桥梁工程测量PPT课件

1、10.1 桥梁结构基础知识第1页/共183页一、桥梁的基本类型一、桥梁的基本类型 梁桥 拱桥 刚构桥 悬索桥 斜拉桥 及其组合体系桥。 大跨度桥梁是指在公路桥梁中多孔跨径总长大于500米或单孔大于100米的桥梁，以及铁路桥梁中桥长大于500米的桥梁。第一节第一节 桥梁结构基础知识桥梁结构基础知识第2页/共183页大跨度桥梁类型拱桥连续刚构桥斜拉桥悬索桥第3页/共183页桥梁的最大跨径桥梁的最大跨径桥型桥型最大跨径最大跨径桥名桥名连续刚构桥连续刚构桥270270虎门辅航道桥虎门辅航道桥拱桥拱桥550550上海卢浦大桥上海卢浦大桥斜拉桥斜拉桥628628南京长江二桥南京长江二桥悬索桥悬索桥1490

2、1490润扬长江大桥润扬长江大桥第4页/共183页斜拉桥构造与索形1 缆索 2 塔柱 3 桥墩 4 桥台 5 主梁 6 辅助墩第5页/共183页悬索桥结构类型悬索桥结构类型a 柔式无加劲梁 b 主跨吊于悬索设加劲梁 c 三跨吊于悬索、三跨简支加劲梁d 三跨吊于悬索、三跨连续加劲梁 e 自锚式 f 缆索中段同加劲桁架上弦合为一体第6页/共183页世界上最大的钢筋混凝土拱桥（重庆万县长江桥，跨度420米，1997年建成）第7页/共183页苏通大桥(世界第一跨径斜拉桥）第8页/共183页南京长江二桥第9页/共183页润扬长江公路大桥第10页/共183页悬索桥实景第11页/共183页虎门辅航道桥虎门辅

3、航道桥(270)我国桥梁建筑的成就我国桥梁建筑的成就第12页/共183页我国桥梁建筑的成就我国桥梁建筑的成就上海卢浦大桥上海卢浦大桥(550)第13页/共183页南京长江二桥（南京长江二桥（628）我国桥梁建筑的成就我国桥梁建筑的成就第14页/共183页我国桥梁建筑的成就我国桥梁建筑的成就润扬长江大桥（润扬长江大桥（1490）第15页/共183页世界十大悬索世界十大悬索桥桥2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就第16页/共183页2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就日本明石海峡大桥（日本明石海峡大桥（1991）第17页/共183页世界十大斜拉桥2020世纪桥梁工程

4、的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就第18页/共183页2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就日本多多罗大桥（日本多多罗大桥（890）第19页/共183页2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就法国诺曼底大桥（法国诺曼底大桥（856）第20页/共183页世界十大混凝土拱桥2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就第21页/共183页2020世纪桥梁工程的伟大成就世纪桥梁工程的伟大成就万县长江大桥（万县长江大桥（420）第22页/共183页二、桥梁的组成二、桥梁的组成 桥跨结构（上部结构） 直接承担使用荷载 桥墩、桥台、支座（下部结构） 将上部结构的荷载传递到基础

5、中去 挡住路堤的土 保证桥梁的温差伸缩 基础 将桥梁结构的反力传递到地基第23页/共183页桥梁的组成部分与各部分的作用 桥梁所承受的重力或外力叫做荷载； 起承受重力作用的部分叫做承重结构； 桥面与承重结构统称桥的上部结构； 支撑承重结构的支承物称作桥墩； 岸边的支承物兼挡墙称作桥台； 桥墩与桥台统称为桥的下部结构； 上部结构称作跨越结构或桥跨结构； 下部结构称作支承结构。 第24页/共183页上部结构 承重结构是梁的，主梁可以用钢（钢板栗、钢箱梁、铜街梁）、钢筋混凝土（跨度不大时）或预应力混凝土做成。 承重结构是拱的叫做主拱（多于一片拱时称拱肋）； 承重结构是悬索的叫做主索或大缆； 桥渡的中

6、心线通常称为桥轴线，桥轴线两岸控制桩的距离称为桥轴线长度。 桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥。 桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥。 第25页/共183页第26页/共183页下部结构 桥梁的下部结构通常由支座、墩台、基础三个部分组成。 荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。 为了使上部结构与下部结构的受力明确，同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠，必须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造，这个支点构造就叫做支座。 承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。 第27页/共183页桥梁的基本组成桥梁的基本组成 第28页/共183页桥梁附属设施： 1

7、、桥面铺装(或称行车道铺装) 2、排水防水系统 3、栏杆(或防撞栏杆) 4、伸缩缝 5、灯光照明第29页/共183页三、桥梁的分类三、桥梁的分类 按使用性质可分为：公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。 按行车道位置分为：上承式桥、中承式桥、下承式桥。 按承重构件受力情况可分为：梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥（斜拉桥、悬索桥）。 按使用年限可分为：永久性桥、半永久性桥、临时桥。 按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。 按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。第30页/共183页三、桥梁的分类三、桥梁的分类1、按跨径大小分类 我国公路工程技术标准桥

