浅析桥梁工程中变形监测的实例应用_毕业设计论文(编辑修改稿)

浅析桥梁工程中变形监测的实例应用_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

立的函数关系是正确的，另一方面也说明了变形体的变形规律和过去一样。 这是因为在建立荷载 变形之间的函数关系时，所用到的是过去观测的数据，所建立的模型反映了变形体过去的变形规律。 如果差值较大，就需 要寻找原因，修改模型。 确定函数法 利用变形体的力学性质和物理性质，通过应力与应变关系建立荷载与变形的函数模型，然后利用确定函数模型，预报在荷载作用下可能的变形。 但由于组成变形体的岩石介质不均匀、非连续，使得变形体不可能是完全的弹性体。 所以，在应用确定函数法中，可能存在一系列的误差；另一方面，变形体的变形是复杂多变的，有时很难用确定性的理论公式表达，这在某种程度上限制了确定函数法的广泛应用。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 桥梁变形监测 5 桥梁变形的限制 主梁挠度变形限值 对于桥梁的竖向挠度，《规范》规定：由于汽车 荷载（不计冲击力）所引起的竖向挠度不应超过表 21 所列允许值。 当车辆荷载在一个桥垮范围内移动，因而产生正负两个方向的挠度时，计算挠度应为正负挠度的最大绝对值之和。 表 21 桥梁允许挠度值 桥梁结构形式 允许挠度值 桥梁结构形式 允许挠度值 简支或连续桁架 L/800 梁的悬臂端 L1/600 简支或连续板桥 L/600 悬索桥 L/600 注： L 为桥梁的计算跨径； L1 为梁桥悬臂端长度。 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垮范围内正负挠度的最大 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%。 斜拉索桥的竖向挠度是指主梁在汽车荷载（不计冲击力）的最大竖向挠度。 应为混凝土主梁时不应大于 L/500，当为钢主梁时不应大于 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垮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。 悬索桥的侧向挠度是指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允许挠度规定为跨径的 1/1000。 墩台沉降变形限值 《规范》规 定桥梁的墩台沉降不宜超过下列限值： （ 1）墩台均匀总沉降值（不包括施工中的沉降） l cm； （ 2）相邻墩台均匀总沉降值（不包括施工中的沉降） l cm； （ 3）墩台顶面水平位移值 l cm； 其中 L 为相邻墩台间最小跨径长度，以米计。 大跨度桥梁在行车荷载、风力、阵雨和温度等外界因素，以及混凝土收缩徐变、钢筋松弛锈蚀、墩台基础沉降等内在因素的影响下，将产生几何位置变化 、内力变化、应力变化和索力变化等各种效应，同时也会发生混凝土老化、碳化、钢筋锈蚀和斜拉索锈蚀等现象。 几何位置变化（即结构的变形）在反映桥梁状况变化方面是一个较综合的量，也是一个便于监测的直观量。 因此，通过监测桥梁结构的变形来掌握大桥的健康状况，是确保大桥东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 桥梁变形监测 6 安全运营的重要手段。 桥梁变形的分类 桥梁结构在荷载和环境因素作用下所产生的变形可以分成两类：一类变形反映结构的整体工作状况，如挠度、转角、支座位移等，称为整体变形。 桥梁逐渐老化，表现最为明显的是桥梁挠度变化，整体变形的能力能够概况结构整体 工作的全貌。 因此，在一切观测项目中，各种整体变形往往是最基本的；另一类变形能反映结构的局部工作状况，如纤维变形、裂缝、钢筋的滑动等，这称为局部变形。 最能表现老化（或缺陷）的特征是裂缝，裂缝的部位、方向提示了桥梁老化（或缺陷）的部位和性质。 桥梁静态变形监测 桥梁静态变形监测包括桥梁下部结构监测、桥梁上部结构（主梁）监测、环境参数变化监测。 桥梁下部结构监测主要包括桥墩、桥台、桥塔和桩基础 ，这都是桥梁结构的重要组成部分。 上部主梁（或者拱桥的主拱助）是直接承受交通荷载承重构件。 主梁的内力、变形量 会随着活荷载的分布及其大小的不断变化产生相应的变化，使主梁产生竖直及水平方向的挠度变形。 环境参数变化监测主要是桥址处温度参数变化对大桥影响的监测，其中包括：桥梁结构在太阳照射下，混凝土阴阳面最大温差可在 20℃ 以上，日夜最大温差可达 25℃ 以上等。 系统布置 桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置 桥墩 (台 ） 沉陷观测点一般布置在与墩 (台 ） 顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观测点布置在主梁上。 对于大跨度的斜拉段 ， 线形观测点还与斜拉索锚固着力点位置对应；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观测 点共点。 塔柱摆动观测点布置 塔柱摆动观测点布置在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约 壁上 ， 每柱设 2 点。 