橋梁監(jiān)測中變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用

陳宇昊，楊德寶

（1.沈陽建筑大學(xué)，遼寧沈陽 110011；2．沈陽地鐵集團(tuán)有限公司，遼寧沈陽 110011）

近年來，我國橋梁工程規(guī)模及數(shù)量都在不斷增加，對其安全性能也提出更高的要求。在橋梁施工過程中加強(qiáng)其變形監(jiān)測，確保整個橋梁工程的安全。

1 概述

幾十年以來，我國的經(jīng)濟(jì)水平發(fā)生了翻天覆地的變化，不管是城市還是鄉(xiāng)村的面貌都是日新月異，尤其是一直在完善的高鐵和高速公路，把大山都征服了，不斷地拉進(jìn)人們的距離，同時也促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。作為基礎(chǔ)設(shè)施的橋梁建設(shè)發(fā)展的勢頭也是大好。說起橋梁來，通常都會工程量特別大，修建的整個過程會有很多不能控制的自然因素，后期承受的負(fù)載量也是非常復(fù)雜，這些都有可能會造成橋梁使用過程中產(chǎn)生安全隱患。不過隨著現(xiàn)在新興技術(shù)的不斷發(fā)展，橋梁的建設(shè)不再是單一的模式，受力的方式也都變得多種多樣。很大規(guī)模的橋梁在社會角色中就相當(dāng)于是一座大型的城市建筑物，這樣的建筑物要是發(fā)生安全責(zé)任事故，就不僅是損害了一部分群眾的生命財產(chǎn)安全，還會引發(fā)社會動亂。對于這樣有可能發(fā)生重大風(fēng)險的橋梁建筑的防范措施，重點就是突發(fā)事故的后續(xù)處理上，有關(guān)部門要制定好應(yīng)對方案。要定期查看橋梁的沉降。撓度還有空間變位等數(shù)據(jù)變化情況，都是對橋梁安全的預(yù)防措施。

2 變形監(jiān)測技術(shù)在橋梁監(jiān)測當(dāng)中的原理

2.1 對橋梁的沉降進(jìn)行監(jiān)測

在對橋梁的沉降狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控期間，重點需要以垂直的方式來監(jiān)控對象的移動勤快情況。在開展具體監(jiān)控工作期間，必須確保監(jiān)控點以及基準(zhǔn)點等有關(guān)的電位始終處在不變的情況下，另外還必須確保各種設(shè)備處在不變的方位上。如果是對同一對象實施監(jiān)控工作時，有關(guān)監(jiān)測工人應(yīng)該堅持不動，以防監(jiān)控成果出現(xiàn)誤差。此外，還需要確保監(jiān)控境況維持不變的狀態(tài)。工作人員在監(jiān)控橋梁期間，需要對選取的方案和路線進(jìn)行統(tǒng)一化。就橋梁沉降問題的實際監(jiān)控工作來講，會涉及很多步驟，在展開實地量測工作期間，通常會采用附和水準(zhǔn)路線和閉合水準(zhǔn)路線兩個模式?？衫镁珳?zhǔn)度較高的方式來進(jìn)行量測工作，以助于對觀測網(wǎng)的下沉方位實施精準(zhǔn)的量測。

2.2 對橋梁承臺水平進(jìn)行監(jiān)測

想要對橋梁承臺的水平移動狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，就需要對橋梁承臺進(jìn)行水平監(jiān)控活動，這樣還能夠監(jiān)測出水平移動的基準(zhǔn)網(wǎng)。在檢測活動進(jìn)行期間，必須首先對基準(zhǔn)控制網(wǎng)實施有效設(shè)定，通常來講，基準(zhǔn)線的個數(shù)都會存有一些差別，可把其分成兩大類：①將基準(zhǔn)線的數(shù)量設(shè)置為一個，從而對橋梁的整體實施檢測。在此種狀態(tài)下，有關(guān)工人只要對基準(zhǔn)點間的長距開展量測工作就可以了，不過還需要事先定制對應(yīng)的校準(zhǔn)點；②將基準(zhǔn)線的數(shù)量設(shè)定為多個，在實施具體的量測工作以前，需要對臨近基準(zhǔn)點間的角度與長距實施量測。