8、梁分类 第31页/共183页2、按桥面的位置划分 上承式视野好、建筑高度大 下承式建筑高度小、视野差 中承式兼有两者的特点第32页/共183页拱桥基本类型 第33页/共183页上承式拱桥上承式拱桥 第34页/共183页桥梁的分类中承式拱桥中承式拱桥 第35页/共183页桥梁的分类下承式拱桥下承式拱桥 第36页/共183页3、按桥梁用途来划分 公路桥、铁路桥、公路铁路两用桥 农桥、人行桥、运水桥(渡槽)、 其它专用桥梁(如通过管路、电缆等)桥梁的分类第37页/共183页4、按材料来划分 木桥、 钢桥、 圬工桥(包括砖、石、混凝土桥)、 钢筋混凝土桥、 预应力钢筋混凝土桥桥梁的分类第38页/共18

9、3页5、按结构体系划分 梁式桥主梁受弯 拱桥主拱受压 刚构桥构件受弯压 缆索承重桥梁缆索受拉 组合体系桥梁几种受力的组合桥梁的分类第39页/共183页桥梁的分类梁式桥梁式桥 第40页/共183页拱桥拱桥 桥梁的分类第41页/共183页刚架桥v(a)(a)受力示意受力示意 (b)(b)计算简图计算简图 (c) T(c) T形钢架桥形钢架桥 (d)(d)连续钢架桥连续钢架桥 (e)(e)斜腿钢架桥斜腿钢架桥刚架桥受力示意及其类型第42页/共183页桥梁的分类刚构桥刚构桥 第43页/共183页南昆铁路清水河大桥（主跨南昆铁路清水河大桥（主跨128米）米）刚构桥刚构桥 第44页/共183页香港昂船洲大

10、桥（香港昂船洲大桥（1018）第45页/共183页桥梁的分类缆索承重桥梁缆索承重桥梁第46页/共183页厦门海沧大桥厦门海沧大桥（230648230） 第47页/共183页香港青马大桥（香港青马大桥（13371337）第48页/共183页桥梁的分类组合体系桥梁组合体系桥梁第49页/共183页6、按施工方法 整体施工桥梁上部结构一次浇筑而成 节段施工桥梁上部结构分节段组拼而成桥梁的分类第50页/共183页桥梁的分类整体施工桥梁整体施工桥梁第51页/共183页桥梁的分类节段施工桥梁节段施工桥梁第52页/共183页九个月塌六桥2007年8月13日，湘西凤凰县沱江大桥突然坍塌，10秒钟内变成一堆碎石；

11、至19日，罹难人数已升至64人。这也是自去年12月以来大陆在9个月内倒塌的第6座大桥 第53页/共183页2007年6月15日 广东佛山九江大桥：一“撞”骨折 第54页/共183页2007年5月24日 安徽怀宁跨河大桥：百日寿命 第55页/共183页吉林省道锦江大桥垮塌 致6人受伤第56页/共183页2007年5月13日 江苏常州运河大桥：一车搞定 第57页/共183页2007年5月9日 江西上饶傍罗大桥：瞬间消失 第58页/共183页2006年12月9日 北京顺义悬索步行桥： 10车压垮第59页/共183页特 点 基础大，塔柱高； 施工界面十分庞大和复杂，多个标段。 结构复杂； 施工工艺、施

12、工条件复杂；第60页/共183页 勘测设计阶段提供各种比例尺的地形图（包括水下地形图）； 施工阶段确保桥梁施工放样达到足够的精度与可靠性使桥梁顺利贯通合拢； 工程竣工以后提供变形监测，保证桥梁的安全正常运行。四、主要测量工作第61页/共183页施工测量主要内容1. 施工控制网的建立、维护、加密、复测；2. 基础桩及墩台位置的施工放样；3. 施工过程中的检查测量；4. 全桥贯通测量；5. 桥面系施工放样；6. 施工期变形监测及相应环境量监测；7. 交工验收测量和竣工测量；8. 附属工程施工测量。第62页/共183页1. 高精度的施工控制网的建立与维护；2. 大规模水上施工测量；3. 高塔柱施工测

13、量；4. 索道管的精密定位；5. 钢箱梁吊装施工中的实时监控。关键技术问题第63页/共183页第64页/共183页第65页/共183页第66页/共183页第67页/共183页10.2 桥址选线测量第68页/共183页1、桥址平面地形测绘 一般应满足设计桥梁孔径、桥头路堤和导流建筑物和施工场地的需要，个别情况下应满足水工模型试验之用。（测绘范围） 应测绘地形、地物、地貌、线路导线、中线、既有线中线、桥梁和导流建筑物平面、桥头控制桩、水准基点、农田分类及边界、历史最高洪水泛滥线、水流方向等。 （测绘内容） 陆上地形测量见有关部分。水下地形常用测深工具有测深杆、测深锤、回声探测仪等，测量方法有直接法

