【文章內(nèi)容簡介】 立的函數(shù)關(guān)系是正確的，另一方面也說明了變形體的變形規(guī)律和過去一樣。這是因為在建立荷載 變形之間的函數(shù)關(guān)系時，所用到的是過去觀測的數(shù)據(jù)，所建立的模型反映了變形體過去的變形規(guī)律。如果差值較大，就需 要尋找原因，修改模型。 確定函數(shù)法 利用變形體的力學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，通過應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系建立荷載與變形的函數(shù)模型，然后利用確定函數(shù)模型，預(yù)報在荷載作用下可能的變形。但由于組成變形體的巖石介質(zhì)不均勻、非連續(xù)，使得變形體不可能是完全的彈性體。所以，在應(yīng)用確定函數(shù)法中，可能存在一系列的誤差；另一方面，變形體的變形是復(fù)雜多變的，有時很難用確定性的理論公式表達(dá)，這在某種程度上限制了確定函數(shù)法的廣泛應(yīng)用。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 橋梁變形監(jiān)測 5 橋梁變形的限制 主梁撓度變形限值 對于橋梁的豎向撓度，《規(guī)范》規(guī)定：由于汽車 荷載（不計沖擊力）所引起的豎向撓度不應(yīng)超過表 21 所列允許值。當(dāng)車輛荷載在一個橋垮范圍內(nèi)移動，因而產(chǎn)生正負(fù)兩個方向的撓度時，計算撓度應(yīng)為正負(fù)撓度的最大絕對值之和。 表 21 橋梁允許撓度值 橋梁結(jié)構(gòu)形式 允許撓度值 橋梁結(jié)構(gòu)形式 允許撓度值 簡支或連續(xù)桁架 L/800 梁的懸臂端 L1/600 簡支或連續(xù)板橋 L/600 懸索橋 L/600 注： L 為橋梁的計算跨徑； L1 為梁橋懸臂端長度。 對于拱橋，《規(guī)范》規(guī)定：汽車荷載（不計沖擊力）計算的拱橋上部結(jié)構(gòu)在一個橋垮范圍內(nèi)正負(fù)撓度的最大 值之和不大于 L/1000，用掛車或履帶車驗算時，上述撓度可增加 20%。 斜拉索橋的豎向撓度是指主梁在汽車荷載（不計沖擊力）的最大豎向撓度。應(yīng)為混凝土主梁時不應(yīng)大于 L/500，當(dāng)為鋼主梁時不應(yīng)大于 L/400（ L 為中跨跨徑）。用平板掛車或履帶車驗算時，上述限值可增加 20%，如車輛荷載在一個橋垮范圍內(nèi)移動產(chǎn)生正負(fù)不同撓度時，計算撓度應(yīng)為正負(fù)撓度的最大絕對值之和。懸索橋的側(cè)向撓度是指懸索橋應(yīng)驗算風(fēng)力作用下的側(cè)向撓度，其在行車系的縱向平面內(nèi)的允許撓度規(guī)定為跨徑的 1/1000。 墩臺沉降變形限值 《規(guī)范》規(guī) 定橋梁的墩臺沉降不宜超過下列限值： （ 1）墩臺均勻總沉降值（不包括施工中的沉降） l cm； （ 2）相鄰墩臺均勻總沉降值（不包括施工中的沉降） l cm； （ 3）墩臺頂面水平位移值 l cm； 其中 L 為相鄰墩臺間最小跨徑長度，以米計。大跨度橋梁在行車荷載、風(fēng)力、陣雨和溫度等外界因素，以及混凝土收縮徐變、鋼筋松弛銹蝕、墩臺基礎(chǔ)沉降等內(nèi)在因素的影響下，將產(chǎn)生幾何位置變化 、內(nèi)力變化、應(yīng)力變化和索力變化等各種效應(yīng)，同時也會發(fā)生混凝土老化、碳化、鋼筋銹蝕和斜拉索銹蝕等現(xiàn)象。幾何位置變化（即結(jié)構(gòu)的變形）在反映橋梁狀況變化方面是一個較綜合的量，也是一個便于監(jiān)測的直觀量。因此，通過監(jiān)測橋梁結(jié)構(gòu)的變形來掌握大橋的健康狀況，是確保大橋東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 橋梁變形監(jiān)測 6 安全運營的重要手段。 橋梁變形的分類 橋梁結(jié)構(gòu)在荷載和環(huán)境因素作用下所產(chǎn)生的變形可以分成兩類：一類變形反映結(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況結(jié)構(gòu)整體 工作的全貌。因此，在一切觀測項目中，各種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，如纖維變形、裂縫、鋼筋的滑動等，這稱為局部變形。最能表現(xiàn)老化（或缺陷）的特征是裂縫，裂縫的部位、方向提示了橋梁老化（或缺陷）的部位和性質(zhì)。 