桥梁工程变形监测方案

桥梁工程变形监测 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 桥梁工程变形监测方案PAGE/NUMPAGES桥梁工程变形监测方案桥梁工程变形监测方案一、概括大型桥梁，如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年月早期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的构造特色是跨度大、塔柱高,主跨段拥有柔性特征。在这种桥梁的施工丈量中,人们已针对动向施工丈量作了一些研究并获得了一些经验。在完工通车营运时期,如何针对它们的柔性构造与动向特征进行监测也是人们十分关怀的另一问题。尽管当前有些桥梁已成立了认识构造内部物理量的变化的“桥梁健康系统”,它关于认识桥梁构造内力的变化、分析变形原由无疑有着十分重要的作用。但是,要真实达到桥梁安全监测之目的,认识桥梁的变化状况,还一定及时测定它们几何量的变化及大小。所以,在成立“桥梁健康系统”的同时,研究采纳大地丈量原理和各样专用的工程丈量仪器和方法成立大跨度桥梁的监测系统也是十分必需的。二、变形监测内容依据我国最新颁发的“公路技术保养规范”中的相关规定和要求,以及大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特色,桥梁工程变形监观察的主要内容包含:桥梁墩台沉陷观察、桥面线形与挠度观察、主梁横向水平位移观察、高塔柱摇动观察；为了进行上述各项目的丈量,还一定成立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观察。三、系统部署1）桥墩沉陷与桥面线形观察点的部署桥墩(台)沉陷观察点一般部署在与墩(台)顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观察点部署在主梁上。关于大跨度的斜拉段,线形观察点还与斜拉索锚固着力点地点对应；桥面水平位移观察点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观察点共点。2）塔柱摇动观察点部署塔柱摇动观察点部署在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约ｍ的上塔柱侧壁上,每柱设2点。3）水平位移监测基准点部署水平位移观察基准网应联合桥梁两岸地形地质条件和其余建筑物分布、水平位移观察点的部署与观察方法,以及基准网的观察方法等要素确立,一般分两级布设,基准网布设在岸上稳固的地方并埋设深埋钻孔桩标记；在桥面用桥墩水平位移观察点作为工作基点,用它们测定桥面观察点的水平位移。4）垂直位移监测基准网部署为了便于观察和使用方便,一般将岸上的平面基准网点纳入垂直位移基准网中,同时还应在较稳固的地方增添深埋水平点作为水平基点,它们是大桥垂直位移监测的基准；为一致两岸的高程系统,在两岸的基准点之间应部署了一条过江水平线路。四、方法与成就精度1）GPS定位系统丈量平面基准网为了满足变形观察的技术要求,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1/120000和边长偏差小于±5mm的双控精度指标；因为工作基点多位于大桥桥面,它们与基准点之间难以所有通视,可采纳GPS定位系统施测。为了在观察时期不中断交通,且避开车辆通行惹起仪器的颤动和搅乱GPS接收机的信号接收,对设置在桥面工作基点的观察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升观察精度。2）精巧水平丈量成立高程基准网和沉陷观察高程基准网与桥面沉陷观察均依据“国家一、二等水平丈量规范”的二等技术规定要务实行。并将垂直位移基准网点、桥面沉陷点、过江水平线路之间构构成多个环线。高程基准网的观察采纳精巧水平仪；高程基准网中的过江水平丈量,可采纳三角高程丈量方法，用2台精巧全站仪同时对向观察。3）全站仪坐标法观察横向水平位移尽人皆知,直线型建筑物的水平位移常采纳基准线法观察,它的实质测定垂直于基准线方向的偏离值。为充发散挥现代全站仪的长处,桥面水平位移观察可采纳近似基准线法原理的坐标法,以直接测定观察点的横坐标。