14、、简易断面索法、迂回测深法、三船并进法、悬空断面索、绞索拉船。（测绘方法） 第69页/共183页2、桥址纵断面及辅助断面测量 一、桥址纵断面测绘范围：(1) 两岸应测宽度根据路肩高程而定，以满足在图上足够布置全部桥孔及导流堤的需要为原则，包括导流堤在桥址中线上的投影长度，并能设计桥头填土。(2) 如桥址纵断面兼作水文断面，并用以进行流量计算，则应测至岸边高出最高水位或设计水位至少1.0 m，泛滥很宽的河流应视具体情况而定，但必须满足流量计算的要求。(3) 如两岸或一岸为山地时（包括高架桥），以在图上能正确决定桥址及台尾附属工程为原则。(4) 特大桥及大中桥两岸应埋设桥址控制桩作为桥址定测和施工

15、复测的依据，其位置不受洪水淹没，必要时应设立护桩或中线方向桩。第70页/共183页2、桥址纵断面及辅助断面测量 一、桥址纵断面测绘 2测量方法及精度 尽量在线路中线测量，按要求一次完成。 如线路中线加桩不足，可根据中线桩在地形变化处加密。 测点距离：在山区不得大于5 m，平坦地区不得大于2040m。 加桩高程施测误差不得大于0.1 m，与水准点闭合差的限差为（L以km计）。 3绘制桥址纵断面图 绘制桥址纵断面图测绘比例尺为12001500，特长桥可采用11 000第71页/共183页辅助断面：1线路走行于陡峻的山坡地段，为了防止桥址线路纵断面在设计中发生墩台基础有落空现象，可根据实际需要加测上

16、、下游平行于桥址线路纵断面的辅助断面，间距一般为35 m。该项断面与资料应与桥址线路纵断面合并绘制，其中桥址线路纵断面用实线表示，上、下游断面用虚线表示，并注明与线路纵断面的距离。2对于小桥，为了正确布置陡坡建筑物，上、下游可加测顺沟方向河床纵断面，上游应连接原沟心，下游也连接原沟心或接至有出路之处。当需要计算水深，判断水流状态或考虑蓄水情况时，应加测河床纵坡和下游原沟槽有代表性横断面。第72页/共183页既有桥梁丈量1. 需要进行技术改造的大中桥或修建第二线桥与既有桥有关联时，则既有大中桥应进行丈量挖探基础，其内容应包括上、下部结构尺寸、墩台中心线与线路中心线的关系、各部位高程、结构病害和病

17、害部位等。2. 既有桥墩台需要加高在0.4 m以内，或运营情况良好，与增建第二线桥无影响时，其基础部分可不进行挖探。3. 确定原式利用的或经调查研究确定报废的既有桥，只丈量主要尺寸，绘制轮廓尺寸图，注明中心里程和主要部分高程。4. 桩基、沉井及气压沉箱等深基础既有桥应尽量了解其确实类型、顶部尺寸及埋置深度，不进行挖探。5. 小桥需丈量主要尺寸，需要改建检算和对增建第二线桥有影响时，应挖探基础，以取得基础埋置深度及襟边尺寸等有关资料。第73页/共183页10.3 桥梁施工控制测量第74页/共183页江阴大桥南京二桥武汉二桥平面控制测量方法常规三角测量方法GPS测量方法经纬仪测距仪全站仪角度边长三

18、角网GPSGPS控制网南京三桥润扬大桥虎门大桥杭州湾大桥.苏通大桥第75页/共183页控制网的建立1、技术指标的制定（精度确定）；2、控制网的优化设计（网形等确定）；3、实地选点、埋标（保证点位稳定、实用）；4、外业观测（观测方法）；5、数据处理（坐标系、投影面、已知点）。第76页/共183页建立平面网应注意的几个问题建立平面网应注意的几个问题 控制点应埋设在合适的位置； 角度观测应选择合适的时间； 边长观测应精确测定气象元素； 外业观测数据应及时检查； 内业计算应由两人独立完成； GPS测量结果需用测距仪检验。第77页/共183页润扬大桥平面控制网的建立润扬大桥平面控制网的建立 勘测平面网采

19、用GPS建立； 施工平面网采用边角网形式； 全网有24个点； 建立砼观测墩，埋设强制归心底盘； 采用国家二等三角测量要求观测； 最弱点点位中误差2mm。第78页/共183页第79页/共183页第80页/共183页数据处理数据处理 经典最小二乘平差； 坐标系统：北京54、南汊桥轴线、北汊桥轴线； 投影面：平均高程面、60m、30m。第81页/共183页GPSGPS与经典测量方法相比有如下优点：与经典测量方法相比有如下优点：不需要相互通视观测作业不受天气条件的影响能达到大地测量所需要的精度水平白天和夜间均可作业无论作大面积控制和局部测量都是理想的工具第82页/共183页苏通大桥施工控制网1. 桥轴