水平位移监测基准点布置 水平位移观测基准网应结合桥梁两岸地形地质条件和其他建筑物分布、水平位东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 桥梁变形监测 7 移观测点的布置与观测方法 ， 以及基准网的观测方法等因素确定 ， 一般分两级布设 ，基准网布设在岸上稳定的地方并埋设深埋钻孔桩标志；在桥面用桥墩水平位移观测点作为工作基点 ， 用它们测定桥面观测点的水平位移。 垂直位移监测基准网布置 为了便于观测和使用方便 ， 一般将岸上的 平面基准网点纳入垂直位移基准网中 ，同时还应在较稳定的地方增加深埋水准点作为水准基点 ， 它们是大桥垂直位移监测的基准；为统一两岸的高程系统 ， 在两岸的基准点之间应布置了一条过江水准线路。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 桥梁工程变形监测具体实施方法与精度 8 3 桥梁工程变形监测具体实施方法与精度 GPS 定位系统测量平面基准网 为了满足变形观测的技术要求 ， 考虑到基准网边长相差悬殊 ， 对基准网边长相对精度应达到不低于 1/120200 和边长误差小于 177。 5mm 的双控精度指标；由于工作基点多位于大桥桥面 ， 它们与基准点之间难以全部通视 ， 可采用 GPS 定位系统施 测。 为了在观测期间不中断交通 ， 且避开车辆通行引起仪器的抖动和干扰 GPS 接收机的信号接收 ， 对设置在桥面工作基点的观测时段应安排在夜间作业 ， 尽可能使其符合静态作业条件以提高观测精度。 精密水准测量建立高程基准网和沉陷观测 高程基准网与桥面沉陷观测均按照 “国家一、二等水准测量规范 ”的二等技术规定要求实施。 并将垂直位移基准网点、桥面沉陷点、过江水准线路之间构组成多个环线。 高程基准网的观测采用精密水准仪；高程基准网中的过江水准测量 ， 可采用三角高程测量方法，用 2 台精密全站仪同时对向观测。 全站仪坐标法观测横 向水平位移 众所周知 ， 直线型建筑物的水平位移常采用基准线法观测 ， 它的实质测定垂直于基准线方向的偏离值。 为充分发挥现代全站仪的优点 ， 桥面水平位移观测可采用类似基准线法原理的坐标法 ， 以直接测定观测点的横坐标。 武汉长江二桥采用该法观测横向水平位移，根据对全桥 136 个观测点的结果进行了统计分析 ， 在未顾及视线长度不等对Ｙ坐标的精度影响的条件下 ， 求得Ｙ坐标的精度为 177。 ， 远高于桥梁监测技术中的精度要求 (177。 3mm）。 智能型全站仪 (测量机器人 ） 测定高塔柱的摆动 塔柱摆动可观测采用当代最先进的智能型全站仪 TCA2020， 其标称精度为″， 177。 (1mm+1106D）。 它可以实现自动寻找和精确照准目标 ， 自动测定测站点至目标点的距离、水平方向值和天顶距 ， 计算出 3 维坐标并记录在内置模块或计算机内。 由于它不需要人工照准、读数、计算 ， 有利于消除人差的影响、减少记录计算出错的几率 ， 特别是在夜间也不需要给标志照明。 该仪器每次观测记录一个目标点不超过 7ｓ ， 每点观测 4测回也仅 30ｓ。 一周期观测 10个点以内一般不会超过 5 min，其观测速度之快是人工无法比拟的。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 桥梁工程变形监测具体实施方法与精度 9 武汉长江二桥采用该法测定高塔柱的摆动，为了评定该法的精度 ， 利用车 流量很少的夜间观测成果进行了统计分析。 仿照桥面水平位移观测的统计分析方法 ， 对视线长度为 800ｍ的观测点 ， 根据夜间 6 周期的观测资料进行了统计分析计算 ， 求得 mx=、 my=， 它表明该法具有较高的精度 ， 可以满足塔柱动态观测的精度要求。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 南丰傩乡大桥变形监测实例 10 4 南丰傩乡大桥变形监测实例 工程概况 南丰傩乡大桥是抚州市重点建设项目，位于江西省抚州市南丰县盱江流经南丰县城的河段上，桥长 ，单跨 30M，结构形成为 530M＋ 530M 先简支后连续预应力 钢筋混凝土箱梁斜拉桥，下部采用柱式桥墩，肋式桥台，基础采用钻孔桩，桥面铺装为钢筋混凝土。 为了建立南丰傩乡大桥全线结构物的竣工线型和位置基准，并对重要路段、桥墩进行位移监测，为今后大桥维修、验收等工作 做准备 起始数据，需要对南丰傩乡大桥进行变形监测。 监测内容和方法 索塔及基础 对索塔主要监测塔基础位移（三维）和塔顶水平变化（二维）。 对于南丰傩乡大桥，塔基础位移监测点布置在约 7m 高程面的塔柱上，塔顶水平变化监测点布置在塔顶柱体上，上、下游塔柱和塔柱南北侧各布置一测点，如图 41 所示。 南北塔共计布 置 17 个监测点，其中北塔为 9 个点；对于南丰傩乡大桥，基础位移监测点设在盱江中 4四个桥墩的墩柱上，每个桥墩的上、下游墩柱各布一个点，共计 8 个点 ，点位也设在约 7m 高程面上，如图 41 所示。 索塔及基础变位情况为每三个月观测一期。 测量使用德国莱卡高精度 TS02 全站仪，以三维前方交会法进行角度观测四测回，观测方法如图 41 所示。 傩乡大桥以竣工时恢复的首级控制网为基准，经平差计算获得三维坐标，为便于塔柱变位方向分析，平差计算采用桥轴坐标系。 东华理工大学长江学院毕业设计（论文） 南丰傩乡大。