橋梁靜態(tài)變形監(jiān)測 橋梁靜態(tài)變形監(jiān)測包括橋梁下部結(jié)構(gòu)監(jiān)測、橋梁上部結(jié)構(gòu)（主梁）監(jiān)測、環(huán)境參數(shù)變化監(jiān)測。橋梁下部結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要包括橋墩、橋臺、橋塔和樁基礎(chǔ) ，這都是橋梁結(jié)構(gòu)的重要組成部分。上部主梁（或者拱橋的主拱助）是直接承受交通荷載承重構(gòu)件。主梁的內(nèi)力、變形量 會隨著活荷載的分布及其大小的不斷變化產(chǎn)生相應(yīng)的變化，使主梁產(chǎn)生豎直及水平方向的撓度變形。環(huán)境參數(shù)變化監(jiān)測主要是橋址處溫度參數(shù)變化對大橋影響的監(jiān)測，其中包括：橋梁結(jié)構(gòu)在太陽照射下，混凝土陰陽面最大溫差可在 20℃ 以上，日夜最大溫差可達(dá) 25℃ 以上等。 系統(tǒng)布置 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。 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、上橫梁頂面以上約 壁上 ， 每柱設(shè) 2 點。 水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點布置 水平位移觀測基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)結(jié)合橋梁兩岸地形地質(zhì)條件和其他建筑物分布、水平位東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 橋梁變形監(jiān)測 7 移觀測點的布置與觀測方法 ， 以及基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測方法等因素確定 ， 一般分兩級布設(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。 垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)布置 為了便于觀測和使用方便 ， 一般將岸上的 平面基準(zhǔn)網(wǎng)點納入垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)中 ，同時還應(yīng)在較穩(wěn)定的地方增加深埋水準(zhǔn)點作為水準(zhǔn)基點 ， 它們是大橋垂直位移監(jiān)測的基準(zhǔn)；為統(tǒng)一兩岸的高程系統(tǒng) ， 在兩岸的基準(zhǔn)點之間應(yīng)布置了一條過江水準(zhǔn)線路。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 橋梁工程變形監(jiān)測具體實施方法與精度 8 3 橋梁工程變形監(jiān)測具體實施方法與精度 GPS 定位系統(tǒng)測量平面基準(zhǔn)網(wǎng) 為了滿足變形觀測的技術(shù)要求 ， 考慮到基準(zhǔn)網(wǎng)邊長相差懸殊 ， 對基準(zhǔn)網(wǎng)邊長相對精度應(yīng)達(dá)到不低于 1/120200 和邊長誤差小于 177。5mm 的雙控精度指標(biāo)；由于工作基點多位于大橋橋面 ， 它們與基準(zhǔn)點之間難以全部通視 ， 可采用 GPS 定位系統(tǒng)施 測。為了在觀測期間不中斷交通 ， 且避開車輛通行引起儀器的抖動和干擾 GPS 接收機的信號接收 ， 對設(shè)置在橋面工作基點的觀測時段應(yīng)安排在夜間作業(yè) ， 盡可能使其符合靜態(tài)作業(yè)條件以提高觀測精度。 精密水準(zhǔn)測量建立高程基準(zhǔn)網(wǎng)和沉陷觀測 高程基準(zhǔn)網(wǎng)與橋面沉陷觀測均按照 “國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范 ”的二等技術(shù)規(guī)定要求實施。并將垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)點、橋面沉陷點、過江水準(zhǔn)線路之間構(gòu)組成多個環(huán)線。高程基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測采用精密水準(zhǔn)儀；高程基準(zhǔn)網(wǎng)中的過江水準(zhǔn)測量 ， 可采用三角高程測量方法，用 2 臺精密全站儀同時對向觀測。 