20、线相对中误差不低于1/70万；2.平面控制网中各相邻点点位中误差不大于5mm；3.每公里水准测量的偶然中误差不大于1mm，每公里水准测量的全中误差不大于2mm；4.高程控制网中各相邻点高程中误差不大于5mm。第83页/共183页平平面面控控制制网网布布设设图图141516171819202122232322212019181716151413.59796959493929113.59192939495969723.523.5ST20ST16ST12ST14ST18ST08ST04ST02ST06ST10ST13ST11ST15ST09ST05ST01ST03ST07第84页/共183页控制网点

21、数：共18个点，其中南岸10个，北岸8个观测时间长度连续观测24小时截止高度角（度）15采样间隔（秒）15有效卫星总数（颗）9卫星象限分布(2520)%GDOP6标墩类型：36米不等的混凝土强制对中观测墩GPS静态相对定位模式，双频GPS接收机第85页/共183页米观测墩2第86页/共183页六米观测墩第87页/共183页全站仪用于平面控制网观测第88页/共183页高程控制测量精密水准测量二等几何水准测量跨河水准测量水准仪微倾螺旋法经纬仪倾角法测距三角高程法技术难点：跨河水准部分（6km）超规范，进行了专项设计第89页/共183页国家56黄海高程系镇江金山基准点为原点在镇江、世业洲、扬州岸分别

22、设置水准工作基点高程控制网由6个水准环线南汊、北汊过江水准润扬大桥高程控制网建立第90页/共183页第91页/共183页苏通苏通大桥大桥高程高程控制控制网布网布设图设图STBM-1往狼山基岩点往虞山基岩点T02ST01ST04ST03S北长 江STBMS-2ST18SSTBMS-4ST14SST12SST16SSTBMS-6ST20SST07SST03SST01SST05SST09SST15SST11SST13SST08SST04SST02SST06SST10SSTBM-3STBM-5十九大队邻江十组通农二十二答对团结河第92页/共183页第93页/共183页施工控制网的维护施工控制网的维护

23、控制点的保护控制点的保护 控制网的复测控制网的复测 控制点的加密控制点的加密 第94页/共183页10.4 桥梁墩台的施工放样第95页/共183页施工测量主要内容1.桥墩基础施工测量；2.主桥及引桥索塔施工测量；3.索塔变形测量；4.引桥桥面测量；5.主桥钢箱梁架设施工测量；6.交工验收测量。第96页/共183页GPS静态技术手段: RTK流动站天线基准站电台B（GPS RTK）水准仪全站仪第97页/共183页基础施工测量1. 钢护筒下沉就位后中心偏差不大于100mm，倾斜度不大于1/150。2. 桩顶中心与设计位置的误差不大于100mm，桩身的垂直度最大偏差不大于1/150。3. 承台(引桥

24、）质量检验标准要求平面尺寸偏差不大于30mm，轴线偏位不大于15mm，顶面高程偏差不大于20mm。第98页/共183页常用测量仪器1.普通的经纬仪（2秒以上）2.水准仪（3毫米以上）3.全站仪（2秒，3mm+2ppm*s以上）4. GPS RTK技术（10mm+1ppm *s ） 第99页/共183页基础施工测量利用全站仪放样第100页/共183页钢护筒定位钢护筒定位GPS接收机接收机GPS基线基线进行定位的进行定位的GPS接收机接收机平面位置偏位10cm垂直度1/150平面位置：全站仪 极坐标法、经纬仪 交会法、GPS RTK 技术垂直度：经纬仪高程：三角高程、水准测量第101页/共183页

25、GPS打桩船系统第102页/共183页钢护筒定位施工现场第103页/共183页钢筋笼钢筋笼定位定位浇筑混凝土浇筑混凝土标高控制标高控制钻机钻机定位定位 桥墩基础施工整个过程都需要测量定位常用方法：经纬仪交会三角高程等第104页/共183页成桩中心位置测量常用方法：全站仪极坐标法经纬仪交会法GPS RTK 技术第105页/共183页承台施工测量：承台尺寸、标高、轴线测量承台模板放样的控制常用方法：平面：全站仪极坐标法高程：水准仪、三角高程第106页/共183页承台模板位置放样第107页/共183页10.5 大型斜拉桥、悬索桥高塔柱施工测量第108页/共183页 项目规定值或允许偏差（mm）承台处

