由，5片T梁组成。主墩基础双肋式柔性薄壁墩柱，引桥墩柱采用双柱式墩，桩基为挖孔桩和钻孔灌注桩。

    2 监测目的及内容

    2.1 监测目的

    （1）通过对桥梁结构长时间的定期变形监测，掌握桥梁在混凝土收缩和徐变、营运荷载、温度变化、风雨、水流、地震及其它偶然荷载长期作用下，结构性能和工作状态的变化，以便及时发现桥梁病害；（2）为改进桥梁设计、施工等提供科学依据； （3）为桥梁建立健康档案，指导桥梁养护及维修，保证结构安全。

    2.2 监测内容

    1）桥面挠度观测；2）桥面平面线形观测；3）墩台沉降观测；4）桥墩位移观测；5）桥墩垂直度观测。

    3 变形监测及分析

    按照精度等级要求，分别对下游幅、上游幅桥进行了封闭交通，在无行车干扰的条件下实施了各项监测内容的观测，观测时对气压、温度、大气折光等进行了改正，其测量过程和结果如下：

    （1）桥面挠度观测

    将长20cm的不锈钢用钻孔植筋的方法植入桥面板，点位距防撞护栏40cm，主跨按每20m布设一点，同时在支点、L/4、L/2、3L/4处加设点，左幅共设52点，右幅共设53点。挠度观测是在中断交通的条件下进行，观测精度为：视距最长25，限差为50m，前后视距差最大为0.9m，限差为±1.5m，前后视距累积差最大为2.1m，限差为±6m，水准附合路线的高差闭合差为8mm，限差为10mm。

    桥面高程观测结果与首期相比，高程普遍有1～16mm的降低，变化值的大小表现出与墩柱的高度有以下关系：墩柱越高的部位，桥面高程降低值越大，这是桥墩在温度下降后自然收缩的结果，反映了钢筋混凝土结构在自然条件下的正常变形情况，同时也说明了观测结果可信。

    通过相关曲线图，我们可以发现，本期跨中挠度变化在-0.9mm～2.6mm之间，考虑测量误差的影响，可以认为在本观测周期内，大桥桥跨无明显下挠。

    （2）桥面线形观测

    平面线形观测采用索佳SETX1智能型全站仪按《建筑变形测量规范》二级平面精度在封闭交通的情况下采用极坐标法进行。观测时置仪于基准点E点，以基准点I定向，每一观测点水平角测4测回，最大2c互差为7.5″，限差为9″，同一方向值各测回互差最大为4.2″，限差为6″，测距边观测2测回，测回内读数间较差最大为1.5mm。

    观测数据经检查合格后，计算出测点坐标并点绘出平面线形。

    观测结果表明，各观测点在纵向上均向着中跨跨中方向位移，位移量大小与观测距中跨跨中距离基本成正变关系，反映了在温度降低的情况下，钢筋混凝土梁体自然收缩的真实情况，说明梁体处于正常的变形之中，同时说明了观测数据真实可信。

    （3）墩台沉降观测

    墩台沉降观测点以本公司自制的不锈钢L型标志用钻孔植筋的方法固定于墩顶，标志顶部加工成塔形，便照于准。观测点的高程采用光电测距三角高程法进行施测，垂直角测回差3″，限差为5″，指标差较差为4″，限差为5″。通过墩顶沉降和桥面挠度变化的比较，本次各墩观测点均有沉降，与桥面对应点高程变化一致；墩柱沉降量在3.6～11.2mm之间，由于沉降观测点设在墩顶部，第二期观测是在冬季气温较低的条件下进行的，考虑结构低温收缩的影响，本观测周期内墩柱沉降量是较小的。

    4 结语

    在本观测周期内，大桥桥跨无明显下挠；桥面、墩台位移观测结果反映了梁体高温膨胀，低温收缩特性；墩台沉降观测结果与桥面高程观测结果表现出较好的一致性，但本周期墩台沉降观测结果包含了墩柱温差变形量，不能真实反映墩台沉降量，需在第下一观测周期内，用相同观测条件的结果予以验证；墩柱倾斜度在规范要求的范围内。从观测资料分析看，大桥目前结构状态良好，大桥纵向水平变化与大桥各跨竖向挠度变形均在正常工作状态下，特别是在冬夏观测资料相对照比较，可以看出大桥各部结构弹性性能较好。

    参考文献：

    [1] 岳建平，方露，黎昵.变形监测理论与技术研究进展[J].测绘通报，2007，（7）：1-4.

    [2] 李青岳， 陈永奇.工程测量学（修订本）[M] .北京：测绘出版社， 1995.