武汉长江二桥采纳该法观察横向水平位移，依据对全桥136个观察点的结果进行了统计分析,在未顾及视野长度不等对Ｙ坐标的精度影响的条件下,求得Ｙ坐标的精度为±0.48mm,远高于桥梁监测技术中的精度要求(±3mm)。智能型全站仪(丈量机器人)测定高塔柱的摇动塔柱摇动可观察采纳今世最初进的智能型全站仪TCA2003,其标称精度为″,±(1mm+1×10-6D)。它能够实现自动找寻和精准照准目标,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。因为它不需要人工照准、读数、计算,有益于除去人差的影响、减少记录计算犯错的几率,特别是在夜间也不需要给标记照明。该仪器每次观察记录一个目标点不超出7ｓ,每点观察4测回也仅30ｓ。一周期观察10个点以内一般不会超出5min，其观察速度之快是人工没法比较的。武汉长江二桥采纳该法测定高塔柱的摇动，为了评定该法的精度,利用车流量极少的夜间观察成就进行了统计分析。模拟桥面水平位移观察的统计分析方法,对视野长度为800ｍ的观察点,依据夜间6周期的观察资料进行了统计分析计算,求得mx=0.034mm、my=0.61mm,它表示该法拥有较高的精度,能够满足塔柱动向观察的精度要求。五、成就整理分析察当作就的整理分析主要包含:每期观察后计算基准点的坐标、高程及其变化量；桥墩、桥面沉陷观察点、线形点的高程及变化量；桥面水平位移观察点的Ｙ坐标及横向位移。依据这些变形量绘制了相应的变形曲线。六、南京长江二桥变形监测实例1）工程大体南京长江第二大桥是国家“九五”要点建设项目，位于现南京长江大桥下游11公里处，全长21.337公里，由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线构成。此中：南汊大桥为钢箱梁斜拉桥，桥长2938米，主跨为628米，该跨径在建时居同类桥型中“国内第一，世界第三”；北汊大桥为钢筋混凝土预应力连续箱梁桥，桥长2172米，主跨为3×165米，该跨径在国内亦居当先。全线还设有4座互通立交、4座特大桥、6座大桥。该桥设计标准为双向六车道高速公路；设计速度为100公里/小时；设计荷载为汽——超20，挂——120；路基宽33.5米，桥面宽32米（不含斜拉索锚固区）。全线设有监控、通信、收费、照明、动静态称重等系统，并设有南汊主桥景观照明，南、北汊桥公园和八卦洲服务区。为了成立南京长江二桥全线构造物的完工线型和地点基准，并对南汊大桥、北汊大桥及八卦洲引线（软土地基）等重要路段、桥墩进行位移监测，为此后大桥维修、查收等工作留下初步数据，需要对南京长江二桥进行变形监测。2）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）。关于南汊大桥，塔基础位移监测点部署在约9m高程面的塔柱上，塔顶水平变化监测点部署在塔顶柱体上，上、下游塔柱和塔柱南北侧各部署一测点，如图13-1所示。南北塔合计部署17个监测点，此中北塔为9个点；关于北汊大桥，基础位移监测点设在江中22#、23#、24#、25#四个桥墩的墩柱上，每个桥墩的上、下游墩柱各布一个点，合计8个点，点位也设在约9m高程面上，如图13-2所示。索塔及基础变位状况为每三个月观察一期。丈量使用瑞士Leica高精度TC2003全站仪，以三维前面交会法进行角度观察四测回，观察方法如图13-1和图13-2所示。南、北汊大桥皆以完工时恢复的首级控制网为基准，经平差计算获取三维坐标，为便于塔柱变位方向分析，平差计算采纳桥轴坐标系。塔顶监测点桥面上游柱下游柱桥轴线长江水面图13-2北汊大桥桥墩变位监测点地点及观察表示桥面线形（挠度）桥面线形包含桥面标高及桥中线，在南京长江二桥主桥施工时期，南汊大桥和北汊大桥的轴线和标高均控制在±5mm范围内,桥面上按必定的间距设有监测点。桥面铺装完成后,观察点所有遭埋没。所以，一定从头成立桥面线型监观察点，并做周期性的监测。因为南汊大桥和北汊大桥桥轴线均是桥轴坐标系的X轴，且当时施工中的施工控制精度均较高，其余，南京长江二桥首级控制网已获取了全面恢复，所以，能够以为南汊大桥和北汊大桥的桥轴线还是桥轴坐标的X轴。此后维修等工作若需检测桥轴线，仅需经过首级控制网的控制点即可进行检查，桥轴线监测点可不考虑恢复，仅需从头成立标高（挠度）监测点。