26、水平偏位10倾斜度塔高的1/3000，且不大于30断面尺寸20塔顶高程偏差10斜拉索锚具轴线偏差5锚固点高程10系梁高程10孔道位置10，且两端同向 索塔施工测量精度要求第109页/共183页塔柱施工测量特点（1 1）要求精度高。无论是塔身的倾斜度、垂直度，还是轴线偏位、几何尺寸以及索道管的定位等都提出较高的要求，属于精密工程测量范畴。（2）位置特殊。一般索塔位于水域，使施工控制点的布设受到较大的限制。（3）水域施工，大气折光严重。（4）施工干扰大。（5）特性强。不同的桥型施工测量要求不同；相同的桥型，不同的设计，不同的施工工艺，不同的地理位置，对施工测量也提出不同的要求；即使桥型、设计相同，

27、施工环境不同，施工测量方法也要求不同。 第110页/共183页常用测量仪器1. 精密经纬仪（1秒以上）2. 水准仪（2毫米以上）3. 全站仪（1秒，1mm+1ppm*s以上）索塔施工测量：平面位置、尺寸、标高、轴线测量第111页/共183页 索塔施工测量索塔施工测量第112页/共183页 索道管精密施工定位索道管精密施工定位 主桥塔柱施工测量主桥塔柱施工测量第113页/共183页施工测量方法方法：全站仪三维坐标法（包含三角高程）、天顶方向法、钢尺高程传递法等。仪器：高精度水准仪、全站仪、经纬仪、激光经纬仪要解决的问题：平面、高程精度，特别是平面测量的方案以及单向三角高程传递中大气折光问题第11

28、4页/共183页内控法放样塔柱细部第115页/共183页索塔浇筑过程中的施工放样的依据。 斜拉索张紧工作中确知索塔的状况。 桥面钢箱梁安装定位时的需要。 对索塔周日变形的规律进行分析，找出最适宜施工时间段，以利于索塔的施工，保证施工质量。索塔变形监测索塔顶部是个自由端，会由于日照、风压、索力作用产生变位，这种变位将随着塔体不断升高而迅速增大，为了满足高索塔施工中垂直度要求，确定施工中塔柱的周日形变及索力作用下引起的塔柱偏移，必须测定和研究外界条件影响下塔柱的变化规律，用于指导施工与测量工作。主要表现在：第116页/共183页 塔柱变形监测一般在钢箱梁吊装过程中进行，特殊工况下进行24小时连续跟

29、踪测量。塔柱变形监测一般采用全站仪坐标法进行，该法需要在塔顶合适部位预设监测标点，并架设全反射棱镜，也可采用GPS进行。第117页/共183页大型斜拉桥钢箱梁安装的测控测控体系测控体系实时测量系统现场测试系统测控分析计算系统环境量测量线形测量应力应变测量砼弹性模量索特性参数构筑物的部位荷载状况实时施工控制计算施工控制预测计算下阶段施工控制量值设计体系综合分析第118页/共183页线形测量主梁高程测量：精密水准仪、静力水准主梁轴线测量：精密经纬仪、全站仪准直测量主梁悬臂端倾角测量：精密水准仪、静力水准索塔偏位测量：精密全站仪、GPS第119页/共183页主桥钢箱梁架设施工测量（线形控制）第120

30、页/共183页施工控制测量使主跨合拢精度达到施工控制测量使主跨合拢精度达到mm级级第121页/共183页第122页/共183页第123页/共183页悬索桥施工测量悬索桥施工测量 高塔柱施工测量 平面位置采用全站仪坐标法进行 标高采用全站仪精密三角高程测定 大缆架设施工测量 基准索股施工测量 一般索股施工测量 索夹定位测量 钢箱梁吊装施工测量 第124页/共183页斜拉桥施工测量斜拉桥施工测量 塔柱施工测量 索道管精密定位 钢箱梁吊装测量（轴线、线形） 主梁合龙控制测量 桥面线形测量第125页/共183页交工验收测量 主桥的交工验收测量主要是主桥的线形和轴线偏位测量；引桥包括线形、标高和桥面平整

31、度的测量；大桥主塔的交工验收测量主要包括承台及塔柱外形尺寸、平面位置、各部位标高、横梁标高及平整度、轴线偏位、塔柱倾斜度的测量等。第126页/共183页竣工测量主要内容竣工测量主要内容 工程竣工图 塔柱竣工测量 锚体竣工测量 桥面竣工测量 静、动载试验测量第127页/共183页10.7 桥梁施工和运营期的变形监测 第128页/共183页变形监测的目的目的1. 保证桥梁的安全营运；2. 验证设计参数；3.检验工程施工质量；4. 为科学研究和健康诊断提供依据。第129页/共183页变形监测的内容（相对测量） （1）各墩台的垂直位移观测 墩台沿水流方向和沿桥轴线方向的倾斜观测 （2）各墩台的水平位移

