桥梁变形监测方法应用研究

桥梁变形监测方法应用研究

隋欣

黑龙江省天伟测绘服务有限公司黑龙江哈尔滨150000

摘要：桥梁变形监测涉及到桥梁的运行、管理和维护，在保证公共出行交通等方面具有重要的意义。对此，需要根据不同的实地观测情况，做出具体的布设方案来解决实际工程应用。笔者在本文中，分析桥梁变形监测的内容及应用原理，探讨桥梁变形监测的方法。

关键词：桥梁；变形；监测方法

为了确保桥梁工程项目的安全，便需要在施工、运营过程中对桥梁进行变形监测。由于各种外界因素的干扰，桥梁经常会出现形体、大小方面的变形，一旦超出承重范围，便会造成极大的安全隐患。因此，合理应用变形监测技术可有效防止安全事故的发生。

1桥梁变形监测的内容及应用原理

桥梁变形监测的主要内容一般为：桥梁墩台沉陷观测，桥面线形与挠度观测、主梁横向水平位移观测、高墩塔摆动观测等。

1.1桥面沉降监测

桥面沉降监测是对桥梁垂直方向上位移变形的测量。在实践中，沉降观测分为基准点、工作基点以及观测点稳固；其中工作基点根据情况可不设立。仪器和设备的放置必须固定且平稳；测量人员应尽量保证同一测量过程中的稳定性，一般沉降观测精度为正负0.1mm；测量过程中应当保证测量前后的观测环境的一致性，在对桥梁变形监测进行观察时，以确保相同的镜像位置、观察路径选择和应用程序相同。在内容方面，桥面沉降监测主要包括了沉降观察点的部署、测量网的部署、河渡桥梁的沉降监测等方面（沉降观测精度分析、数据分析及预报也是一项重要的工作）。在现场实际施工中，桥梁沉降监测一般会采用附合水准路线的方法或者是闭合水准路线的方法来测量沉降量，跨河水准测量根据长度不同，对应有专门的跨河水准测量方法，如桥墩距离河岸超过一定距离用水准仪无法进行测量。

1.2桥梁的水平监测

桥梁的水平监测主要是指，通过监测桥梁承台的水平位移来实现对桥梁的监测，水平位移基准网观测和水平位移观测点测量是桥梁水平监测的两种主要监测内容。为了实现平台的水平位移监测，首先要注意控制基准网的布局和检查。如桥梁的基准线只布置一条时，此时只需要测量其基准点的距离即可，但仍然需要建立校验点，这样做的目的主要是为了能够检验和核对基准线是否稳定。而针对在桥梁中布设了两条及以上的基准线时，除了基准线距离测量和检查外，还必须测量相邻基准点之间的距离和角度。

2桥梁变形监测的方法

2.1大地测量法

大地测量法是桥梁变形监测中较为传统的测量方法，它主要是以测边角和水准网的方式来对桥梁的变形量进行分析，该测量方法已在桥梁变形监测中应用多年，技术比较成熟，测量精度高，且成本较低。但是由于受天气影响较大，需要人为操作，劳动强度大，难以实现监测的自动化，因此该监测方法已逐渐被新型监测技术所取代。

2.2摄影测量法

摄影测量主要是基于地面摄影的方法，它比较适用于对距离近、范围小、高度低的范围进行监测，对于大型桥梁来说摄影测量的分辨率较低，其监测范围具有局限性。近年来随着科技的发展和革新，摄影测量又增加了数字摄影、实时摄影技术，其应用前景十分乐观。

2.3GPS变形监测法

GPS变形监测法是近年来新兴的桥梁监测技术，通过平面控制网布设、基准站布设、GPS监测站布设等步骤，能够为大型桥梁提供动态和静态的连续观察，不仅降低了人为因素在桥梁监测中的影响，也相应的减轻了工作量。其精准的三维立体定位功能无论是在准确度上还是监测效率上都具有其他监测方法不可比拟的优势，目前已广泛被大中城市桥梁监测所应用。

