关于斜拉桥变形监测点位布设问题的探讨

郝泽敏

摘要：目前，我国已修建了许多座跨河跨海的特大型桥梁，如南京长江二桥、青州闽江斜拉桥、江阴长江大桥和香港青马大桥。这些大跨度索支承桥梁（斜拉桥、悬索桥）建成通车之后。受交通、风力、自然灾害、建筑材料老化、不合理管理等因素的影响。其结构可能发生破坏，从而造成严重的后果。因此。桥梁进行定期的变形监测。评估其安全性，对于预测可能发生的灾害具有重大意义。本文主要讨论大型斜拉桥变形监测过程中，监测点位布设的问题。。

关键词：斜拉桥 变形监测 摆动观测 挠度观测 沉降观测

引言

斜拉桥是利用锚固在桥台上的多根斜拉索作为梁跨的弹性中间支承的桥梁桥，具有内力小、自重轻、施工方便、跨越能力大等特点。总体上由塔、梁、索三部分构成。常用的布置形式有辐射性、竖琴形、扇形和星形。沿桥的横向一般分为单索面、竖向双平行索面、双倾斜索面三种类型。按材料可分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、钢-混凝土结合斜拉桥以及混合型斜拉桥四种；根据梁塔墩的联结形式可分为全固结、塔墩固结、梁塔固结三种。斜拉桥有独塔双跨、双塔多跨、和多塔多跨三种形式。

桥梁变形分静态变形和动态变形两种，如果变形观测的结果只体现某一时间段内的变形，则为静态变形，如桥墩的变形；而动态变形更多是受外力的影响，表示桥梁某一时刻的变形，如桥梁的挠度变形。下面主要就桥梁的水平位移观测、垂直位移观测和挠度观测进行讨论。

一、水平位移观测点观测

桥面水平位移的观测：水平位移监测到的第一步是选定合适的工作基点，一般选在桥台上或附近不远处，基点至少要四个，在江（河）两岸桥梁的两侧至少各有一个点。基点一般应保持通视，或者监测时在它们之间的桥面增加临时测站点来解决工作基点之间的通视问题。由于工作基点很难保持稳定不动，所以要定期测定工作基点的位移，以改正观测点测定的结果。下图描述了大型斜拉桥变形监测平面基准网的布设情况：

平面基准网是测定大桥横向水平位移以及塔柱摆动的基准，根据变形观测的特点和要求，各期测量方案应尽可能一致为宜，平面位移基准网的布设方案也不例外。其布设如图2-1所示，全网共由14个点组成，其中BSZ1-BSZ7为岸上的基准点。

高塔柱的摆动观测：高塔柱摆动观测的实质是通过观测塔柱上的观测点相对于基准点或工作基点在不同时刻的水平位移，从而获得变形规律。从岸上基准点直接测定塔柱上的观测点的坐标变化，可以获得塔柱的绝对变形信息。

塔柱在水平面和竖直面内发生扭转，为研究其水平方向的挠曲，布设3个观测点，观测点位于顶部塔冠外侧，尽量靠近塔柱的轴线；为研究其竖直面内的扭转，在桥梁轴线不同高度处布设2个观测点。观测点附近稳定处应布设具有强制对中圆盘的基准点。

二、桥面线性与挠度观测

桥面线性与挠度观测的特点要求其观测点的布设应在主梁上，大跨度斜拉桥的线性观测点一般选在斜拉索锚固定着力点的位置上，能更好的反映斜拉桥的挠度变化。

桥面变形观测点，应在桥墩（索塔）和桥墩间均匀布设，点位间距以10～50米为宜。大型桥梁，应沿桥面的两侧布点。垂直位移基准网建立时会加入沿岸的平面基准网点，方便观测。同时在沿岸稳定的地方设立水准基点，作为斜拉桥垂直位移监测网的基准；另外，应在两岸水准基点间布设1-2条过江水准路线，方便统一两岸高程。

三、桥墩的沉降观测

各桥墩台的沉陷观测包括各个墩台沿水流方向或桥轴线方向的倾斜观测。在桥台上布设工作基點，在各桥墩上布设观测点，可以监测各个桥墩相对于桥台的变形。再利用沿岸基准点测定工作基点的变形，从而得到桥墩上观测点在平面基准内的绝对变形值。

观测点的分布应该遵守既要均匀又有重点的原则，各个桥墩上均要布设观测点，同时对于地基不稳或者长期处于受力不平衡状态下的桥墩或者主桥的桥墩上要加密观测点。主桥观测点布设在墩面的上下游方向上，以便研究桥墩的均匀与非均匀沉陷。

四、桥墩的倾斜观测

桥墩的倾斜观测分桥墩沿水流方向的倾斜观测与垂直水流方向的倾斜观测两种。布点采用的是激光标志（见图5-1），在桥墩正对水流方向和与之垂直的方向各布设两个标志，两个标志的连线近似与地面垂直。

五、结语

据统计，我国40%的桥梁因为各种因素存在不同程度上的损伤，当桥梁变形达到一定的程度，会发生严重的事故，对人民的安全和财产造成巨大的损失。因此采用现代测绘技术手段，对斜拉桥、钢拱桥等大型桥梁进行实时变形监测，观测其几何量的变化具有重大的意义。而变形监测点位布设的是否合理，直接决定了施测结果能否直观反映大型斜拉桥的形变。