32、观测 沿水流方向和沿桥轴线方向的横、纵水平位移观测 （3）桥梁挠度观测 静载挠度观测、动载挠度观测 （4）塔柱位移监测 顶部水平位移监测、整体倾斜监测、周日变形监测、 塔柱体挠度监测、塔柱体伸缩量监测。 第130页/共183页变形监测的内容（全面） 1)1)位移监测（水平位移、垂直位移、挠度、裂缝、倾斜）。位移监测（水平位移、垂直位移、挠度、裂缝、倾斜）。 2)2)应力监测。应力监测。 3)3)动力特性监测。主要在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的动力特性监测。主要在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的情况下，测定桥

33、跨结构由于桥址处风荷载、水流等随机荷载激振而引起的结构微小振动响应。主要测定主梁的固有振动频率、振型等。结构微小振动响应。主要测定主梁的固有振动频率、振型等。 4)4)温度监测。了解桥梁结构在某种温度扬下的行为，如结构变形、内力变温度监测。了解桥梁结构在某种温度扬下的行为，如结构变形、内力变化等。化等。 5)5)区域表观检测。表观检测包括混凝土裂缝检测、混凝土强度检测、混凝区域表观检测。表观检测包括混凝土裂缝检测、混凝土强度检测、混凝土碳化深度检测以及混凝土表观质量检测以及桥面铺装、支座、伸缩缝等土碳化深度检测以及混凝土表观质量检测以及桥面铺装、支座、伸缩缝等的损坏情况。的损坏情况。 6)6)

34、其他监测项目。其他监测项目。第131页/共183页1 1主梁挠度变形限值主梁挠度变形限值 桥梁的竖向挠度。规范规定：由汽车荷载（不桥梁的竖向挠度。规范规定：由汽车荷载（不计冲击力）所引起的竖向挠度不应超过下表所列容计冲击力）所引起的竖向挠度不应超过下表所列容许值。如车辆荷载在一个桥跨范围内移动，因而产许值。如车辆荷载在一个桥跨范围内移动，因而产生正负两个方向的挠度时，计算挠度应为正负挠度生正负两个方向的挠度时，计算挠度应为正负挠度的最大绝对值之和。的最大绝对值之和。桥梁结构形式容许挠度值简支或连续桁架L/800简支或连续板桥L/600梁的悬臂端L1/600悬索桥L/600第132页/共183页

35、 对于拱桥，规范规定：汽车荷载（不计冲击力）计算的拱桥上部结构在一个桥跨范围内的正负挠度的最大值之和不大于L/1000，用挂车或履带车验算时，上述挠度可增加20。 斜拉桥的竖向挠度：主梁在汽车荷载（不计冲击力）的最大竖向挠度，当为混凝土主梁时不应大于L/500；钢主梁时不应大于L/400（L为中跨跨径）。用平板挂车或履带车验算时，上述限值可增加20，如车辆荷载在一个桥跨范围内移动产生正负不同挠度时，计算挠度应为正负挠度的最大绝对值之和。 悬索桥的侧向挠度：悬索桥应验算风力作用下的侧向挠度，其在行车系的纵向平面内的容许挠度规定为跨径的1/1000。第133页/共183页2 2墩台沉降墩台沉降变形

36、限值变形限值规范规定：桥梁的墩台沉降不宜超过下列规定：（1）墩台均匀总沉降值（不包括施工中的沉降） （cm）；（2）相邻墩台均匀总沉降值（不包括施工中的沉降） （cm）；（3）墩台顶面水平位移值 （cm） ；其中L为相邻墩台间最小跨径长度，以m计。L0 . 2L0 . 1L5 . 0第134页/共183页 1.1.桥梁上部结构（主梁）的监测桥梁上部结构（主梁）的监测 主梁竖向挠度变形观测及监测点截面偏载情况下扭转角的测量。 主梁横向水平位移观测(桥轴线偏位观测)。 主梁纵向位移观测：通过测量主桥主梁梁端与相邻引桥梁端上固定点之间的距离变化来测定主梁纵向位移变化规律。 斜拉桥和悬索桥塔柱的摆动规

37、律, 其相应的观测内容为: 塔柱在水平方向的扭转变化及其在竖直平面的挠曲变化和收缩徐变。桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测一、变形监测的内容第135页/共183页2.2.桥梁下部结构的监桥梁下部结构的监测测桥梁下部结构包括桥墩、桥台、桥塔和桩基础。（1）桥梁主桥(塔)墩基础的沉降监测，其中还包括塔、墩台、地面处和其它各截面的水平位移观测和转角。（2）对于斜拉桥和悬索桥应观测主塔塔顶变位（顺桥向和横桥向），测定塔柱的变位幅度大小和变位规律。（3）倾斜和挠度。（4）观测桩基础周围的地面变形和开裂的情况。（5）混凝土的裂缝和伸缩缝观测。桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第136页/共183页3. 3.

