桥梁监测中变形监测技术的应用

2020-02-15陈宇昊杨德宝

建材与装饰 2020年25期

陈宇昊，杨德宝

（1.沈阳建筑大学，辽宁沈阳 110011；2．沈阳地铁集团有限公司，辽宁沈阳 110011）

近年来，我国桥梁工程规模及数量都在不断增加，对其安全性能也提出更高的要求。在桥梁施工过程中加强其变形监测，确保整个桥梁工程的安全。

1 概述

几十年以来，我国的经济水平发生了翻天覆地的变化，不管是城市还是乡村的面貌都是日新月异，尤其是一直在完善的高铁和高速公路，把大山都征服了，不断地拉进人们的距离，同时也促进了经济的发展。作为基础设施的桥梁建设发展的势头也是大好。说起桥梁来，通常都会工程量特别大，修建的整个过程会有很多不能控制的自然因素，后期承受的负载量也是非常复杂，这些都有可能会造成桥梁使用过程中产生安全隐患。不过随着现在新兴技术的不断发展，桥梁的建设不再是单一的模式，受力的方式也都变得多种多样。很大规模的桥梁在社会角色中就相当于是一座大型的城市建筑物，这样的建筑物要是发生安全责任事故，就不仅是损害了一部分群众的生命财产安全，还会引发社会动乱。对于这样有可能发生重大风险的桥梁建筑的防范措施，重点就是突发事故的后续处理上，有关部门要制定好应对方案。要定期查看桥梁的沉降。挠度还有空间变位等数据变化情况，都是对桥梁安全的预防措施。

2 变形监测技术在桥梁监测当中的原理

2.1 对桥梁的沉降进行监测

在对桥梁的沉降状态进行监控期间，重点需要以垂直的方式来监控对象的移动勤快情况。在开展具体监控工作期间，必须确保监控点以及基准点等有关的电位始终处在不变的情况下，另外还必须确保各种设备处在不变的方位上。如果是对同一对象实施监控工作时，有关监测工人应该坚持不动，以防监控成果出现误差。此外，还需要确保监控境况维持不变的状态。工作人员在监控桥梁期间，需要对选取的方案和路线进行统一化。就桥梁沉降问题的实际监控工作来讲，会涉及很多步骤，在展开实地量测工作期间，通常会采用附和水准路线和闭合水准路线两个模式。可利用精准度较高的方式来进行量测工作，以助于对观测网的下沉方位实施精准的量测。

2.2 对桥梁承台水平进行监测

想要对桥梁承台的水平移动状态进行有效监控，就需要对桥梁承台进行水平监控活动，这样还能够监测出水平移动的基准网。在检测活动进行期间，必须首先对基准控制网实施有效设定，通常来讲，基准线的个数都会存有一些差别，可把其分成两大类：①将基准线的数量设置为一个，从而对桥梁的整体实施检测。在此种状态下，有关工人只要对基准点间的长距开展量测工作就可以了，不过还需要事先定制对应的校准点；②将基准线的数量设定为多个，在实施具体的量测工作以前，需要对临近基准点间的角度与长距实施量测。

3 能够监测到桥梁变形的方法

3.1 桥梁大地角度距离变化测量法

桥梁大地角度距离变化测量法是目前被广泛运用的测量桥梁变形情况的方法之一，它的主要原理就是监测桥梁和大地各个监测点的角度、距离，确定监测点的水平位移和垂直位移，也就是坐标，然后对得出的数据与桥梁投入使用之前的数据相互比较，得出结论看桥梁变化情况有，有没有超出国家桥梁安全指标范围。这种方法有点特别突出，使用上也比较灵活，成本比较低，使用的范围自然就会广泛一点。就现在这项技术的使用中，测量仪器使用了光学测量仪器和电子测量仪器，实际测量中基准点、测试点的数据通常都会存在很大的人为误差。这种方法的使用还是很有效果的，当然使用过程中也还是存在一些不完善的地方的。

3.2 近景拍摄立体化处理的测量方法

桥梁变形的管理方法中，使用不可量的摄像机和可以测量的摄像机，近距离得到监测点的影像数据，然后使用专门的图像编辑APP，得到专业的立体化的影像，使用上共线方程的方法，能够修正误差，这样的话，我们就获得了监测点的准确数据。近景拍摄立体化处理方法也是常用的测量桥梁变形的方法之一。通过定期或者不定时的对桥梁的变形方面的数据进行监测，然后根据所得到的资料进行反推演算，得出不同时间所监测数据的变化情况，根据数据来了解桥梁有没有存在变形的状况。不过在这种方法的使用过程中，需要相关工作人员工作中要避免数据测量受到外界的影响，得出的数据也精确无误。通常情况下，桥梁近景拍摄立体化处理的方法在使用的时候，一般都要机器设备进行校正处理，举个例子，就比如主监测点和主距离、光学上的变形系数，相框数据坐标等等。