3 能夠監(jiān)測到橋梁變形的方法

3.1 橋梁大地角度距離變化測量法

橋梁大地角度距離變化測量法是目前被廣泛運用的測量橋梁變形情況的方法之一，它的主要原理就是監(jiān)測橋梁和大地各個監(jiān)測點的角度、距離，確定監(jiān)測點的水平位移和垂直位移，也就是坐標(biāo)，然后對得出的數(shù)據(jù)與橋梁投入使用之前的數(shù)據(jù)相互比較，得出結(jié)論看橋梁變化情況有，有沒有超出國家橋梁安全指標(biāo)范圍。這種方法有點特別突出，使用上也比較靈活，成本比較低，使用的范圍自然就會廣泛一點。就現(xiàn)在這項技術(shù)的使用中，測量儀器使用了光學(xué)測量儀器和電子測量儀器，實際測量中基準(zhǔn)點、測試點的數(shù)據(jù)通常都會存在很大的人為誤差。這種方法的使用還是很有效果的，當(dāng)然使用過程中也還是存在一些不完善的地方的。

3.2 近景拍攝立體化處理的測量方法

橋梁變形的管理方法中，使用不可量的攝像機(jī)和可以測量的攝像機(jī)，近距離得到監(jiān)測點的影像數(shù)據(jù)，然后使用專門的圖像編輯APP，得到專業(yè)的立體化的影像，使用上共線方程的方法，能夠修正誤差，這樣的話，我們就獲得了監(jiān)測點的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。近景拍攝立體化處理方法也是常用的測量橋梁變形的方法之一。通過定期或者不定時的對橋梁的變形方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測，然后根據(jù)所得到的資料進(jìn)行反推演算，得出不同時間所監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化情況，根據(jù)數(shù)據(jù)來了解橋梁有沒有存在變形的狀況。不過在這種方法的使用過程中，需要相關(guān)工作人員工作中要避免數(shù)據(jù)測量受到外界的影響，得出的數(shù)據(jù)也精確無誤。通常情況下，橋梁近景拍攝立體化處理的方法在使用的時候，一般都要機(jī)器設(shè)備進(jìn)行校正處理，舉個例子，就比如主監(jiān)測點和主距離、光學(xué)上的變形系數(shù)，相框數(shù)據(jù)坐標(biāo)等等。

3.3 物理測量法和定位技術(shù)法

物理測量法，又叫做物理探測技術(shù)，是在地球上進(jìn)行物理學(xué)勘探方法的簡稱，也是使用非常廣泛的可以進(jìn)行橋梁變形監(jiān)測的方法之一。在具體的測量應(yīng)用中，一般使用物理學(xué)原理的傳感器來進(jìn)行監(jiān)測，像是水平檢測儀，傾斜測量儀，溫度傳感器等，并且還要考慮到濕度傳感器，溫度傳感器。味道傳感器等外界儀器所帶來的的變形。和其他監(jiān)測方法不同的是，物理測量法可以檢測到橋梁的局部的變化情況。在橋梁局部的變化過程中，首先把傳感器固定在指定測量的位置，因為它很靈活，能很好地適應(yīng)各種野外環(huán)境的影響，然后連好線路進(jìn)行監(jiān)測，這種傳感器可以檢測到橋梁的比較局部的變形情況，不能得到完整的橋梁變形數(shù)據(jù)，所以這種檢測方法需要和第一種方法結(jié)合起來使用。

3.4 大地測量法

在對橋梁的形變狀況進(jìn)行檢測工作時，最為常用的方式就是大地測量法，其操作原理為經(jīng)過對各個檢測點間的長距與角度進(jìn)行檢測，獲得檢測點的位置，進(jìn)而明確檢測點垂直與水平的移動情況，然后針對量測到的參數(shù)展開研究，明確橋梁形變情況和國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)是不是相適應(yīng)的。這種方式的優(yōu)點是非常明顯的，具有較高的靈活性，所需投放的資金也不高，在對橋梁進(jìn)行檢測工作中使用的非常普遍。但是按照當(dāng)前的檢測技術(shù)來講，這種方式重點會用到光學(xué)和電子測量設(shè)備，在量測期間所得基準(zhǔn)點與測點間的參數(shù)存有比較高的差異。所以，利用一般測量方式針對整個橋梁的形變狀態(tài)進(jìn)行檢測工作的效果會更好，但是如果用在橋梁局部形變檢測工作中收到的效果則會比較差。