38、环境参数的监测环境参数的监测（1）桥址处环境温度监测。通过对桥梁温度场分布状况的监测，可以为桥梁设计中温度影响的计算提供原始数据；（2）桥址处的风速风向监测。（3）交通流量的监测。桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第137页/共183页二、观测点的布设二、观测点的布设 （1）对于下承式拱桥上部结构监测点应布设在拱脚、L/4、跨中、3L/4处拱肋或拱圈截面以及墩台顶处，以求得以上各截面处的变形与挠度，必要时还可增加L/8、3L/8、5L/8、7L/8截面的挠度观测点。 （2）对于中承式或下承式拱桥，还应布设针对于吊杆变形的监测点。1 1、拱桥、拱桥桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第138页/共18

39、3页 测量监测点应布设在零号块顶面处，观测零号块的沉降；除此之外在L/4、跨中、3L/4截面处也应布设观测点，以便于监测L/4、跨中、3L/4截面处的挠度。2 2、连续刚构桥、连续刚构桥桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第139页/共183页3 3、斜拉桥与悬索桥、斜拉桥与悬索桥 （1）主梁桥面线形测量与挠度观测点的布设 挠度观测点应布设在斜拉桥各跨支点、L/4、跨中、3L/4截面处，观测其截面处的竖向挠度，必要时还要观测上述部位的扭转角和横桥向的位移。 （2）索塔塔顶的水平位移监测点的布设 塔柱摆动观测点一般布置在主塔上塔柱顶部的侧壁或顶面上便于测量的地方，必要时应在塔柱的不同高度处布设多个截

40、面的观测点。 （3）悬索桥主缆的线形观测点的布设 主缆线形观测点一般要分别布设两边跨的跨中，中跨的1/4、1/2和1/4处，以及主缆在塔顶和锚碇出口处。桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第140页/共183页桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第141页/共183页0.20.10.020.010.010.005索塔塔顶水平位移监测 桥塔三维变形轨迹图桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第142页/共183页4 4、下部结构、下部结构 监测点应布设在墩台地面处和其它各截面处，以监测各截面处的竖向位移、水平位移和转角。连续刚构桥的桥墩(台) 沉陷观测点，一般布置在承台面上；当承台被水淹没时，可布设在与墩(台

41、) 顶面对应的桥面上；对于斜拉桥和悬索桥的索塔，沉降监测点一般布设在索塔基础的承台面上。桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第143页/共183页3D扫描桥底梁变形桥梁静态变形监测桥梁静态变形监测第144页/共183页 垂直位移监测方法1、几何水准测量2、三角高程测量3、液体静力水准测量4、压力测量法5、GPS测量第145页/共183页水平位移监测方法1. 三角测量法2. 交会法3. 导线测量法4. 基准线法5. 测小角法6. 测量机器人监测7. GPS监测第146页/共183页桥面挠度观测方法桥面挠度观测方法1.悬锤法2.精密水准法3.全站仪观测法4.GPS观测法5.静力水准测量法6.测斜仪观测

42、法7.摄影测量法8.专用挠度仪观测法第147页/共183页一、垂直位移监测一、垂直位移监测 基准点应尽量选在桥梁承压区以外，但又不宜离桥梁墩太远，一般来说，以不远于桥梁墩台1km一2km为宜普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测1.1.垂直位移监测网垂直位移监测网第148页/共183页普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第149页/共183页普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第150页/共183页2.2.垂直位移观测垂直位移观测第151页/共183页1.1.基准线法基准线法二.水平位移观测引桥部分普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第152页/共183页2.前方交会法3.导线法正桥部分普通桥梁变形监测普通桥梁

43、变形监测第153页/共183页4.4.工作基点的检核工作基点的检核三边网或三角网后方交会校核基准线（延长基准线）普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第154页/共183页三三. .墩台的倾斜观测墩台的倾斜观测普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第155页/共183页四.墩台的裂缝观测普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第156页/共183页五.墩台顶部的伸缩缝普通桥梁变形监测普通桥梁变形监测第157页/共183页厦门海沧大桥监测实例第158页/共183页 厦门海沧大桥是厦门本岛与大陆联系的第二条交通通道。厦门海沧大桥采用230+648+230 m、总长1108 m的三跨连续飘浮体系钢箱梁悬索桥。（一）概况

44、 厦门海沧大桥监测实例第159页/共183页（二）监测方案设计（二）监测方案设计1. 桥梁健康监测控制网的建立厦门海沧大桥监测实例第160页/共183页2.2.监测内容与监测点的布监测内容与监测点的布设设（1）悬索桥主梁线型测量。每隔四块箱梁测量一个断面，在东西边跨的跨中即1/2和中跨的1/4、1/2、3/4处加测断面，每个断面观测4个点，左右半幅桥各布设2个点，以便横坡和纵坡的计算，每个测点距路沿石内侧边缘15cm。 （2）悬索桥主梁长度和轴线方位测量。在主梁的东侧和西侧钢箱梁与伸缩缝的交界处，分别布设四个点，每个监测点横向距离最近的路沿石的距离均为0.5m。（3）悬索桥主缆线型测量。南北线

