智能全站儀在大跨徑橋梁荷載試驗中的實踐

陳文

【摘 要】智能全站儀在現(xiàn)代測量工作中發(fā)揮著積極作用，能夠有效支持大跨徑橋梁荷載試驗的穩(wěn)步實施。文章從分析智能全站儀在大跨徑橋梁荷載試驗中的重要性入手介紹徠卡T60智能全站儀，并從靜載試驗和動載試驗兩個方面，闡明了荷載試驗中對智能全站儀的應(yīng)用情況，列舉某工程實例闡述智能全站儀的應(yīng)用效果，為大跨徑橋梁實施荷載試驗工作提供了借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】智能全站儀;大跨徑橋梁;荷載試驗

0 前言

現(xiàn)代市場經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展中，交通事業(yè)取得良好的發(fā)展成果，橋梁是公路建設(shè)中的重要組成部分，承擔(dān)著重要的交通連接紐帶的責(zé)任。當(dāng)前，車輛超載現(xiàn)象越來越多，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到公路橋梁的安全性。為保障橋梁工程建設(shè)質(zhì)量，需要開展荷載試驗，重點監(jiān)測好橋梁結(jié)構(gòu)指定位置的變形、撓度及應(yīng)變分布情況。在靜載和動載試驗基礎(chǔ)上，可以獲取到準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)，科學(xué)合理地評定橋梁的結(jié)構(gòu)性能，準(zhǔn)確判斷橋梁承載等級，支持后續(xù)橋梁養(yǎng)護、維護和加固作業(yè)。將智能全站儀應(yīng)用在大跨徑橋梁荷載試驗工作中，能取得良好的應(yīng)用效果。

1 智能全站儀在大跨徑橋梁荷載試驗中的重要性

橋梁工程是現(xiàn)代交通事業(yè)發(fā)展中的重要內(nèi)容，能保障交通安全和暢通出行，為人們提供良好的出行條件?，F(xiàn)階段的道路交通工程建設(shè)已經(jīng)逐漸延伸到山區(qū)，面對惡劣的地質(zhì)地理環(huán)境，經(jīng)常采用大跨徑橋梁工程建設(shè)形式。大跨徑橋梁工程施工過程中涉及較多內(nèi)容，需要切實開展荷載試驗，及時發(fā)現(xiàn)橋梁工程項目中存在的缺陷，從而采用科學(xué)合理的措施加以處理。橋梁的撓度能夠直接反映橋梁結(jié)構(gòu)的受力情況，橋梁荷載試驗中，橋梁撓度是重要的控制指標(biāo)。需要注意的是，荷載試驗需要在規(guī)定時間內(nèi)完成，而測量橋梁撓度則需要耗費大量的時間和精力，因此這會影響到工程項目的實際施工效果。要想切實保證大跨徑橋梁工程測量的精度，需要選擇科學(xué)合理的撓度測量方法，保證測量環(huán)節(jié)的快捷性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段，經(jīng)常使用到的測量方法包括靜力水準(zhǔn)方法、儀表測量方法及精密水準(zhǔn)法。高精度、方便快捷的測試儀器，是保證大跨徑橋梁荷載試驗準(zhǔn)確性的重要前提，而智能全站儀則滿足這一條件。

以徠卡T60智能全站儀作為大跨徑橋梁工程荷載試驗中的儀器設(shè)備，可以有效降低精度誤差，達(dá)到±0.1 mm。2015年，瑞士徠卡公司推出徠卡T60智能全站儀，這是機器人全站儀，具備超高精度、智能性特征，測角精度可以達(dá)到0.5 s。全站儀使用馬達(dá)驅(qū)動方式，以電能和機械能相互轉(zhuǎn)換的壓電陶瓷金屬作為動力基礎(chǔ)，使測量工作效率顯著提升且具有良好的環(huán)保性、節(jié)能性。并且，徠卡T60智能全站儀具備可供二次開發(fā)的接口和高速LOCK鎖定跟蹤棱鏡功能、ATR自動目標(biāo)識別棱鏡功能。徠卡T60智能全站儀能夠針對大跨徑橋梁開展靜載試驗，也就是在不同荷載下跨度點撓度、位移變形量和支撐點沉降情況，能夠自動鎖定移動的目標(biāo)開展實時跟蹤，獲取到橋梁動載試驗中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，包含測量跨度點的振動變形量、動撓度及變形趨勢等。

2 大跨徑橋梁荷載試驗中對智能全站儀的應(yīng)用

智能全站儀對大跨徑橋梁荷載試驗工作的順利開展具有積極意義，能夠有效監(jiān)測橋梁建設(shè)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息。工作人員對智能全站儀監(jiān)測獲得的數(shù)據(jù)進行分析，能及時總結(jié)橋梁建設(shè)的相關(guān)內(nèi)容，能夠快速發(fā)現(xiàn)橋梁建設(shè)參數(shù)的不足，并及時改進和優(yōu)化建設(shè)方案，提升大跨徑橋梁的總體建設(shè)水平。

2.1 靜載試驗

靜載試驗開展中，需要做到以下幾個方面。

（1）從事先制定好的荷載試驗方案出發(fā)，合理地分布棱鏡位置，使其合理布設(shè)在大跨徑橋梁的位移監(jiān)測點和跨徑點，包含等分跨徑截面、墩臺、塔頂及1/4跨徑、1/2跨徑和3/4跨徑等。