2.4三维激光扫描变形监测法

继GPS技术以来，三维激光扫描技术在变形监测领域掀起了一次技术革命。三维激光扫描技术通过激光器对物体表面的密集扫描获得物体的高精度海量点云数据，能对任意物体进行扫描，且不受白天、黑夜的限制，快速将实体目标转换成可处理的数据。该方法因其具有扫描速度快、精度高、实时性强、主动性强、输出格式可直接应用于CAD、三维动画等工具软件等优势而在桥梁监测领域发挥着越来越重要的作用。相关学者等利用加拿大ILRIS3D三维激光扫描仪对桥梁模型进行扫描，并进行荷载试验，所测变形曲线和理论数据较吻合，说明三维激光扫描技术用于桥梁变形监测具有可靠性。

2.5雷达干涉测量技术

采用INSAR技术提取高程的精度可达数米，而运用差分干涉手段（D-INSAR）可达到厘米级甚至毫米级，对桥梁微小形变的监测应用潜力巨大。由意大利IDS公司与弗洛伦萨大学联合研制的遥感干涉测量系统IBIS-S已应用于大型桥梁及建筑物的变形监测，钱塘江大桥、金沙江大桥、石崆山大桥的静态监测、动态监测及自振频率监测结果表明IBIS-S可以在较短时间内获取桥梁静态、动态挠度变化，拥有最高200Hz的自振频率，静态精度0.1mm，动态精度0.01mm；利用IBIS-S和角反射器配合，可提取桥墩任意位置的微变形；在斜拉桥的应用中，IBIS-S一次可对多根索同时进行测量，无需阻断交通。作为一种全新的变形测量技术，其价格较昂贵，且无法直接获取目标物的三维信息，需通过投影获得，若与三维激光扫描等技术结合，更能发挥其优势。

2.6测量机器人桥梁变形监测法

随着光电技术、计算机技术的快速发展，全站仪进入自动化、智能化时代，测量机器人（Measurementrobot）就是其中的代表。测量机器人是在全站仪的基础上由步进马达、影像传感器及应用软件集成的，能自动搜索、识别、跟踪和精确照准目标，具有实时、高效、准确、操作简便等特点，可实现无人值守的全自动化测量。当前高精度的测量机器人陆续出现，包括LeicaTCA2003、TopconGPT9000A、SokkiaSRX等，其中LeicaTCA2003测角精度可达0.5″，测距精度为1mm＋1ppm，SokkiaNet系列突破了1mm＋1ppm的测距精度。有些测量机器人还具备二次开发平台，利用计算机程序实现测量、记录、处理和输出的自动化。相关学者等采用LeicaTCA2003监测江龙大桥桥墩顶的平面位移，并对其ATR功能进行深入研究，得出测量机器人自动采集的最佳观测距离在150m内；相关学者等结合LeicaTCA的串行通信接口，采用VB程序设计，实现了计算机远程监控、数据自动存取处理、全天候无人值守的桥梁智能监测。测量机器人虽然具有智能、高效的特点，但也存在一些问题：首先是没有多余观测，测量精度随着距离的增长显著降低，且粗差不易检查；其次是测量机器人的设备及系统固件等较昂贵，因长期固定需采取特殊的保护措施。

3桥梁变形监测方法发展趋势

3.1多学科、多手段的融合

现有桥梁变形监测技术都有各自的优缺点，没有哪种技术能完全取代其他监测技术，而必须与其他技术优势互补。在今后的桥梁监测研究中，应逐渐实现大地测量、全球定位、摄影测量、雷达遥感、三维激光扫描、地理信息系统和数据库管理系统等先进数据处理和平差方法等多学科整合，逐步实现连续、高精度、自动化桥梁变形监测。

3.2程数据传输与控制智能化

微电子技术、计算机、互连网与桥梁智能材料的发展，为桥梁监测系统的自动化、集成化、智能化奠定了坚实的技术基础，实现数据传输与控制智能化，将有利于桥梁的安全管理和快速决策，也是将来桥梁安全管理的一个研究热点。

总之，随着经济的稳步增长，我国的桥梁建设规模日益扩大，结构越来越复杂，出于对安全问题的考虑，对大型桥梁进行变形监测就显得十分必要。本文分析了桥梁变形监测方法的应用，以期提供一些借鉴。

参考文献：

[1]田小兵.变形监测技术在桥梁监测中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（9）.

[2]周逸.变形监测技术在桥梁监测中应用的价值研究[J].环球市场，2017（20）.

[3]林琪伟.变形监测技术在桥梁监测中的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（17）.