桥梁构件倾斜测量的研究

桥梁结构在使用过程中因各种原因常常发生几何变形。其变形值在允许范围内是正常和安全的；若大于允许的限度，则会影响桥梁的运行安全和正常使用。因此，桥梁结构在使用过程中必须对其进行变形观测。变形观测包括:沉降、倾斜、位移等测量，其中倾斜测量是桥梁构件变形检测的主要内容之一。

目前，国内各大中型城市都在合理开发地下空间。地铁盾构施工、车站开挖、泵站施工、楼房基础开挖、地基自然沉降等都有可能引起桥梁构件的倾斜，严重的，甚至会造成安全隐患。因此，及时发现并准确测量桥梁构件的倾斜，成为一项重要的桥梁检测工作。

1 桥梁构件倾斜及时发现

要想及时发现构件倾斜，应在建造之初，就在侧向稳定性较差的构件，如高墩柱、高挡墙设立倾斜观测点并进行倾斜初始值观测；当桥梁构件变形稳定后，再在设立观测点位置重新进行观测。第1次观测数值与设计值差值即为施工误差；第2次与第1次观测数据之差，即为两次测量时间段内发生的倾斜。以时间为横轴，以倾斜量为纵轴，把测量的倾斜数值连成一条曲线，即可得出倾斜的发展趋势图。

如果桥梁建造之初，由于种种原因没有设立倾斜观测点或设立倾斜观测点后没有进行初始观测，则判断后期倾斜就比较困难。应在基坑、地铁或其他地下构筑物开挖前，及时对开挖附近的桥梁构件建立倾斜观测点并进行倾斜初始值观测。

如果基坑已经开挖，则只能进行补救，应立刻采取以下措施。

1）建立观测点，进行观测并与设计值进行比较，持续进行观测。

2）桥梁构件及周围环境检测。对挡墙：瞄测挡墙直顺度、栏杆有无错台、挡墙根部与地面（油面）之间有无缝隙及挤出、挡墙内侧与地面（油面）之间有无缝隙挤出、挡墙与油面间灰尘堆积情况等。对墩柱：观察墩柱根部有无环向裂缝、附近地面有无塌陷、支座有无横向滑移、伸缩缝位置栏杆有无横向错位、与邻近墩柱是否平行等。

2 常用的倾斜测量方法比较

通过外观检查无法检测出构件倾斜，则应进行精确测量。为保证测量精度和变化趋势，应准确记录测量仪器、方法、时间、温度、环境情况等。常见的倾斜测量方法为全站仪、经纬仪、重锤法、靠尺、倾斜仪等方法。

2.1 全站仪测量方法

目前免棱镜全站仪测距精度达到2mm/km，测角精度达到1＂，免棱镜测距达1 km。因此，用全站仪测量坐标点的三维坐标，精确度非常高，适用于高墩、塔柱的倾斜测量。

全站仪测量倾斜的原理：把全站仪坐标系设为水平坐标轴任意一个轴与桥梁长度方向平行，则测量出的墩柱顶面一点和底面对应的一点，两点的水平坐标之差，即为顺桥向和横桥向的偏移量。

如果墩柱上无观测点，则应测量墩柱的一条棱。这样测量无法保证下次的观测与本次观测位置重合，因此是粗略测量，试验过多次，偏移量误差最多达5mm。

如果在墩柱一个侧面上的垂线上设置上下两个观测点并固定设站点，测量时让十字丝的中心与观测点的十字中心重合，则两次测量误差很小，经过多次试验，误差最大为1mm。

测量时为保证观测方便，应在被观测面正前方进行观测。

2.2 经纬仪测量方法

经纬仪适用于高墩、塔柱的倾斜观测。

在柱、塔顶中心位置设置一观测点，在塔柱根部设置一水平观测尺，在距离塔柱正前方一塔柱远处固定一测站点。通过经纬仪瞄准塔柱顶部观测点，然后水平角不变，经纬仪按正倒镜法瞄准塔柱根部水平尺读数，则可测得塔柱倾斜量，测量精度可达1mm。要想测塔柱两个方向的倾斜，应在塔柱互相垂直的两个面设置观测点。

2.3 重锤测量法

重锤测量法适用于墩柱的倾斜测量，精度可达1mm。

当墩柱附近障碍物较多，影响测量时，可使用重锤法进行倾斜测量，也可对倾斜测量数值有异议时进行验证。在墩柱顶部悬挂一重锤，用尺直接量出悬挂部位和根部附近的垂线与墩柱的距离，两个距离的差即为墩柱倾斜量。测量互相垂直的两个面，即可测出墩柱两个方向的倾斜。铅垂线宜选用鱼线、细铜丝等风阻小的材料。

2.4 靠尺测量法

靠尺是一种简便的倾斜测量工具，在桥梁上一般用于挡墙、栏杆、墩柱等高度不超过5m的构件的倾斜测量。用靠尺垂直紧贴被测构件，则指针的读数即为被测物体的倾斜量。当被测物体倾斜量超出靠尺的读数范围，应保持靠尺竖直且靠尺一端紧贴被测量构件，用钢尺测量靠尺另一端与被测构件的垂直距离。钢尺的读数即为构件的倾斜量。为测出构件的倾斜变化，应设立观测点，保证每次在同一位置进行倾斜测量。

墩柱倾斜，当被测物体倾斜量超出靠尺的读数范围，可按图1的方法进行测量，墩柱根部与靠尺根部之间钢尺的读数即为倾斜量。

图1 墩柱倾斜观测

2.5 倾斜仪测量法

倾斜仪（水管式倾斜仪、水平摆倾斜仪、气泡倾斜仪、电子倾斜仪）一般是安装在被测结构上进行连续测量。这种方法一般用在建筑上，桥梁在室外，用在桥上容易人为损坏。

对以上5种倾斜测量方法比较，见表1。

表1 不同倾斜测量方法比较

3 结语

桥梁构件的倾斜直接威胁到行人、行车安全，因此要掌握桥梁构件倾斜发展变化情况，应在桥梁竣工后及时设置倾斜观测点，采集构件倾斜初始值；桥梁附近深基坑开挖前对相关桥梁构件设置倾斜观测点，根据开挖情况按一定周期进行倾斜观测，才能实时掌握桥梁的构件的倾斜情况，及时采取合理的维修措施，防患于未然。

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