同济路桥梁施工桥梁挠度变形监测研究

同济路桥梁施工桥梁挠度变形监测研究

黄焯彬

广东汇涛工程科技有限公司 广东 佛山 528000

摘 要：桥梁是道路交通体系中最关键的工程，担负着极其重要的作用。随着社会经济的快速发展，我国桥梁建设的规模逐年增大，尤其是大跨度桥梁的建设突飞猛进，怎样保证大跨径桥梁运行的安全性，是目前桥梁建筑业需要面对的课题，而对桥梁变形的监测是掌握桥梁状况的有效措施。在对桥梁结构受力情况进行评估的过程中短期和长期的挠度位移变化是极其重要的指标，本文将对相关的监测方式进行深度的研究。

关键词：同济路；桥梁施工；挠度变形；监测研究

引言

随着我国社会经济实力的不断壮大，建筑事业的发展让世界瞩目，为了保证各种建筑工程的安全、稳定地运行，变形观测技术被更多地应用在建筑工程中。在桥梁的监测过程中扰度变形是评价桥梁结构质量的关键参数，各种判断都需要桥梁静动态扰度值的精准性，所以，在桥梁的建筑施工中对桥梁结构的扰度变形监测是必不可少的措施。我国幅员辽阔，桥梁工程的环境和地质千差万别，并且工程的涉及面无限广阔，在监测技术应用上也各自不同，但目前主要采用的测量方式还是挠度测量法。

一、工程概况

按照整体的道路工程设计规划，该工程的为一级公路的标准且具备城市道路的功能，该工程起点与科润路顺利对接，由西及东线路全长1.55km，终点与季华北路交叉（呈T型平面态势），该项目全程依次跨越绿岛湖、罗格围大堤、地铁四号线、东平水道、佛山大堤、东平路等。

本项目桥梁工程范围设定为K0+396.8～K1+288.8，设计一座总长为893.4m的主线桥，设计四座梯道桥。主线桥分为五联，其中第一联和第五联的引桥为分两幅布置的现浇预应力砼箱梁，桥宽整幅为27.1m，第一联为2×30=60m、第五联为3×30=90m；第四联（45+90+45=180m）引桥为分两幅布置的变高度钢箱梁，整幅桥宽33.6m；第二联为分两幅布置的副主桥，整幅桥宽33.6，左幅（67.5+110+62.5=240m）、右幅（62.5+115+62.5=240m），该两幅副主桥都是变高度预应力砼悬浇箱梁；第三联为整幅布置采用独塔斜拉桥的主桥，桥宽度设计为38.5m，设计桥孔跨度为200+68+46=314m，设计混凝土结构的主塔，混合梁结构的主梁。

二、国内外桥梁挠度自动检测技术介绍

（一）GPS挠度测量法

在参考点（岸基）上固定安装一台接收机（基准站），在桥梁变形明显的一个点上安置另一台接收机作为移动站，两台接收机对四颗以上的卫星进行同步观测，对变形点相对岸基的点位进行确定。通过实时获取变形点对照点的点位，能够清晰地掌握被监测点空间位置的变化，从而获取桥梁结构挠度值。该技术具备全覆盖、全天候、可持续的精密三维导航和定位能力，而且拥有隐蔽性和超强的抗干扰能力。

（二）连通管测量法

将连通管安装在桥梁的不同点位上，通过观测连通管内液面的高度判断桥梁挠度的变化。一旦桥梁有形变的现象，就会不断自然移动梁体上的水管，此时，各个竖直管里的水会保持同一水平面上基准点位置的液面，但是竖直水管里液面会因为测点的不同发生大小不同的互动移动，该测点的挠度值就通过测取的相对位置移动量获得。该技术的最大优点是可靠、易行，如果超过20mm的挠度值，该测量法1mm的最小读数的相对精度可达5%。

（三）激光图像挠度测量

该技术原理是借助激光良好的方向感，进行图像挠度的测量。 随着桥梁变形现象的持续，被测点光电接收器上的激光光斑中心发生变化，因此可以通过光斑核心点获取桥梁挠度。该技术可达0.1mm检测准度，并且采样速度快、费用小。

（四）倾角仪法

传统的百分表法和水准仪法，是可以直接获取桥梁某点的挠度值，但倾角仪法会首先利用倾角仪测取不同截面的倾角，按照倾角进行倾角曲线的拟合后得到挠度曲线，从而获取桥梁上某点的挠度值。实际上就是一种利用接地倾角仪测量挠度的办法。该技术的特点是无需设置不动的参照点，特别适合监测跨峡谷桥、跨河桥、高桥、大规模跨海桥、跨线桥等，测量功效良好。

（五）光电成像挠度测量

该技术原理是通过安装在桥梁测量点上的目标靶，以及目标靶上的光标，来测量桥梁挠度。标志点利用光学系统在 ccd 接收面阵上成像，一旦桥梁发生挠度或位移，目标靶就会相应移动。通过 ccd 接收面上目标靶的光标点的成像位置的变化值，就能够计算出桥梁实际的挠度。

