关于动态检测数据在转体桥挠曲变形监测中的运用研究

宋乐军

摘   要：在转体桥的施工中，受到较多客观影响因素的干扰，充分地掌握转体桥施工中的变形数据，能够有效地保障施工中的安全。本文通过分析某跨铁路转体桥施工中的水准检测数据与动态检测数据的关系，找寻二者之间的内在联系，通过预测数据与实测数据的比对，获得了较好的数据吻合度，为转体桥的施工监测提供了有效的补充和发展。

关键词：动态检测  转体桥  挠度变形  变化规律

桥梁的转体施工技术在近年来的桥梁建设过程中得到了广泛的应用。因为其施工过程较为复杂，受到的干扰因素较多，为了能够更好地了解施工过程中，桥梁结构的各个位置的变形安全稳定情况，目前常常采取的手段是对桥梁的固定位置在施工中的不同节点进行跟踪测量监控。桥梁的自重较大，动力作用明显，在施工中对变形的要求度很高，引入动态检测的检测方式能够对水准检测起到良好的补充作用，为提高桥梁转体施工的安全度和良好的施工管理控制，提供一定的帮助作用。

1  动态检测数据

桥梁设计时需要对外力的抵抗进行必要的考虑，如温度、风力等不可预知的负载力，不像桥梁沉降数据情况等容易监测，桥梁的动态监测数据或挠度变形监测对仪器的要求较高，一般仪器达不到需求。近年来，随着我国社会的不断发展，各种复杂、特殊、高精度的施工建设项目不断增加，给施工中的工程测量带来了挑战。GPS技术中的实时动态定位技术（RTK）是一个重要的应用方向，作为GPS技术的一大突破在工程测量中应用较广。RTK技术在实际应用中具有高精度、操作简便等优点，广泛应用在工程建设中的工程测量、坐标放样、碎步测量等多个领域方面，对于工程建设具有重要的意义。由于RTK技术操作简便，可以大大减轻工作人员的工作强度，另外受环境的影响程度较小，具有较好的应用前景和经济性。

RTK技术是在GPS测量技术基础之上发展而来的，属于GPS测量技术的创新。本质上而言，RTK技术是一种实时差分GPS测量技术。其具体的工作原理如下：首先需要设置若干个观测站和一个基准站，在基准站布置GPS接收机，用于实时持续观测可见的GPS卫星信号，并将此信号利用数据传输系统输送（无线电形式输送）到用户观测站，在用户的观测站内利用GPS接收机采集此卫星信号。然后通过特殊的解码算法，准确计算出整周模糊度未知数，并对用户观测站的三维坐标进行准确计算。整个过程依靠仪器自动完成，有效地降低了劳动量，并且减少了劳动时间和提升了准确度。

RTK技术系统主要有三个部分构成，分别是数据传输设备、GPS接收设备、软件系统。三个组成部分之间相互协调，每个组成模块的特点有较大的区别。数据传输设备包括基站的发射电台和用户观测站的接收电台，此部分是能够实现实时动态测量的基础和关键。软件系统主要是将接收的卫星信号通过特定算法转化为特定观测点的三维坐标。

RTK技术不仅保留了GPS测量技术的优点，既可以进行快速静态定位、准动态相对定位等功能，还可以通过后处理的方法进行数据的观测，其中后处理方法进行数据观测和实时动态测量可以同时进行，互不影响，因此更具优势和实用性。

2  转体桥挠曲变形规律

2.1 工程概况

工程上跨京广、和邢铁路立交桥，主桥布置为70m+70m转体施工T型刚构。本桥为上跨京广、和邢铁路而设，铁路与公路交叉桩号为公路K0+648.5=铁路DK373+708.5（现有京广铁路），铁路与设计线路夹角79°，理论转体时间69min，转体桥桥宽41m，整幅布置，先顺铁路方向在铁路东侧满堂支架预制，预制完成后整幅桥转体法施工，转体长度为65m+65m，顺时针转体79°就位，转体重量约为20031t。转体就位后，再搭满堂支架现浇5m后浇段，形成2×70m的T构桥梁。

2.2 变形规律

根据水准检测结果来看，其挠度变化受温度的影响较大，当环境温度较高时，主跨呈现上拱特性，边跨为下拱趋势;当周围的温度降低时，主跨与边跨的上下拱特性，呈现出截然相反的情况。主跨的中心位置的出现变形挠度的极点值，主跨最大的挠度变化范围为55mm，边跨变形挠度的极点值也出现在跨中，最大的挠度变化值为35mm。为了便于研究动态检测数据，抽取具有代表性的月度水准挠度变形数据进行科学化的数据拟合，对9、10月份的数据拟合公式分别参考下式：

通过数据拟合之后，发现其变化规律与水准检测数据在变化趋势和幅度上存在一定的同性变化规律，这种变化规律呈现出明显的线性变化，如果能够将这种同性变化规律的影响系数充分地掌握，那么对于掌握转体桥的变形又拥有了新的检测辅助手段。

3  动态检测数据在转体桥变形监测中的应用

通过对该项目转体桥梁区段，一年的动态检测数据进行充分的整理分析，通过对比水准测量的挠度数据与动态检测数据，分析动态检测数据在转体桥变形监测中的应用效果。为了探索长波不平顺幅值与转体桥变形之間的关系，通过分析长波高低不平顺数据对应下的变形挠度数据，可以很好地对比分析二者之间的数据关系，利用不平顺数据推断变形挠度数据，变形挠度数据取主跨与次跨变形最大的位置，即桥跨的中间位置。通过定点分析这三个位置在不同时间节点的挠度变化值与动态检测长波数据的关系，实现动态检测的有效运用。水准检测节点与RTK检测节点对应，利用线性内插计算得到各时间节点下转体桥在三个目标点的实际挠曲幅值，利用统计学的方法量化动态检测长波高低幅值与转体桥挠曲变形幅值的相关程度，分析建立转体桥三个目标检测点位置的长波高低幅值与水准测量得到的挠曲变形幅值的关系。最终得出二者的关系系数分别为 0.988 0，0.9749和0.9807。采用方差齐性检验对幅值数据进行显著性检验，二者数据误差如表1所示。

动态检测数据的模拟值与水准测量的实际值之间存在较为接近的数据值，挠度数据误差值结果表明二者具有良好的相关性，在进行转体桥挠曲变形监测中，可以有效地利用长波的不平顺检测值对变形检测的开展提供辅助性的参考数据。

4  结语

动态检测数据能够有效地作为施工监测中的有效辅助手段，但是对于动态检测数据的预测来说，其准确性受到较多影响因素的干扰较大，未来在转体桥挠曲变形监测中，还应该不断完善和发展新的监测手段，为我国桥梁工程的发展起到良好的促进作用。

参考文献

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