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1、現(xiàn)代大跨度斜拉橋變形監(jiān)測研究吳弘11101020013（長沙理工大學(xué)交通運輸工程學(xué)院湖南長沙）摘要：隨著大跨度橋梁的大量建設(shè)，橋梁結(jié)構(gòu)安全受到前所未有的重視。大跨度斜拉橋的長度與跨徑較大，具有較好的跨越能力，方便通航，但大型橋梁事故容易造成重大生命和財產(chǎn)損失。在介紹現(xiàn)代大跨度橋梁變形監(jiān)測的內(nèi)容、變形監(jiān)測的方案與資料分析的同時，結(jié)合對某跨越長江的斜拉橋的監(jiān)測實踐，指出利用現(xiàn)代測量儀器和技術(shù)，如GPS定位系統(tǒng)、測量機(jī)器人等不僅完全可以滿足大跨度橋梁管理部門提出的要求，而且還可以提高測量速度，其測量成果也具有很高的精度。關(guān)鍵詞：斜拉橋；動態(tài)特性；變形監(jiān)測；監(jiān)
2、測體系1概述大型斜拉橋是近代發(fā)展起來的新型橋梁，自20世紀(jì)90年代初期以來在我國如雨后春筍般的發(fā)展。這種橋梁的結(jié)構(gòu)特點是跨度大、塔柱高，斜拉段具有柔性特性。在這類橋梁的施工測量中，人們已針對動態(tài)施工測量作了一些研究并取得了一些經(jīng)驗。在竣工通車運營期間，如何針對它們的柔性結(jié)構(gòu)與動態(tài)特性進(jìn)行監(jiān)測是人們十分關(guān)心的另一問題。盡管目前有些橋梁已建立了了解結(jié)構(gòu)內(nèi)部物理量的變化的橋梁健康系統(tǒng)，它對于了解橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力的變化、分析變形原因無疑有著十分重要的作用。然而,要真正達(dá)到橋梁安全監(jiān)測之目的，了解橋梁的變化情況，還必須及時測定它們幾何量的變化及大小。因此，在建立橋梁
3、健康系統(tǒng)的同時，研究采用大地測量原理和各種專用的工程測量儀器和方法建立大跨度橋梁的監(jiān)測系統(tǒng)也是十分必要的。本文結(jié)合已通車運營的某長江大橋進(jìn)行變形監(jiān)測的實踐介紹了相應(yīng)的變形監(jiān)測系統(tǒng)。2變形機(jī)理與監(jiān)測內(nèi)容橋梁產(chǎn)生變形的原因，歸結(jié)起來有以下幾類：（1）自然條件及其變化，即橋墩臺地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤物理性質(zhì)、大氣溫度、水位變化及地震等。（2）與橋梁本身相聯(lián)系的原因，動荷載和風(fēng)力等。車輛動荷載和人群動荷載，本質(zhì)上是強(qiáng)迫共振現(xiàn)象，橋梁結(jié)構(gòu)振動影響橋面行車的舒適與安全，加大振動變形，甚至使橋梁完全破壞；洪水、船舶、水中懸浮物、北方河中浮冰等等，都可能對橋墩
4、產(chǎn)生撞擊，而使橋梁產(chǎn)生局部變形。橋梁變形可分為靜態(tài)變形和動態(tài)變形。靜態(tài)變形通常是指變形監(jiān)測的結(jié)果在某一周期的變形值，也就是說，它只是時間的函數(shù)。動態(tài)變形是指在外力影響下產(chǎn)生的變形，它是以外力為函數(shù)，表示動態(tài)系統(tǒng)對于時間的變化，其監(jiān)測結(jié)果表示橋梁在某時刻的瞬時變形。橋梁結(jié)構(gòu)在荷載和環(huán)境因素作用下產(chǎn)生的變形分成兩類：一類變形能反映結(jié)構(gòu)的整體工作狀況，如撓度、轉(zhuǎn)角、支座位移等，稱為整體變形，橋梁逐漸老化，表現(xiàn)最為明顯的是橋梁撓度變化；整體變形的能力能夠概括結(jié)構(gòu)整個工作的全貌，因此，在所有監(jiān)測項目中，整體變形往往是最基本的。另一類變形能反映結(jié)構(gòu)的局部工作狀況，
5、如纖維變形、裂縫、鋼筋的滑動等，稱為局部變形。最能表現(xiàn)老化(或缺陷)的特征是裂縫，裂縫的部位、方向揭示橋梁老化(或缺陷)部位和性質(zhì)。橋梁工程監(jiān)測分為施工監(jiān)測和運營監(jiān)測。大跨度橋梁監(jiān)測是橋梁施工和運營的重要組成部分，不論何種類型的橋梁，其施工監(jiān)測一般包括幾何參數(shù)監(jiān)測，主要為橋梁上部結(jié)構(gòu)的擾度、線形、傾斜及下部結(jié)構(gòu)的位移、沉降變形監(jiān)測等，結(jié)構(gòu)物理參數(shù)監(jiān)測包括橋梁各部分的應(yīng)力、應(yīng)變、徐變、混凝土溫度等參數(shù)的監(jiān)測，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測包括有風(fēng)力、風(fēng)向、溫度、地震、交通荷載等因素監(jiān)測。對斜拉橋索塔的變形監(jiān)測,現(xiàn)行城市橋梁養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范只要求對斜拉橋的墩、臺身及索塔的沉降量
6、進(jìn)行監(jiān)測，而現(xiàn)行公路橋涵養(yǎng)護(hù)規(guī)范則不僅要求對墩、臺身及索塔的高程進(jìn)行監(jiān)測，而且還要求監(jiān)測墩、臺身及索塔的傾斜度?？紤]到特大型、大型橋梁的重要性，不管是公路橋梁還是城市橋梁，在控制檢測中一般要求檢測墩、臺身及索塔高程和傾斜度。3變形觀測系統(tǒng)的布置3.1橋墩沉陷與橋面線形觀測點的布置橋墩(臺)沉陷觀測點一般布置在與墩(臺)頂面對應(yīng)的橋面上；橋面線形與撓度觀測點布置在主梁上。對于大跨度的斜拉段。線形觀測點還與斜拉索錨固著力點位置對應(yīng);橋面水平位移觀測點與橋軸線一側(cè)的橋面沉陷和線形觀測點共點。3.2塔柱擺動觀測點布置塔柱擺動觀測點布置在主塔上塔柱的頂部、上橫梁
7、頂面以上約1.5m的上塔柱側(cè)壁上,每柱兩點。3.3水平位移監(jiān)測橋面水平位移主要是指垂直于橋軸線方向的水平位移。主要由基礎(chǔ)位移、傾斜及外界荷載(風(fēng)、日照、車輛等)等引起，對大跨徑斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載可使橋面產(chǎn)生大幅度擺動，對橋梁安全運營十分不利。測定水平位移的方法與橋梁形狀有關(guān)：直線形橋梁，一般采用基準(zhǔn)線法、測小角法等；曲線橋梁，一般采用三角測量法、交會法、導(dǎo)線測量法等。結(jié)合橋梁兩岸地形地質(zhì)條件和其他建筑物分布、水平位移觀測點的布置與觀測方法，以及基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測方法等因素，水平位移觀測基準(zhǔn)網(wǎng)分兩極布設(shè)，基準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)在岸上穩(wěn)定的地方并埋設(shè)深埋鉆孔樁標(biāo)志；在橋
8、面用橋墩水平位移觀測點作為工作基點，用它們測定橋面觀測點的水平位移。3.4垂直位移監(jiān)測為了便于