全站儀坐標(biāo)法觀測橫 向水平位移 眾所周知 ， 直線型建筑物的水平位移常采用基準(zhǔn)線法觀測 ， 它的實質(zhì)測定垂直于基準(zhǔn)線方向的偏離值。為充分發(fā)揮現(xiàn)代全站儀的優(yōu)點 ， 橋面水平位移觀測可采用類似基準(zhǔn)線法原理的坐標(biāo)法 ， 以直接測定觀測點的橫坐標(biāo)。武漢長江二橋采用該法觀測橫向水平位移，根據(jù)對全橋 136 個觀測點的結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計分析 ， 在未顧及視線長度不等對Ｙ坐標(biāo)的精度影響的條件下 ， 求得Ｙ坐標(biāo)的精度為 177。， 遠(yuǎn)高于橋梁監(jiān)測技術(shù)中的精度要求 (177。3mm） 。 智能型全站儀 (測量機器人 ） 測定高塔柱的擺動 塔柱擺動可觀測采用當(dāng)代最先進(jìn)的智能型全站儀 TCA2020， 其標(biāo)稱精度為″， 177。(1mm+1106D） 。它可以實現(xiàn)自動尋找和精確照準(zhǔn)目標(biāo) ， 自動測定測站點至目標(biāo)點的距離、水平方向值和天頂距 ， 計算出 3 維坐標(biāo)并記錄在內(nèi)置模塊或計算機內(nèi)。由于它不需要人工照準(zhǔn)、讀數(shù)、計算 ， 有利于消除人差的影響、減少記錄計算出錯的幾率 ， 特別是在夜間也不需要給標(biāo)志照明。該儀器每次觀測記錄一個目標(biāo)點不超過 7ｓ ， 每點觀測 4測回也僅 30ｓ。一周期觀測 10個點以內(nèi)一般不會超過 5 min，其觀測速度之快是人工無法比擬的。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 橋梁工程變形監(jiān)測具體實施方法與精度 9 武漢長江二橋采用該法測定高塔柱的擺動，為了評定該法的精度 ， 利用車 流量很少的夜間觀測成果進(jìn)行了統(tǒng)計分析。仿照橋面水平位移觀測的統(tǒng)計分析方法 ， 對視線長度為 800ｍ的觀測點 ， 根據(jù)夜間 6 周期的觀測資料進(jìn)行了統(tǒng)計分析計算 ， 求得 mx=、 my=， 它表明該法具有較高的精度 ， 可以滿足塔柱動態(tài)觀測的精度要求。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 南豐儺鄉(xiāng)大橋變形監(jiān)測實例 10 4 南豐儺鄉(xiāng)大橋變形監(jiān)測實例 工程概況 南豐儺鄉(xiāng)大橋是撫州市重點建設(shè)項目，位于江西省撫州市南豐縣盱江流經(jīng)南豐縣城的河段上，橋長 ，單跨 30M，結(jié)構(gòu)形成為 530M＋ 530M 先簡支后連續(xù)預(yù)應(yīng)力 鋼筋混凝土箱梁斜拉橋，下部采用柱式橋墩，肋式橋臺，基礎(chǔ)采用鉆孔樁，橋面鋪裝為鋼筋混凝土。為了建立南豐儺鄉(xiāng)大橋全線結(jié)構(gòu)物的竣工線型和位置基準(zhǔn)，并對重要路段、橋墩進(jìn)行位移監(jiān)測，為今后大橋維修、驗收等工作 做準(zhǔn)備 起始數(shù)據(jù)，需要對南豐儺鄉(xiāng)大橋進(jìn)行變形監(jiān)測。 監(jiān)測內(nèi)容和方法 索塔及基礎(chǔ) 對索塔主要監(jiān)測塔基礎(chǔ)位移（三維）和塔頂水平變化（二維）。對于南豐儺鄉(xiāng)大橋，塔基礎(chǔ)位移監(jiān)測點布置在約 7m 高程面的塔柱上，塔頂水平變化監(jiān)測點布置在塔頂柱體上，上、下游塔柱和塔柱南北側(cè)各布置一測點，如圖 41 所示。南北塔共計布 置 17 個監(jiān)測點，其中北塔為 9 個點；對于南豐儺鄉(xiāng)大橋，基礎(chǔ)位移監(jiān)測點設(shè)在盱江中 4四個橋墩的墩柱上，每個橋墩的上、下游墩柱各布一個點，共計 8 個點 ，點位也設(shè)在約 7m 高程面上，如圖 41 所示。 索塔及基礎(chǔ)變位情況為每三個月觀測一期。測量使用德國萊卡高精度 TS02 全站儀，以三維前方交會法進(jìn)行角度觀測四測回，觀測方法如圖 41 所示。儺鄉(xiāng)大橋以竣工時恢復(fù)的首級控制網(wǎng)為基準(zhǔn)，經(jīng)平差計算獲得三維坐標(biāo)，為便于塔柱變位方向分析，平差計算采用橋軸坐標(biāo)系。 東華理工大學(xué)長江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 南豐儺鄉(xiāng)大