4 變形監(jiān)測方法的監(jiān)測內(nèi)容

4.1 沉降情況的監(jiān)督和測量

在對橋梁工程使用情況的監(jiān)測中，工作人員需要按照橋梁的實際使用情況，監(jiān)測好橋梁的沉降情況。因為橋梁都具有不同結(jié)構(gòu)的差異地方，所以為了確保監(jiān)測結(jié)果可靠有用，需要工作人員科學(xué)地判斷沉降監(jiān)測點，科學(xué)地選擇監(jiān)測網(wǎng)設(shè)置。除此以外，沉降監(jiān)測還要結(jié)合橋梁的實際使用情況，在閉合性的水準(zhǔn)路線中，在復(fù)合性的水準(zhǔn)中，都一定要確保橋墩底端的補(bǔ)充設(shè)置。在對橋梁數(shù)據(jù)的檢測中，要選取統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，確保監(jiān)測到的沉降數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤。在沉降的監(jiān)測工作中，能夠提高監(jiān)測準(zhǔn)確度的方法之一就是使用高溫度水準(zhǔn)儀。

4.2 撓度情況的監(jiān)督和測量

橋梁的撓度情況是橋梁質(zhì)量保證的重要數(shù)據(jù)指標(biāo)之一，通常都是使用精準(zhǔn)度非常高的精密儀器進(jìn)行監(jiān)測。變形指的是在荷載情況下，其他很多因素都會橋面的豎向變形，讓大家不能接受。雖然橋梁的擾度情況變形在很多情況下都不是由于橋梁的承載能力不行引發(fā)的，不過非常大的撓度還是會形成橋梁裂縫的，會影響到的橋梁的實際效用的發(fā)揮。還有就是，大型的標(biāo)志性建筑物，非常大的撓度會造成社會恐慌。作為重要的控制性建筑物，過大的擾度變形也可能引起社會的心理恐慌。

4.3 空間變位的情況

由于在戶外橋梁承載的受荷通常都是復(fù)雜多變的，在很多荷載扎堆出現(xiàn)的時候，橋梁的變形就不能簡單的借助理論知識來解釋，這時候是需要有針對性的定位裝置來對橋梁的復(fù)雜情況實行定時以及不定時的監(jiān)測。橋梁的空間變位也是橋梁變形的情形之一，橋梁的空間變?yōu)樽冃螘l(fā)一連串的橋梁結(jié)構(gòu)承載能力的變化，主要受力材料的變形造成橋梁不穩(wěn)定的狀況產(chǎn)生，另外，也要對橋梁水平方面的變形進(jìn)行監(jiān)測，也就是橋梁的水平方向的位移，主要就是運用水平位移網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測法和水平變形觀測點觀測的方法。

4.4 監(jiān)測結(jié)果的研究

在監(jiān)測橋梁的變形情況時，各種檢測方法都有自己的優(yōu)勢所在，監(jiān)測的數(shù)據(jù)也是多種多樣的，而且都會受到自然環(huán)境方面，人為方面的諸多干預(yù)，就會讓監(jiān)測的數(shù)據(jù)受到一定程度的影響。所以，工作人員在監(jiān)測橋梁變形數(shù)據(jù)的同時，要采取必要的預(yù)防措施，監(jiān)測好橋梁變形監(jiān)測的全過程。不讓外界因素影響到監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。一段時間的變形監(jiān)測工作任務(wù)完成之后，工作人員要把監(jiān)測到數(shù)據(jù)和原有距離時間段的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)實時有效。大多數(shù)時候，是運用室內(nèi)詳細(xì)檢測法和野外檢查法相結(jié)合，分析橋梁的變形數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)有變形監(jiān)測技術(shù)在橋梁服役過程中可實時準(zhǔn)確地測量橋梁基礎(chǔ)沉降、撓度及空間變位等指標(biāo)，使橋梁安全狀況得到直接客觀反映。由于橋梁變形監(jiān)測的重要性，對先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)及裝備進(jìn)行深度研發(fā)，可使橋梁監(jiān)測提高實時準(zhǔn)確性，橋梁安全性、穩(wěn)定性得到有效保證。