大型桥梁变形测量的方法及其实践应用分析

王石寿

（广东省长大公路工程有限公司 广东 广州 510620）

大型桥梁变形测量的方法及其实践应用分析

王石寿

（广东省长大公路工程有限公司 广东 广州 510620）

随着国家经济和科技不断发展，我国桥梁的建设也在飞速发展，不论是在施工的规模上还是在桥梁建设的项目数量上都有了巨大的提高。对于大型桥梁的建设，更是得到了长足的发展，但是随之而来的建设问题也开始出现，其中我们所探讨的大型桥梁变形的问题就是桥梁建设和施工运行的重要问题之一，如果能够进行有效的大型桥梁变形监测，找到积极的应对方法是保证桥梁合理运行和交通安全的重要环节。近几年国内外对于大型桥梁的变形测量方法进行了不断的研究深化，基本上已经能够利用现代科学技术来进行具体的应用实践，我们从大型桥梁的应用现状进行概述然后对变形测量的方法进行分析，希望可以有效的解决大型桥梁的变形问题。

大型桥梁；变形测量方法；实践应用

随着我国城市建设的不断发展，以及建设规模的不断扩大，越来越多的基础设施建设相继建立起来，对于桥梁的建设更是朝向科学化、大型化、美观化发展，桥梁建设是保证道路交通最大化运行的重要一环，近几年我国相继投入了大量的人力、物力来促进桥梁的建设，现今我国已经成功的跻身于世界桥梁建设大国的行列，并且桥梁建设逐渐向多样化的发展。到2020年我国计划建设各种大、中型桥梁将达到20万座，这将大大提高我国交通运输建设的发展，所以对于大型桥梁的建设运行中出现的问题也应该得到相关部门的突出重视，只有保证桥梁建设的安全性才能从总体上促进我国桥梁建设的发展。桥梁在运营中会受到许多方面的影响，不论是自然原因还是人为的破坏都会使桥梁产生变形，尤其在大型桥梁运营中，如果桥梁发生变形而没有进行合理的测量将会造成更大的损失。

1　桥梁变形测量的概述

1.1桥梁变形产生的原因

桥梁产生变形的原因受到很多方面的影响，只有准确的了解和把握桥梁变形的原因才能根据具体的问题来进行正确的测量，从总体来看产生桥梁变形的原因总共有三个方面的主要内容：①自然因素的破坏，对于桥梁建设而言，桥墩的建设对其起到关键的支撑作用，由于桥墩的建设受到当地地质条件和水文特征的影响，所以当该地的地质条件、气候特征、土壤特性、水文条件等发生变化之后也相应的会使桥墩产生不均匀的坍陷的现象，这样就会使整个桥梁相应的发生倾斜变形。再者地震灾害的发生，以及桥面的承载压力和车辆和水、船等对桥梁的冲撞等都会使桥梁变形的现象发生。②桥体自身的原因，主要是指桥梁在建设施工中产生的原因，如果桥梁设计的负载量大于桥梁本身的承载量，就会造成桥梁在运行中的实际负载量增加，这样长期以往会使桥梁产生变形。③人为因素的影响，主要是指如果在桥梁建设的前期勘测过程中出现失误，使勘测的数据不准确就会造成桥梁在运营中出现变形，再者一些人为施工的不合理也会导致桥梁发生变形，城市道路的车辆冲撞以及车辆运行中车载规范要求不合理也会使桥梁产生压力而变形。

1.2大型桥梁变形测量的内容

桥梁的建设种类呈现多样化的发展趋势，如：梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等，因此对于不同的桥梁建设有不同的监测内容，国家《工程测量规范》（GB50026-2007）中规定，桥梁变形监测的内容要按照桥梁建设的类型来选择，具体的如表1所示。

表1　桥梁变形监测项目

对于桥梁变形的测量需要从多方面进行分析，对产生桥梁变形原因和内容是正确实施桥梁监测的前期准备，对于整体桥梁变形测量的主要内容有五个方面：①水平位移测量，是对桥梁的整个平面进行测量，测量随着时间的变化桥梁产生水平位移的状况和数值，建立起水平位移前后的平面坐标。②竖直位移测量，主要是对桥梁的桥墩进行测量，测量其在一定的时间内发生垂直沉降的的状况，通常也被称为沉降观测或者沉陷观测。③挠度测量，是指对桥梁的整体在水平方向或者竖直方向的弯曲度进行测量。例如：桥的梁部会在中间发生向下弯曲的现象。④倾斜测量，主要是指对桥梁的整体的前后倾斜度进行监测，如果桥梁产生倾斜的现象则会出现桥梁变形。⑤裂缝测量，主要是指对桥体的桥面以及桥墩出现裂缝的现象的测量。由于大体积混凝土容易出现裂缝，并且受到气候和温度的变化的影响，就会使桥梁产生裂缝的现象而变形。