45、主缆各观测5个点的缆顶标高，这5个点分别为两边跨的跨中，中跨的1/4、1/2和3/4处。厦门海沧大桥监测实例第161页/共183页 （4）主索塔塔顶中心位位置跨经、方位的测量。悬索桥主索塔塔顶中心位置测量的观测点，布设在主索塔塔柱顶面主鞍座里程方向的中心线上，点位标志为在塔柱顶面的混凝土表面上直接刻画十字。 （5）索塔的基础沉降观测。索塔基础的沉降观测点布设在塔柱的承台面上，东塔布设6个监测点、西塔布设8个监测点。 （6）锚碇基础沉降观测及锚碇顶部变形监测。在东、西锚碇基础上各布设了6个锚碇基础沉降监测点，在东西锚碇的顶部，各布设了两个位移监测点。 （7）辅航道桥主墩基础和桥面的沉降监测。布设

46、20个监测点。厦门海沧大桥监测实例第162页/共183页（三）所采用的仪器和方法（三）所采用的仪器和方法（1）主梁线形测量按四等水准测量的精度要求施测。（2）主缆线形测量的顺序，用全站仪多测回法的固定点三维极坐标方法。（3）悬索桥塔顶中心位置、锚跨和中跨的跨径和方位测量，采用全站仪三测回对向观测的三维附合导线测量的方法进行该项目的测量。（4）悬索桥锚碇顶部的位移变形监测、悬索桥东西索塔下系梁和东西锚墩顶部抗风支座的变形监测，是通过控制网用全站仪三维极坐标测量的方法测量各监测点坐标。（5）悬索桥索塔、锚碇基础和辅航道桥主墩基础、桥面的沉降监测。该项目测量采用水准测量和跨河水准测量的方法进行，沉降

47、观测的精度设计为二等精密水准测量。 测量是在桥面无静、动荷载的封桥情况下进行的，同时记录观测时间的温度，以进行温度改正。第163页/共183页（四）监测成果分析（四）监测成果分析 主梁下沉厦门海沧大桥监测实例第164页/共183页（1）通车5年后，主梁的线形仍是平顺的，只是主梁的绝对标高比通车两年时略低一些。（2）主缆的线形基本上时对称的，比成桥时平均低28 mm。（3）与成桥状态相比，西塔北柱偏移了43mm，而西塔南柱偏移了23 mm；东西索塔的跨径，通车5年后的跨径平均减小了13 mm。（4）主梁的长度增大197mm，而主梁的方位几乎没有变化。（5）沉降监测的结果分别为：辅助航道桥中跨跨中

48、的平均沉降量为51mm。索塔的基础变形较小，变形范围在1.5mm左右，而塔顶的沉降为10mm左右，说明主塔收缩变短了。（6）悬索桥东西锚散束鞍顶部的位移监测，未发现东西锚散束鞍顶部有发生位移的趋势。 经过五年的运营，海沧大桥悬索桥和辅航道桥的主要结构尺寸和线形，相对于成桥状态而言没有发生显著的变化。第165页/共183页（五）动态监测方案设计 厦门海沧大桥三维动态位移GPS监测系统主要监测内容： (1) 桥梁结构整体空间形态的定期监测与评价； (2) 结构自振特性和结构振动响应的定期监测与评价； (3) 在特殊气候（高低温、强台风等）作用下结构空间位移振动响应的实时监测预警和反演分析； (4)

49、 特种荷载及超重荷载作用下结构空间形态和振动响应的实时监测预警和和结构内力分析； (5) 地震荷载作用下桥梁结构整体空间形态和振动响应的实时监测预警和震动输入反演分析； (6) 环境参数（包括风速、温度、湿度）的长期监测；本系统主要是监测桥梁主梁变形的三维位移。厦门海沧大桥监测实例第166页/共183页2 2测点的布设测点的布设 （1）在中跨1/4和3/4跨度附近的加劲梁上，各布置一对GPS监测站，边跨跨中和中跨1/8跨度点、跨中点和7/8跨度点五个地方设测点。（2）环境监测点的布设。环境监测系统主要有两类监测点，一类安装在中跨1/4跨度位置上，仅监测风速、风向；另一类监测点是3个测量温度的监测点，分别设在东、西边跨跨中和中跨跨中位置，每个监测点配备4个温度传感器，分别监测桥面大气、钢箱梁顶面、钢箱梁地面和钢箱梁内部空气等温度。厦门海沧大桥监测实例第167页/共183页第168页/共183页3 3所采用的仪器所采用的仪器 本监测系统GPS监测站采用的是美国泰雷