3.3 物理测量法和定位技术法

物理测量法，又叫做物理探测技术，是在地球上进行物理学勘探方法的简称，也是使用非常广泛的可以进行桥梁变形监测的方法之一。在具体的测量应用中，一般使用物理学原理的传感器来进行监测，像是水平检测仪，倾斜测量仪，温度传感器等，并且还要考虑到湿度传感器，温度传感器。味道传感器等外界仪器所带来的的变形。和其他监测方法不同的是，物理测量法可以检测到桥梁的局部的变化情况。在桥梁局部的变化过程中，首先把传感器固定在指定测量的位置，因为它很灵活，能很好地适应各种野外环境的影响，然后连好线路进行监测，这种传感器可以检测到桥梁的比较局部的变形情况，不能得到完整的桥梁变形数据，所以这种检测方法需要和第一种方法结合起来使用。

3.4 大地测量法

在对桥梁的形变状况进行检测工作时，最为常用的方式就是大地测量法，其操作原理为经过对各个检测点间的长距与角度进行检测，获得检测点的位置，进而明确检测点垂直与水平的移动情况，然后针对量测到的参数展开研究，明确桥梁形变情况和国家规定的标准是不是相适应的。这种方式的优点是非常明显的，具有较高的灵活性，所需投放的资金也不高，在对桥梁进行检测工作中使用的非常普遍。但是按照当前的检测技术来讲，这种方式重点会用到光学和电子测量设备，在量测期间所得基准点与测点间的参数存有比较高的差异。所以，利用一般测量方式针对整个桥梁的形变状态进行检测工作的效果会更好，但是如果用在桥梁局部形变检测工作中收到的效果则会比较差。

4 变形监测方法的监测内容

4.1 沉降情况的监督和测量

在对桥梁工程使用情况的监测中，工作人员需要按照桥梁的实际使用情况，监测好桥梁的沉降情况。因为桥梁都具有不同结构的差异地方，所以为了确保监测结果可靠有用，需要工作人员科学地判断沉降监测点，科学地选择监测网设置。除此以外，沉降监测还要结合桥梁的实际使用情况，在闭合性的水准路线中，在复合性的水准中，都一定要确保桥墩底端的补充设置。在对桥梁数据的检测中，要选取统一的标准，确保监测到的沉降数据准确无误。在沉降的监测工作中，能够提高监测准确度的方法之一就是使用高温度水准仪。

4.2 挠度情况的监督和测量

桥梁的挠度情况是桥梁质量保证的重要数据指标之一，通常都是使用精准度非常高的精密仪器进行监测。变形指的是在荷载情况下，其他很多因素都会桥面的竖向变形，让大家不能接受。虽然桥梁的扰度情况变形在很多情况下都不是由于桥梁的承载能力不行引发的，不过非常大的挠度还是会形成桥梁裂缝的，会影响到的桥梁的实际效用的发挥。还有就是，大型的标志性建筑物，非常大的挠度会造成社会恐慌。作为重要的控制性建筑物，过大的扰度变形也可能引起社会的心理恐慌。

4.3 空间变位的情况

由于在户外桥梁承载的受荷通常都是复杂多变的，在很多荷载扎堆出现的时候，桥梁的变形就不能简单的借助理论知识来解释，这时候是需要有针对性的定位装置来对桥梁的复杂情况实行定时以及不定时的监测。桥梁的空间变位也是桥梁变形的情形之一，桥梁的空间变为变形会引发一连串的桥梁结构承载能力的变化，主要受力材料的变形造成桥梁不稳定的状况产生，另外，也要对桥梁水平方面的变形进行监测，也就是桥梁的水平方向的位移，主要就是运用水平位移网络监测法和水平变形观测点观测的方法。

4.4 监测结果的研究

在监测桥梁的变形情况时，各种检测方法都有自己的优势所在，监测的数据也是多种多样的，而且都会受到自然环境方面，人为方面的诸多干预，就会让监测的数据受到一定程度的影响。所以，工作人员在监测桥梁变形数据的同时，要采取必要的预防措施，监测好桥梁变形监测的全过程。不让外界因素影响到监测数据的准确性。一段时间的变形监测工作任务完成之后，工作人员要把监测到数据和原有距离时间段的数据进行对比，确保监测数据实时有效。大多数时候，是运用室内详细检测法和野外检查法相结合，分析桥梁的变形数据。