1.3桥梁测量的精度确定

对于大型的桥梁进行变形测量的主要目的是测量桥梁变形的最大量值是否超出了桥梁设计所允许变形的量值，并根据相关数据来分析桥梁变形的规律，因此对于桥梁测量的数值精度的确定显得非常必要，我们取桥梁变形精度量值取最大允许变形量值的10%进行测量，当多个必要的精度共同存在时，要选择最高的精度来确定相应的精度等级。具体的如表2所示。

表2　变形测量等级划分及精确度指标

2　大型桥梁变形监测的方法和实践应用分析

对于桥梁变形测量的方法存在着多样性的原理，其中最主要的有大地测量的方法、摄影测量的方法以及一些较为特殊的测量方法，比如激光准直测量的方法和GPS定位系统的测量方法等。其中大地测量的方法仍然是桥梁变形测量中最常用的方法。随着科学技术的不断提高GPS技术和激光扫描技术相继的得到了广泛的应用，我们主要分为一般的测量方法和高技术运用的测量方法进行探析。具体如下：

2.1一般的测量方法

在桥梁变形测量的实践方法运用上，常规的方法就是大地测量的方法，这种较为传统的方法是根据测角、水准、侧边等相应的技术方法来测量桥梁的变形量，该种方法有众多的研究理论和方法的支持，研究成本较小，测量数据可靠的优势，但该方法劳动强度大，不能应用于大型的施工建筑的自动化监测因此不能很好的应用到大型桥梁变形监测中。

2.2GPS方法在大型桥梁变形测量中的应用

GPS作为新兴的技术已经在很多领域内得到了具体的应用，并且随着其应用方法和设备的逐渐发展和完善也将逐步的扩展到更多的领域中去，运用GPS定位监测系统可以很好的解决原始方法不能对大型桥梁变形进行实时监测的缺陷。其中GPS定位系统在变形监测的应用理论如下：①应用于地球动力学，地球动力学主要的研究方向是对地球运动的状态和影响进行分析，GPS的主要作用是可以精确的测定板块的运动速度和监测区域性的地壳运动等力学现象。具体的应用到大型桥梁变形测量中，可以对桥梁桥墩受地质和土壤的运动影响区域和程度进行监测，促进监测工作的合理运行。②应用于灾害监测和预报，GPS定位系统可以对桥梁建设的四周进行灾害的预报和监测，如地面沉降的问题、滑坡和泥石流运动的问题、水文冲刷的力度问题等。现今GPS定位应用到桥梁变形监测的主要模式是GPS RTK模式，即载波相位的实时动态差分定位技术。

2.3大型桥梁变形测量的实践应用分析

我们主要以东海大桥为例，东海大桥是我国上海深水港区的一期工程的重要配套工程，桥梁主要是斜拉桥的类型，全程总长为31km，分别有2.3km的路上段建设和并且在两个小岛之间有3.5km的港桥两阶段，为我国海上运输作出了重要的贡献，东海大桥的主要运用现代传感器和相关通信技术对大桥运营的安全进行全方位的监测控制，对大桥的桥梁变形进行了科学合理的分析，使用了较为现今的GPS定位方法来进行桥梁的测量。现今东海大桥的变形测量已经建立了相应的检测单元和数据传输、控制、管理体系。形成了较为完善的变形监测系统，其中检测单元的建设主要以GPS卫星为主，数据监测和控制中心主要应用GPSensor软件来进行数据的处理和分析，已经基本实现了对桥梁变形的实时监测。

3　结语

在国家经济和科学技术的不断带动下。桥梁的建设将会逐渐向大型化发展，桥梁的病害监测技术也将得到重大的提升，在未来的桥梁建设中桥梁的结构将呈现更加轻巧的趋势，桥梁的负载量也将呈现逐渐增大的趋势，这都会使桥梁变形发生的几率增加，所以有效的对桥梁变形进行监测，并运用科学高校的方法来进行变形测量，将成为相关人士不断取研究的问题。传统的变形监测的方法已经不能适应桥梁变形测量的要求，所以我们应该充分的利用GPS定位技术，实现桥梁变形监测的自动化，对桥梁变形实施全方位的监测来提高大型桥梁的安全运营，从而从整体上带动我国大型桥梁的建设和发展。

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[3]姚海敏.大型桥梁结构变形监测应用研究[D].中国地质大学（北京），2009.

[4]孙占卫.大跨径桥梁GPS位移监测系统设计概述[J].交通世界，2011（9）：108～109.

U442

A

1673-0038（2015）18-0232-02

2015-4-13

王石寿（1982-），男，中级工程师，本科，主要从事桥梁道路工程测量工作。