（2）為保證智能全站儀順利地完成靜載試驗活動，需要綜合考察大跨徑橋梁的各個方位，將智能全站儀架設(shè)到一個穩(wěn)定的地方，促使全站儀可以與各個棱鏡之間達(dá)到通視的效果。

（3）靜載試驗現(xiàn)場作業(yè)中，需要準(zhǔn)備好工作電源、必要的照明設(shè)備、PC電腦、各小組間的聯(lián)絡(luò)設(shè)備等，使得智能全站儀和PC機相聯(lián)合，及時啟動ZZBridge橋梁荷載試驗軟件，這對于保證靜載試驗效果具有積極意義，同時要準(zhǔn)確設(shè)置好設(shè)站定向、循環(huán)測量時間、報警限差、學(xué)習(xí)值測量及測量間隔等，并及時錄入相關(guān)工況信息，做好監(jiān)測之前的準(zhǔn)備工作。

（4）實際靜載試驗活動進行中，需要點擊ZZBridge橋梁荷載試驗軟件中的“開始”按鈕，按照目標(biāo)棱鏡的順序，依次對準(zhǔn)全站儀ATR，確保棱鏡中心能夠精確規(guī)準(zhǔn)，需要對三維坐標(biāo)值進行準(zhǔn)確測量。結(jié)合大跨徑橋梁現(xiàn)場的施工，不論是加載還是卸載之前，都需要通過自動循環(huán)的方式采集初始數(shù)據(jù)值，而完成加載或者是卸載之后，同樣要收集相關(guān)數(shù)據(jù)，針對各個點的位移變化量和撓度變化量進行準(zhǔn)確計算。在整個測量環(huán)節(jié)，當(dāng)無法準(zhǔn)確測量個別檢測點或者測量超出限差，系統(tǒng)會發(fā)出報警提示信號，然后通過顏色、短信、聲音或電子郵件的方式，提醒檢測人員注意，按照實際需求完成自動補測活動。

（5）經(jīng)過靜載試驗得到的相關(guān)數(shù)據(jù)，要能夠與預(yù)判的變形值進行對比，開展全方位的數(shù)據(jù)分析活動，得到準(zhǔn)確且全面的檢測評估和結(jié)論。

2.2 動載試驗

動載試驗是通過全站儀試驗大跨徑橋梁荷載情況的重要環(huán)節(jié)，其中積極使用徠卡T60智能全站儀實施跟蹤測量工作能夠起到良好的效果。徠卡T60智能全站儀連續(xù)實施的測距間隔會保持在0.15 s之內(nèi)，而在轉(zhuǎn)動狀態(tài)下，徑向最大速度能夠保持在5 m/s，對于動態(tài)測量的相對精度來說，能夠達(dá)到±2.5 mm的效果。

（1）開展動載實驗之前，需要判斷大跨徑橋梁是否與徠卡T60智能全站儀的應(yīng)用條件相符，只有在確保全站儀適應(yīng)橋梁荷載設(shè)計條件的前提下，才能夠?qū)⒗迷搩x器完成動載試驗。

（2）動載試驗要注重準(zhǔn)備工作，這部分的準(zhǔn)備工作與靜載試驗的準(zhǔn)備工作相同。一臺全站儀只能夠針對一個棱鏡實現(xiàn)實時跟蹤，因此開展動載試驗活動的過程中，要在全面分析檢測點的基礎(chǔ)上，選擇最具有代表性的位置點，這樣能夠測量到最大撓度、位移變化量數(shù)據(jù)，還可以分多次針對不同檢測點的棱鏡進行測量。如果施工方擁有較好的監(jiān)測條件，可以配備多臺全站儀、棱鏡，達(dá)到同時監(jiān)測各個檢測點的目的。

（3）在動載試驗中，檢測點的變化軌跡、振動趨勢、變化量及峰值都可以實時顯示，可以作為振動曲線繪制的基礎(chǔ)。在完成測量工作后，可以從整體層面瀏覽關(guān)于試驗結(jié)果的圖形，還能夠結(jié)合需求采用局部縮小或者放大的方式進行觀察，同時可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果的轉(zhuǎn)化，使其輸出成圖片、EXCEL、TXT、PDF等格式，便于數(shù)據(jù)結(jié)果的保留，支持進一步分析處理工作。

3 大跨徑橋梁工程實例

某大橋?qū)儆陬A(yù)應(yīng)力連續(xù)剛構(gòu)橋，跨徑較大，具體組合形式為126 m+240 m+126 m，為準(zhǔn)確測量出橋梁承載力，積極開展荷載試驗，通過徠卡T60智能全站儀完成主橋撓度測試。當(dāng)橋梁處在滿載狀態(tài)下，所得到的部分測量點的彈性撓度值見表1，給橋梁工程建設(shè)工作提供了良好的支持。

4 結(jié)語

大跨徑橋梁荷載試驗中對于智能全站儀的應(yīng)用，能夠在短時間內(nèi)完成測量工作，精確度高，可以作為準(zhǔn)確判斷橋梁承載力的參考，支持后續(xù)施工建設(shè)活動的順利實施。大跨徑橋梁荷載試驗可以結(jié)合橋梁實際情況，選擇合適的全站儀和檢測點，推進靜載試驗和動載試驗的有效開展。

參 考 文 獻

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