新建的桥面标高监测点沿全桥布设，每隔40米设一个点，主桥（钢箱梁）段点位布在桥梁中央分开带护拦上，利用防范拦的铆钉头作为观察标记，共设28个点；引桥为上、下游幅构造，因此，每隔40米上、下游幅各设一个点，点位设在大桥防撞护拦一侧路边上，采纳围棋子做丈量标点，用强力胶将其粘贴在路面上，周围用红色油漆注明。南引桥共布42个点，北引桥共布46个点。测点布设地点表示图见图13-3和图13-4。桥面标高为每三个月观察一期。观察采纳精巧几何水平丈量方法，以二等水平精度和要求进行。水平基点设在两岸桥下墩台上。八南卦引洲线北南塔塔水面北引桥段钢箱梁段南引桥段长注：间隔点每隔一个江表示监测点图13-3南汊大桥桥面挠度监测点地点表示图北引线八卦洲图13-4北汊大桥桥面挠度监测点地点表示图主梁及主塔应力对桥梁施工时施工监控设置的应力观察断面的观察点连续进行应力观察,研究主梁及主塔的应力变化。斜拉索索力对全桥244根斜拉索用频次法丈量斜拉索索力变化状况。以上观察项目在交工查收后第1年内每半年观察1次,此后每年观察1次。若出现地震、风暴等特别荷载或构造出现异样状况,需增添观测次数。3）精度分析（1)全站仪丈量的精度分析全站仪丈量空间点三维坐标中偏差为:22222S2MV2sin2Vcos2AS2MA2cos2Vcos2AMXPMXNMScosVcosA2222222222MYP2MYN2MS2cos2Vsin2ASMVsin2VsinASMAcos2VcosA2222S2MV2cos2VS422MHPMHNMSsinV24R2MK2MiMr式中符号及意义说明以下:Ｖ代表竖直角观察值,Ａ为坐标方向角,Ｓ为斜距观察值,Ｒ为地球半径,ρ=206265″；(2)MXP，MYP和MHP分别为观察点ｐ的三维坐标中偏差；(3)MXN，MYN和MHN分别为测站三维坐标中偏差的平面重量和高程重量,包含控制点自己点位中误差和架设仪器偏差。因为每次观察时都采纳同一测站和后视方向,所以,控制点自己偏差不影响观察点精度,同时在固定观察墩上使用强迫对中器,仪器对中偏差可控制在0.1mm以内,故该项偏差可忽略不计;(4)MS为测距中偏差,由仪器标称精度确立:MS=a+b·S(ａ为固定偏差,ｂ为比率偏差系数)；(5)MV和M分别为竖直角和坐标方向角中偏差,因全站仪拥有竖轴赔偿器,故,)M=M=M(MβAVAβ为水平角观察中偏差,M2u,μ为仪器标称精度)没；(6)ＭＫ为大气折光系数代表性偏差,一般取M=；K(7)Mi为棱镜对点中偏差,Mr为棱镜高量测中偏差,因监测点棱镜用强迫对中器固定在桥塔顶部,此两项偏差可忽视不计,故Mi=Mr=0。将上式中平面偏差部分归并得:MX2MS2cos2VS2M2,Y2222S2MV2cos2VS4MHMSsinV24R2MK2当取距离最大为500ｍ,竖直角最大为20°,采纳测距标称精度为±(1+1×10-6·Ｓ)mm,测角标称精度为±1″,赔偿器精度为±″的全站仪观察一测回,代入上式计算,能够得出:M=±3.71mm,MXYH=±3.83mm。在实质工程中,全站仪实质观察精度一般要比标称精度低,若假定实质测角精度为±2″,测距精度为±(2+2×10-6·Ｓ)mm,赔偿器精度为±″,观察一测回,代入上式计算,能够得出:MXY=7.41mm,MH=±6.82mm,若观察二测回,则:MXY=±5.24mm,MH=±5.03mm。可见,增添观察测回数或缩短观察距离,能够提升精度。沉降变形观察的精度分析假定Mj,Mj和Mk,Mk分别为ｊ点和ｋ点在第ｉ和ｉ-1周期观察所得的高程中偏差,HiHi1HiHi1则ｊ点和ｋ点的沉降量中偏差分别为:(MjH)2(MHji)2(MHji1)2(MKH)2(MHki)2(MHki1)2于是ｊ点和ｋ点不均匀沉降量的中偏差为:(MH)2(MHj)2(MHj)2(MHK)2(MHK)2jKii1ii1因为每周期观察时,均采纳同一观察方案,由同一台仪器和同一组人员,在外界环境大概同样的条件下进行观察,故假定:MHjiMHji1MHKiMHKi1MH则有:(MHjK)24MH2MHjK2MH南京长江二桥塔基础承台上的监测点距最远基准点不超出600ｍ,精巧水平丈量每测站水平路线长一般不超出60ｍ,则由基准点到监测点的测站数为ｎ=600/60=10,所以:MHM站n式中Ｍ站为每一测站精巧水平所测高差的中偏差。