建筑物变形监测之桥梁变形监测

4、建（构）筑物变形监测

——4.1桥梁变形监测4.1.1概述一、桥梁简介桥梁的基本类型：简支梁桥、拱桥、钢构桥、悬索桥、斜拉桥及其组合体系桥。4.1.1概述一、桥梁简介4.1.1概述二、桥梁变形的原因自然条件及其变化，即桥墩台地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度、水位变化以及地震等。与桥梁本身相联系的原因，即作用在桥梁上部结构的恒载与作用在墩台的垣载、墩台与梁的结构、型式以及活载(车辆通过时的震动，风力等)的作用。由于勘测、设计、施工以及运营管理工作不合理，也会使桥梁产生额外的变形。4.1.1概述三、桥梁变形的分类静态变形，通常指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值。动态变形，指在外力影响下而产生的变形，它是以外力为函数来表示的对于时间的变化，其观测结果是表示桥梁在某个时刻的瞬时变形。

桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形。4.1.1概述四、桥梁变形的内容桥梁变形观测的任务：对各桥桥梁墩台在空间的位置(即对各桥梁墩台上的观测点的三维坐标)和对桥跨结构的挠度，进行周期性的重复观测，求得其在两个观测周期间的变化值和瞬时变形值。为了正确反映桥梁的变化情况，达到监视其安全运营和了解其变形规律的目的。4.1.1概述四、桥梁变形的内容

1）桥梁墩台变形

①各桥墩台的沉降观测，其中包括各墩台沿水流方向(或沿垂直于桥轴线方向)和沿桥轴线方向的倾斜观测，通称为垂直位移观测；

②各桥墩台在上下游方向上的水平位移观测，称之横向位移观测；

③各桥域台沿桥轴线方向的水平位移观测，称为纵向位移观测；4.1.1概述四、桥梁变形的内容

2）桥面挠度观测、水平位移桥墩结构(例如，钢梁)在恒载与活载情况下的挠度观测

3）塔柱变形观测（斜拉桥、悬索桥）

①塔柱顶部水平位移监测

②塔柱整体倾斜观测

③塔柱周日变形观测

④塔柱体挠度观测

⑤塔柱体伸缩量观测4.1.2垂直位移观测方案一、变形观测控制网变形观测网中包括控制点和观测点两部分。控制点又分为基准点和工作基点。基准点是网中位于桥梁承压范围之外，被视为稳定不动的点；工作基点全部位于承压区之内，用以直接测定观测点变形。观测点布设在桥梁墩台选定的位置上。4.1.2垂直位移观测方案一、变形观测控制网

