大跨徑懸索橋塔偏監(jiān)測(cè)方法研究

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1、大跨徑懸索橋塔偏監(jiān)測(cè)方法研究摘要：分析了測(cè)量機(jī)器人徠卡TM30進(jìn)行極坐標(biāo)法觀測(cè)時(shí)的精度，并以南京長(zhǎng)江四橋塔偏監(jiān)測(cè)為應(yīng)用實(shí)例，介紹了TM30在大跨徑懸索橋塔偏監(jiān)測(cè)中的方法。通過(guò)分析得到利用TM30采用極坐標(biāo)法進(jìn)行大跨徑懸索橋塔偏監(jiān)測(cè)是可行的。關(guān)鍵詞：TM30；大跨徑懸索橋；塔偏1?引言近年來(lái)，隨著國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，大跨徑懸索橋在城市建設(shè)中不斷涌現(xiàn)，如潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、南京長(zhǎng)江四橋等。橋梁在日常使用和維護(hù)過(guò)程中，由于受到外部環(huán)境和自身結(jié)構(gòu)以及材料老化帶來(lái)的影響，橋梁的主體結(jié)構(gòu)會(huì)受到損傷，因此，橋梁的健康監(jiān)測(cè)是及其重要的。在橋梁安全監(jiān)測(cè)的眾多項(xiàng)目中，大跨

2、徑懸索橋主橋塔偏是橋梁狀態(tài)評(píng)定中最直接、最重要的關(guān)鍵指標(biāo)之一。目前，隨著智能型全站儀的普及，對(duì)橋梁塔偏監(jiān)測(cè)通常采用定期測(cè)試的方法，利用全站儀極坐標(biāo)法對(duì)布設(shè)在橋梁構(gòu)件上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。2.精度分析全站儀極坐標(biāo)法的測(cè)量原理（如圖一所示）是在已知點(diǎn)A架設(shè)全站儀，通過(guò)觀測(cè)后視點(diǎn)B與監(jiān)測(cè)點(diǎn)P之間的水平角3以及AP之間的水平距離D，從而得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)P的坐標(biāo)（XP，YP）的過(guò)程。為了驗(yàn)證該技術(shù)方案的可行性，在進(jìn)行外業(yè)觀測(cè)之前，對(duì)監(jiān)測(cè)方案進(jìn)行了精度預(yù)計(jì)。由基準(zhǔn)點(diǎn)A的坐標(biāo)（XA,YA）以及觀測(cè)值（3,D）,可得監(jiān)測(cè)點(diǎn)P的坐標(biāo)計(jì)算公式為：在具體工程中，基準(zhǔn)點(diǎn)AB設(shè)置為強(qiáng)制對(duì)

3、中裝置，因此可以忽略已知點(diǎn)AB的點(diǎn)位位差對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)P的影響。對(duì)上式左右分別求微分，得由此可得，監(jiān)測(cè)點(diǎn)P的點(diǎn)位中誤差計(jì)算公式：其中，mP表示全站儀測(cè)距中誤差，m0表示全站儀測(cè)角中誤差。由此便可得到監(jiān)測(cè)點(diǎn)P的點(diǎn)位中誤差本次外業(yè)觀測(cè)儀器采用的是瑞士LeicaTM30高精度智能型全站儀，儀器的標(biāo)稱精度：測(cè)邊為0.6mm+lppm；測(cè)角為0.5〃。2.工程應(yīng)用實(shí)例3.1工程概況南京長(zhǎng)江第四大橋是一座大跨徑懸索橋，項(xiàng)目全長(zhǎng)28.996km，主跨1418m，主纜由五跨組成。塔頂主纜理論交點(diǎn)標(biāo)高234.20m,橋塔側(cè)吊索距橋塔中心線水平距離為22.00m（邊跨側(cè)）、22.

4、60m（中跨側(cè)），限位裝置處吊索與相鄰吊索距離為13.80m，其余吊索水平間距為15.60m。3.2觀測(cè)方案本次對(duì)南京長(zhǎng)江四橋主橋塔偏進(jìn)行監(jiān)測(cè)采用的是徠卡TM30智能全站儀。塔偏監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在南、北塔靠岸一側(cè)女兒墻上，南、北塔上下游各布設(shè)1個(gè)，共計(jì)4個(gè)。由于主橋橋塔受外界條件的影響始終處于動(dòng)態(tài)變化中，為便于塔偏的監(jiān)測(cè)，在南北引橋中間隔離帶布置ZL1、ZL2、ZL3、ZL4四個(gè)控制點(diǎn)，均采用強(qiáng)制對(duì)中墩的形式布設(shè)，并與南京四橋變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的平面和高程起算點(diǎn)NF13、NF14構(gòu)成監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。主橋塔偏監(jiān)測(cè)點(diǎn)及控制點(diǎn)分布見(jiàn)圖二。在測(cè)量過(guò)程中索塔空間位置監(jiān)測(cè)采用極坐標(biāo)

5、法，具體施測(cè)方案為：(1)南岸在ZL2架站，后視ZL1，測(cè)量塔偏新布點(diǎn)、施工階段塔偏監(jiān)測(cè)點(diǎn)、塔頂岸側(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn)NTAZ;北岸在ZL3架站，后視ZL4,測(cè)量塔偏新布點(diǎn)、施工階段塔偏監(jiān)測(cè)點(diǎn)、塔頂岸側(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn)BTAZ。(2)南塔在NTAZ架站，后視ZL2，測(cè)量塔頂江側(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn)NTJZ;北塔在BTAZ架站，后視ZL3,測(cè)量塔頂江側(cè)轉(zhuǎn)點(diǎn)BTJZo在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中，對(duì)每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均觀測(cè)記錄多次直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定，并計(jì)算平均值作為最終結(jié)果。3.3監(jiān)測(cè)成果分析由本次觀測(cè)成果可得，X方向即橋軸線方向上NTS變化-56.2mm、NTX變化-61.4mm、BTS變化61mm、BTX變化64.2m

6、m。具體成果見(jiàn)表1塔偏觀測(cè)成果表和表2主纜線形觀測(cè)成果表?？紤]到四橋剛通車一年，混凝土的徐變作用對(duì)橋塔的影響還很大，加之塔有234m高，風(fēng)以及太陽(yáng)輻射的不均勻性會(huì)使橋塔周圍的溫度場(chǎng)產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力。綜合以上因素考慮，橋塔的位移是屬于正常范圍內(nèi)的波動(dòng)，故可認(rèn)為本次橋塔沒(méi)有發(fā)生位移。2.結(jié)論本文論述了利用全站儀極坐標(biāo)法進(jìn)行大跨徑懸索橋主橋塔偏和主纜線形變形監(jiān)測(cè)的可行性，并結(jié)合南京長(zhǎng)江第四大橋塔偏和主纜線形變形監(jiān)測(cè)的實(shí)例對(duì)該方法進(jìn)行了說(shuō)明?？梢钥闯觯捎脧瓶═M30智能全站儀對(duì)大跨徑懸索橋主橋塔偏和主纜線形進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)的方法完全是可行的。[參考文獻(xiàn)][1]華

7、錫生，黃騰.精密工程測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用[M].南京：河海大學(xué)出版社，2002.[1]GB/T15314-94精密工程測(cè)量規(guī)范[S].1995.[2]張正祿.測(cè)量機(jī)器[j]?測(cè)繪通報(bào)，2001(5)：17.(作者單位：河海大學(xué)大禹學(xué)院，江蘇南京210098)