简支箱梁大桥布设永久性观测点的应用性研究

王 刚邹积坤

(1.白城市公路管理处，吉林白城 137000；2.吉林诚仪工程咨询有限公司，吉林白城137000）

0 引言

随着国民经济的快速发展，桥梁作为交通通行的咽喉命脉，安全通行尤为重要。为确保车辆、行人通行的安全，桥梁管养单位非常有必要及时掌握桥梁的变形、位移状况，通过及时检查、数据收集，科学分析道路桥梁在使用过程中的各种变化。而布设桥梁永久性观测点并定期观测，正是一种简单、实用、有效的桥梁变形监测形式和手段，显得非常有意义。

1 永久性观测点布设方法阐述

《公路桥涵养护规范》规定：“新建桥梁交付使用前，公路管理机构应事先要求桥梁建设单位在竣工时设置便于检测的永久性观测点。大桥、特大桥必须设置永久性观测点，定期进行控制检测。”但由于各种原因，吉林省在役公路桥梁却没有布设永久性观测点，极大地影响了观测点的应用，本文主要结合吉林省白城市公路桥梁，阐述其方法的应用及成果分析。

桥梁永久性观测点实质上包含基准点、观测点两个部分，基准点最为重要，作用是为首次及后续定期观测提供统一的参照系，确保不同时期的观测数据能够进行比较，从而计算、分析桥梁各时间间隔内的变形值、位移值、变化速率以及累计变形值、位移值,而观测点则以基准点为参考，在布设后，通过定期观测，数据分析，掌握桥梁各个部位的绝对和相对变形、位移值，二者是相辅相成的。

简支桥梁永久性观测点应根据观测项目布设在桥面、墩台位置，具体位置和数量见表1[1]：

表1 简支箱梁观测点布设

2 桥梁概况

本项目依托G302国道套保左幅大桥。该桥位于吉林省白城市洮北区G302国道上，为简支箱梁结构体系，中心桩号为K898+100，于2000年9月建成，跨越地物为不通航河流；设计荷载汽超-20、挂-120级，通行载重55吨。其他，明细见表2所示。

3 永久性观测点布设方案

鉴于该桥交通车辆繁重，桥面线形不平顺、沥青混凝土拥包，技术等级已达三类[2]，几经处理效果不明显，且为该条线路控制性工程，考虑可能会出现主墩沉陷，为有效掌握本桥健康状况，实施了观测点布设方案，力求及时分析不太明确的病害成因。

3.1.1 工作内容

桥梁永久性观测点测设工作内容包括[3]：建立水平位移监测基准网和垂直位移监测基准网、布设桥梁永久性观测点，以及首次测量。

表2 G302套保大桥左幅桥其他情况明细表

3.2.2 水平位移监测基准网[4]

水平位移监测基准网，不少于3个基准点，分别位于桥梁两岸且相互通视，水平位移监测基准网可采用独立坐标系统，并进行一次布网。仪器采用高精度水准仪、GPS全球定位仪。

3.2.3 垂直位移监测基准网[4]

垂直位移监测基准网，不少于2个基准点，分别位于桥梁两岸，并采用水准测量方法观测。基准网可采用假定高程系统，仪器采用高精度水准仪。布设观测点如图1和2所示。

4 布设实施与成果整理

4.1 桥面观测点及基准点

（1）桥面观测点严格按照每跨5点的标准进行，即每跨支点、L/4处、L/2处，遇到伸缩缝时位置会做适当调整，测量时采取封闭交通的形式，以求测设数据的稳定性；

图2 永久性观测点平面布设图(单位：cm)

图1 永久性观测点纵立面布设图(单位：cm)

（2）基准点宜采用有强制归心装置的观测墩[2]，但限于时间、气温等因素，经过论证，本方案的永久观测基准点位采用埋置预制混凝土构件的方式进行设置，埋置深度2.2 m，为防止混凝土构件不均匀沉降，对混凝土构件底面以下60 cm进行砂砾换填，每20 cm一层，分3层填筑，分层捣实；同时为防止混凝土构件冻胀冻裂，也做了防冻处理，混凝土构件填埋时使用砂砾土掺入少量珍珠岩，分层回填捣实。

4.2 高程数据分析

通过桥面实测的各位置标高与对应点位建立关系，确定拟合曲线，并把拟合曲线的线形作为桥梁实际的线形，而桥面实测标高形成的线形则是沉降、变形引起的。利用各点位与拟合的桥梁线形标高关系式确定实际标高，与实测标高相减，从而计算各位置沉降、变形数值。测量采集数据拟合曲线及实测成果如图3所示。

图3 测量采集数据拟合曲线及实测成果

（1）外边梁，拟合曲线公式为

上图明显看出在56-71分点，实测线形有明显下浮。在68分点、70分点为最大变形点，而68分点恰为15#墩位置、70分点为16-8#主梁1/2L处。将x=68代入公式(1)可知实际标高应为Y=100.279m，而实测标高（100.376），二者相减即为15#墩下降幅度值0.097 m，由此判断15#墩下降达10 cm。另外，将x=70，代入公式（1）可知此处实际标高应为Y=100.254 m，与实测标高100.237 m相减，由此判断此处挠度下降0.017(m)，达2 cm。

（2）内侧边梁，拟合曲线公式为

从分析曲线来看，在75-80分点有明显下浮，76分点、80分点为最大变形点，而76分点为17#墩位置、80分点为18#墩位置，将x=76、x=80分别代入公式（2）计算，可得17#墩实际标高为100.046 m、18#墩实际标高为99.984 m，与实测的17#、18#墩标高100.137 m、100.157 m相减，由此判断17#、18#墩分别下沉为9 cm、17 cm。

5 结论

（1）通过测量掌握的数据，建立观测点与桥面标高拟合曲线关系式，利用实际标高与实测标高数值，能够计算出各观测点的沉降、变形数值；

（2）基准点埋置之后，再次测设时，若校核其无误后，利用获得的各点坐标参数，可计算基准点与各观测点之间的距离、高差，与首次测量数据对比，能够推断各观测点是否发生绝对变形，尤其在观测主墩沉降时，效果会更明显；

（3）在自然灾害多发的今天，这种观测点布设后，通过定期、适时观测，能够有效掌握桥梁的结构状态，尤其在地震发生后，有震感地区采取隐患排查，这是较好的方法。

[1]JTG H11-2004，公路桥涵养护规范[S].

[2]JTG/T H21-2011，公路桥梁技术状况评定标准[S].

[3]GB50026-2007，工程测量规范[S].

[4]吴进星，等.桥梁永久性观测点、基准点布设及观测方法探讨[J].西部交通科技，2013（10）：61-65.