三、桥梁结构挠度变形监测过程研究

（一）主梁挠度变形监测

1.主桥挠度变形测点布置

将监测基准点埋设在零号块顶端上，将5个监测点分别布设在各个梁段前端断面线周围。全桥总共设计主梁挠度测点195个。

2.主桥挠度变形监控频率

该环节也称仪器进场时间，要进行四次监测：①主梁连接成桥后；②每根斜拉索张拉完毕后；③二次调索前后；④以及二期恒载施工前后。其中，完成每根斜拉索张拉工序后，要测量梁段梁端的标高，包括当前梁段和前后各两个梁段的总共5个梁端标高。同时进行全桥的标高测量，每个测点不能少于15次的测试次数。

3.副主桥挠度变形测点布置

将监测基准点埋设在零号块顶端上，将3个监测点分别布设在各个梁段前端断面线周围，如图1所示。全桥总共设计主梁挠度测点360个。

图1 挠度变形测点图

4.副主桥挠度变形监控频率

该环节也称沉降监测的仪器进场时间，梁段浇筑后要进行一次沉降监测，包括该梁段和前两个梁段，全桥的沉降监测要在合拢前后及二期铺装前后进行，平均每个测点最低进行15次的监测。

5.引桥挠度变形测点布置

将监测基准点埋设在零号块顶端上，将3个监测点分别布设在各个梁段前端断面线周围。全桥总共设计主梁挠度测点72个。

6.引桥挠度变形监控频率

该环节也称沉降监测的仪器进场时间，梁段浇筑后要进行一次沉降监测，包括该梁段和前两个梁段，全桥的沉降监测要在合拢前后及二期铺装前后进行，平均每个测点最低进行10次的监测。

7.监控措施

利用精密水准仪和铟瓦尺进行。测量采用三等精密水准的方式，各个测站高差观测的中误差皆为±0.30mm。

（二）主梁中线的变形监测

1.主桥中线测点布置

主桥中线监测可布设边跨和中跨共4个监测基准点，边跨的两个基准点分别布设在0＃梁段顶面和边墩梁段顶面，布设要确保基准点的稳定性和免受干扰。中跨的两个基准点分别布设在0＃梁段顶面和岸上的适当位置处。同时将主梁的中线监测点布设在每一个梁端端头。全桥布设的中线监测点共39个。

2.主桥中线监控频率

该环节也称观测仪器进场时间，完成每个梁段施工后都要进行观测，测试次数每个测点必须保证15次以上。

3.副主桥中线测点布置

监测基准点可布置两个，中跨和边跨各一个。将主梁中线监测点布置带每一个梁端头，全桥的中线监测点共120个。

4.副主桥中线监控频率

完成每个梁段的施工后以及二期铺装后，分别进行监测，测试次数每个测点必须保证15次以上。

5.引桥中线测点布置

监测基准点可布置两个，中跨和边跨各一个。将主梁中线监测点布置带每一个梁端端头，全桥的中线监测点共24个。

6.引桥中线监控频率

该环节也称测量仪器进场时间，完成每个梁段的施工后以及二期铺装后，分别进行监测，测试次数每个测点必须保证10次以上。

（三）仪器设备

表1 几何变形测量仪器

（四）几何测量方法

1.竖向位移监测实施方法

采用精密水准仪进行竖向位移测量，测量标准根据《建筑物变形测量规程》三等水准进行。

图2几何测量测试原理

2.水平位移监测实施方法

采用全站仪进行水平位移的测量，水平位移监测根据《建筑物变形测量规程》的二级精度进行。

（五）变形测量频率

1.以三维坐标为依据测试桥墩及0#块，可以视为今后监测数据的相对坐标系原点，但参考点绝对坐标必须在4～5施工节段的施工周期内进行复测；

2.按照我单位的指令，施工单位进行数据定位并锁死挂篮后，要对挂篮底模前端标高进行测试，同时进行测点钢筋头的埋设并测量水准；

3.在每一段混凝土浇筑前，必须对前一节段主梁变形测点进行测量；

4、每节段混凝土浇筑完成前后，不仅要进行当前节段的测量，也要测量先前浇筑的四个节段主梁变形测点；

5.进行张拉预应力之前和之后，都要对新浇筑节段变形测点实施测定；

6.拉索之前和之后，都要测量主梁变形测点，包括当前节段和先前浇筑的4个主梁节段变形测点；

7.所有变形测点的测量必须在二次调索前后进行。

四、结束语

桥梁工程不仅造价高且结构庞大，在整个交通中起到独一无二的连接作用，一旦倒坍后果是不堪设想的，轻则会大范围影响区域的交通，重则发生各种交通事故，造成人员的伤亡和经济的损失。就算不发生重大的坍塌事故，因为年深日久的气候侵袭和疲劳负荷，累积损伤到一定程度就会产生安全问题。由此，广大桥梁工作者深刻地认识到监测桥梁挠度的重要性，特别是在雀轿粱鉴定、危旧桥改造、 桥梁分类养护以及新桥验收等方面， 更显出桥梁扰度监测的重要意义。伴随计算机技术的不断更新换代、大数据技术的成熟，未来的桥梁扰度监测会向大量程测量、高度集中自动化的趋势发展。

参考文献

[1] 王硕,李晓东,张东升.基于视觉的结构挠度无损检测技术[J]. 无损检测, 2020, 42(1): 46-49.

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3. 林元茂，李建，韩立.震后桥梁挠度测量方法的设计与实现[J].地震工程学报， 2019,41(3):807-812.