采纳每公里观察高差中偏差为±0.3mm的精巧水平仪进行观察,则:Ｍ站=±ｍｍ×=±0.018mm,于是每一监测点沉降量的中偏差为:MHij2MH210(0.018mm)0.11mm故采纳每公里观察高差中偏差为±ｍｍ的精巧水平仪进行观察,符合《国家一、二等水平丈量规范》上对仪器的要求,足以把大于±ｍｍ的不均匀沉降量反应出来。4）部分观察结果及其分析（1）南汊大桥索塔变位观察结果列于表13-1，从9期的坐标变化量来看，塔顶变位较大，在2002年6月的丈量中出现过最大变化量值：X方向（南北向）为+68.0mm（向南），Y方向（东西向）为＋63.7mm（向下游）。这是索塔柱受日照、风力作用所至，属正常现象。对塔基础9期监测的坐标（X、Y、Z）变化量均在±10.0mm以内改动，但也偶发出现较大的最大变化量，其量值X方向为－11.0mm（向北），Y方向（东西向）为＋21.2mm（向上游），H方向（垂直向）为＋18.0mm（向下），该变化量主要由丈量偏差带来，并不是是塔基础发生了位移。因为，在对桥墩所采纳的前面交会丈量方法虽是变形监测中常例和有效的方法，对塔柱观察所使用的仪器也是当前生界最高精度的丈量仪器，但因为所监测的点均在江中，人没法直接抵达，其余还存在很多不利要素，如交会角较小、交会距离长、大气折光和水汽蒸发等等，这些要素均大大降低了丈量精度。以“北塔南向下游梁下”点为例，监测点离岸上两控制点距离分别为1014m和1011m，交会角为16°，依据偏差理论分析可知，仅观察偏差就达±12.2mm，若考虑大气折光等其余要素，丈量偏差还将更大些。所以，能够以为南北索塔基础未出现明显变位。从对索塔下横梁上门洞内水平点（钢箱梁吊装前成立的）联测结果(见表，其差值较小，也能够以为索塔基础未出现沉降位移。（2）南汊大桥桥面线形（挠度）表13-2为南汊大桥的主桥段（钢箱梁段）测点高程的各期观察值。从8期结果比较能够看出，主桥段标高变化在~+15.2mm之间。综合8期的观察结果能够看出，桥梁线形（标高）明显有季节性的变化规律，跟着环境温度的变化而起落，这种变化量值在钢箱梁段尤其明显，最大处近3cm。将各期观察结果用Excel图形显示桥面线形变化曲线能够看出，南汊桥桥面未产生挠曲变化。表13-1南汊桥索塔变位监测数据坐标观察值（m）本期累计点号位置符号第二期第三期第四期第五期第六期第七期第八期第九期增量增量第一期（mm）（mm）（2001．3）（2001．6）（2001．9）（2001．12）（2002．3）（2002．6）（2002．9）（2002．12）（2003．3）NS南塔南向上上上游塔顶NS南塔南向下上下游塔顶NS南塔南向上下上游梁下NS南塔南向下下下游梁下NN南塔北向上上上游塔顶NN南塔北向下上下游塔顶NN南塔北向上下上游梁下NN南塔北向下下下游梁下BS北塔南向XYXYXYHXYHXYXYXYHXYHX上上上游塔顶BS北塔南向下上下游塔顶BS北塔南向上下上游梁下BS北塔南向下下下游梁下BN北塔北向上上上游塔顶BN北塔北向下上下游塔顶BN北塔北向上下上游梁下BN北塔北向下下下游梁下BN北塔北向中梁下中间YXYXYHXYHXYXYXYHXYHXYH说明：1）平面坐标采纳桥轴坐标系，高程采纳黄海高程；2）X方向平面位移：“＋”表示向南岸位移，“－”表示向北岸位移；3）Y方向平面位移：“＋”表示向上游位移，“－”表示向下游位移；4）H方向垂直位移：“＋”表示下沉，“－”表示上涨。点号Z01Z02Z03Z04Z05Z06Z07NTXZ08Z09Z10Z11Z12Z13Z14Z15表13-2南汊桥主桥路面标高监测数据高程观察值（m）本期积累第一期第二期第三期第四期第五期第六期第七期第八期沉降量沉降量（2001．6）（2001．9）（2001．12）（2002．3）（2002．6）（2002．9）（2002．12）（2003．3）（mm）（mm）Z16Z17Z18Z19Z20Z21BTSZ22Z23Z24Z25Z26Z27Z28说明：1）点号“Z##”表示位于中央分开带护栏上的监；2）表中沉降量：“+”表示下沉，“-”表示上涨；3）“NTX”位于南塔下游塔柱门洞内，“BTS”位于北塔上游塔柱门洞内，“NTS”位于南塔上游塔柱门洞内（本次未联测）。这三点均为钢箱梁吊装前成立的水平点，原始高程值为：NTX：39.0130m；NTS：38.9441m；BTS：38.9766m。