1、基准点布设基准点的选定：应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远，以免加大实测工作量及增大测量的累积误差。一般来说，以不远于桥梁墩台1km-2km为宜。基准点需成组埋设，以便相互检核。工作基点的选定：一般选在桥台上，以便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。4.1.2垂直位移观测方方案一、变形观测控控制网2、监测点布设观测点的布设应应遵循既要均匀匀又要有重点的的原则。为全面面判断桥梁各部部分的稳定性，，每个桥墩上应应布置观测点；；对那些受力不不均匀、地基基基础不良的部位位或结构的重要要部位，应加密密观测点，尤其其主桥桥墩更是是这样。4.1.2垂直位移观测方方案二、点位结构基准点的点位结结构以确保其稳稳定为原则，一一般可采用地面面岩石标，埋设设至基岩。若大大桥飞架两山之之间，有条件时时最好使用平酮酮岩石标。4.1.2垂直位移观测方方案二、点位结构观测点的标志结结构分引桥与主主桥两部分。引引端观测点可采采用墙上标志。。由于墩面使用用空间的限制，，主桥变形观测测点遵循一点多多用的原则。特大桥梁垂直位位移观测的外业业工作，包括陆陆地水准测量；；跨墩、跨河水水准测量。1、陆地水准测量量基准点观测与引引桥观测点观测测均属陆地水准准测量。注：对于施测精度要要求较高的特大大桥梁变形观测测，为了防止尺尺子与仪器下沉沉，对非混凝土土地段，立尺点点应设固定铁桩桩标志，若仪器器架设在土坡上上，应在脚架支支撑处打下大木木桩；4.1.2垂直位移观测方方案三、观测方法2、跨墩、跨河水准准测量主桥观测点位于于墩面上，大型型桥梁跨距达上上百米。欲实现现墩间高程传递递，其前、后视视距远超出《规范》对一等精密水准准测量的最大视视距的规定，应应采用跨河水准准测量法施测。。跨河水准测量的的工作量大、耗耗费人力多，对对于跨距相等的的桥梁可使用前前、后视等距的的跨墩水准测量量代替。4.1.2垂直位移观测方方案三、观测方法2、跨墩、跨河水准准测量对长距离跨墩水水准测量的作业业，必须要有一一定的措施提高高其观测精度。。选用性能稳定、、i角变化小的仪器器，仪器与微型型水准尺应置于于观测墩上，如如果需要使用3米水准尺，则必必须将其固定在在观测点上。4.1.2垂直位移观测方方案三、观测方法照准方法：单分划照准双分划照准三分划照准4.1.3横向位移观测方方案横向位移观测：测定桥墩(台)沿水流方向的变变形量。对直线型的桥梁梁，其测定方法法采用基准线法法最为有利，对对曲线型桥梁可可采用前方交会会法、导线测量量法等。4.1.3横向位移观测方方案⑴基准线法基准线法基本原原理是：过线段段的两个端点(A、B)建立一基准线，，测定观测点(i)对过基准线的铅铅直面S的偏离值li；两个周期观测测偏离值之差便便是i点的横向位移观观测值。4.1.3横向位移观测方方案⑵前方交会法曲线桥梁，由于于各墩不在一条条直线上，难以以直接用距离测测量法和基准线线法分别观测桥桥墩台纵横向两两面三个方向上上的位移，这时时通常采和前方方交会法。该法法的优点是能求求得纵、横向位位移值的总量，，投影到纵、横横方向线上，即即可求得纵、横横向位移量。⑶导线测量法导线两端连接于于桥台工作基点点上，每一个墩墩上设置一导线线点，也是观测测点。通过重复复观测，由两期期观测成果比较较可得观测点的的位移。由于这这种方法要在桥桥墩观测点上设设站，所以不如如前方交会法简简便。4.1.4纵向位移观测方方案纵向位移观测是是测定两桥台、、相邻桥墩和桥桥墩台之间在桥桥轴线方向上的的距离变化。4.1.5挠度观测方案挠度观测分为恒载和活载挠度观测。恒载挠度观测是是测定桥梁自重和构件安安装误差引起的的桥梁下垂量。活载挠度观测是是测定车辆通过时在其重量量和冲量作用下下钢梁产生的挠挠曲变形；它是是弹性变形，荷荷裁消失时变形形也随之消失，，当挠曲变形超超过一定数值时时，会影响车辆辆安全行驶和钢钢梁支座的使用用寿命，因此须须对桥梁定期地地进行挠度观测测。4.1.5挠度观测方案一、恒载挠度观测测观测方法：水准准测量在桥梁两端布设设高程基准，观观测各节点相对对于两端点连线的下垂量。。注：对于车辆来往频频繁的桥梁，不不仅影响观测工工作，而且还危危及人身与仪器器的安全，因此此在作业过程中中要求观测员精精力集中，抓紧紧时间观测出可可靠的成果。此此外，应派两名名安全员，晾望望上、下行车辆辆，及时报警，，保证安全。4.1.5挠度观测方案一、活载挠度观测测活载挠度观测的的方法是在桥墩墩面的上、下游游各安置一台经经纬仪，在一孔孔钢梁中间的节节点上倒挂一根根尺子。在列车未来之前前，观测员将经经纬仪望远镜照照准倒尺，读取取读数a。固定视线不变变；当火车通过过时，读取b值，火车通过之之后，再谈取c值(称为归零值)，由此可求得挠挠度值为：b-1/2(a+c)。货车各车箱的的重量分布是不不均匀的施加在在钢梁的不同部部位上，因此，，b