第11章桥梁工程变形监测

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1、第第11章章 桥梁工程变形监测桥梁工程变形监测 主要内容主要内容 概述 桥梁基础垂直位移监测 桥梁挠度观测 桥梁结构的健康诊断 11.1 概述概述 目的与意义目的与意义 桥梁变形观测是桥梁运营期养护的重要内容，对桥梁的健康诊断和安全运营有着重要的意义。 成桥后的结构状态识别和确认，桥梁运营过程中的损伤检测、预警及适时维修制度的建立，有助于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。 运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。 桥梁安全监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“现场实

2、验室”。 变形监测的主要内容 桥梁变形按其类型可分为静态变形和动态变形; 静态变形是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，它是时间的函数。 动态变形是指在外力影响下而产生的变形，它是表示桥梁在某个时刻的瞬时变形，是以外力为函数来表示的对于时间的变化。 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。 桥梁墩台变形观测桥梁墩台的变形观测主要包括两方面： 墩台的垂直位移观测。主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直于桥轴线方向）的倾斜观测。 墩台的水平位移观测。其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测

3、。两者中，以横向位移观测更为重要。塔柱变形观测（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。桥面挠度观测 桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况。 桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的内部应力状态。 过大的桥面线形变化不但影响行车的安全，而且对桥梁的使用寿命有直接的影响。桥面水平位移观测 桥面水平位移主要是指垂直于桥轴线方向的水平位移。 桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载（风、日照、车辆等）等引起，对于大跨径的斜拉桥和悬索桥，风荷载可使桥面产生大幅度的摆动，这对

4、桥梁的安全运营十分不利。垂直位移监测垂直位移监测 精密水准测量 三角高程测量 液体静力水准测量 压力测量法 GPS测量 水平位移监测 三角测量法 交会法 导线测量法 基准线法 测小角法 GPS观测 专用方法 挠度观测 悬锤法 精密水准法 全站仪观测法 GPS观测法 静力水准观测法 测斜仪观测法 摄影测量法 专用挠度仪观测法 11.2 桥梁基础垂直位移监测桥梁基础垂直位移监测 概述 桥梁垂直位移观测主要研究桥梁墩台空间位置在垂直方向上的变化。 观测建筑物垂直位移的方法有多种，如：精密水准测量、连通管测量、GPS测量等; 各种方法都有其自身的特点，在实际工程中，应根据工程特点和要求灵活应用。 基点

5、网的布设 为了观测墩台的垂直位移，需建立变形监测基点网，基点网由基准点和工作基点组成。 基准点应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远。基准点需成组埋设，以便相互检核。 工作基点一般选在桥台或其附近，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。而工作基点的垂直变形可由基准点测定，以求得观测点相对于稳定点的绝对变形。观测点的布设 在布设监测点时，应遵循既要均匀又要有重点的原则。均匀布设是指在每个墩台上都要布设观测点，以便全面判断桥梁的稳定性；重点布设是指对那些受力不均匀、地基基础不良或结构的重要部分，应加密观测点，主桥桥墩尤应如此。 主桥墩台上的观测点，应在墩台顶面的

6、上下游两端的适宜位置处各埋设一点，以便研究墩台的沉降和不均匀沉陷（即倾斜变形）。垂直位移观测 所谓垂直位移观测，就是定期地测量布设在桥墩台上的观测点相对于基准点的高差，以求得观测点的高程，并将不同时期观测点的高程加以比较，得出墩台的垂直位移值。 监测点的观测一般应根据实际情况布设成附合路线或闭合路线。 观测点观测包括引桥观测点观测和水中桥墩观测点的观测。由于引桥观测点是在岸上，其施测方法与一般水准测量方法相同。 11.3 桥梁挠度观测桥梁挠度观测索塔挠度观测 索塔的挠度是指索塔在高程方向上索塔各点的水平位移分布情况，它包括桥轴线方向的水平位移和垂直于桥轴线方向的水平位移。 索塔产生挠度变形的原

7、因主要有三个方面：（1） 由于索塔两侧的拉力不等，而使索塔在顺桥向产生挠度变形；（2） 由于索塔受风力、日照等外界环境因素的影响，而产生挠度变形；（3） 由于设计与施工的不合理性，而使索塔产生额外的变形。索塔挠度观测的目的(1) 在索塔建设过程中，随着索塔高度的增加，挠度变形的幅度也急剧增大。只有准确地掌握索塔摆动和扭转的规律，才能有效地指导施工和相应的施工测量工作。(2) 在大桥钢箱梁吊装过程中，由于施工原因，致使索塔两侧受力不平衡，从而使索塔在顺桥向产生一定的偏移。这种偏移有时可达几十厘米。为了将这种变形限制在一定范围内，不致于使其危及索塔安全，需对此变形进行观测。(3) 为了延长桥梁的使