橋梁變形監測方案分析與監測數據分析

■蔣佳晉 ■重慶市國土資源和房屋勘測規劃院，重慶市 400039

在變形監測網的觀測工作中，無論垂直位移觀測還是水平位移觀測，都是力求使基準點及工作基點保持穩定不動。但在實際上，靠近工作基點的穩定性要受到橋梁建筑物荷載而產生的地表變形的影響。此外由于其它地表外力的作用也可能使基準點及工作基點產生變形。因此在變形觀測中要對基準點及工作基點進行穩定性觀測，利用重復觀測的結果進行分析，判斷出基準網是否位移，網中是哪些點位移，分清基準網不同期觀測基準點位移向量是由測量誤差造成的還是有點位移造成的，這樣才能為整個變形監測工作提供更準確的數據，為進一步的變形監測工作分析與總結提供可靠的依據。

1 變形監測基本概念

變形監測，就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現象進行監視觀測的工作。其任務是確定在各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態和時間特征。變形監測工作是人們通過變形現象獲得科學認識、檢驗理論和假設的必要手段

2 橋梁監測方案分析

控制測量工作的第一階段就是控制網的設計階段。論述控制網的精度是否能滿足需要是技術設計報告的主要內容之一。雖然對于評定控制網的優劣、費用的高低也是一項重要的指標，但是，通常首先考慮的是精度，只有在精度指標滿足要求的情況下，才考慮選擇費用較低廉的布設方案。

2.1 某橋變形監測方案

本橋坐標建立與觀測方法:水平位移監測基準網選擇三個控制點，分別位于石嘴濱江路、學壩片區郁江二橋左右側河堤上。坐標系統:橋軸坐標系，即坐標系縱軸(即X 軸)正向為大橋橋軸線且指向北岸方向，橫軸(即Y 軸)正向為垂直于橋軸線且指向郁江上游方向。

表1 控制點

水平位移監測的測點按兩個層次布設，即由控制點組成控制網、由觀測點及所聯系的控制點組成擴展網。為保證變形監測的準確可靠，每一測區的基準點沒有少于2 個，每一測區的工作點基點亦沒少于2個?；鶞庶c、工作點構成一定的網形。如圖2。

2.2 本橋網型分析

影響測邊網可靠性分布的主要因素是控制網的網形結構，具體地說有三個主要方面，即已知數據的數量及其分布狀態，整體網形結構和局部網形結構。

本橋水平位移監測的測點按兩個層次布設，為保證變形監測的準確可靠，每一測區的基準點沒有少于2 個，每一測區的工作點基點亦沒少于2 個?；鶞庶c、工作點構成一定的網形。這樣已知數據的個數是充分的，有充分的多余觀測。

圖2

對于一個測邊網來說，整形圖形結構好則觀測值之間的相互約束力就比較均勻，從而觀測值可靠性分布也就比較均勻，反之就不均勻，而且可能會產生區域性可靠性降低現象。本橋的平面控制是一個大的三角網，對于其中k01 的區域的可靠性，有可能出現降低現象，但是，由于網本身范圍不大，所以可以不考慮。

2.3 變形監測網的參考系和參考點的穩定性分析

(1)變形監測控制網需定期進行網點穩定性檢驗，以確保平差計算基準的相對穩定和統一。(2)變形網需根據多次觀測的結果進行變形點位移的計算，并利用所求得的真正位移及其精度進行變形趨勢的估計。(3)常規網復測后需進行網點位移判定。

2.4 單點位移顯著性檢驗

(1)比較法。兩期點位或高差平差值相比較，其差值Δd 若符合Δd＜2uQΔXiΔXi，則認為點位穩定。

(2)t 檢驗法

其中:u—單位權中誤差

ΔXi—兩期點位形變量

QΔXiΔXi—網中相對點位或高差的權倒數

以上兩種方法適用于控制網圖形簡單，點數較少的情況，并且方便手工計算。

前期要勤采收，早上市，市場商品價格高，同時還可以減輕植株負擔。如果營養生長過旺，可適當晚些采收，壓秧防止徒長。

3 變形監測數據分析

監測資料檢核的方法很多，一般來說，在野外觀測中均具有本身的觀測檢核方法。進一步檢核是在室內所進行的工作，具體有:(1)校核各項原始記錄;(2)原始資料的統計分析(可以采用粗差檢驗方法);(3)原始實測值的邏輯分析:一致性分析與相關性分析。

3.1 平面控制網數據平差處理

參數平差原理是設某平差問題中，有n 個獨立觀測L，其相應的權為(Pi=1，2，…，n);設需t 個觀測值，用X 表示選定的未知數，按題列出n 個平差值方程。隨著問題的不同，平差值方程有線性形式，也有非線性形式。以下公式是假設平差值方程均為線性形式。

設有n 個平差值方程組(a)為:

式中，，……，為未知數前的已知系數，式中已知的觀測數值移到等號右邊并令，則方程組(b)為:

則可寫出誤差方程的矩陣表達式為:

實際計算時，先由法方程式計算未知數，再把代人誤差方程式計算現測值的改正數，改正數與相應的觀測值求求和即得被平量的平差值，這些平差值之間已經消除了矛盾，解決了間接平差中求最或然值的問題。

3.2 參數平差法求平差值的計算步驟

3.3 數據平差處理成果

將觀測數據輸入南方平差易2002 軟件，以水平控制點K2 和K3 為起算點對水平觀測網進行整體計算。

計算方案:平面網等級三等;驗算前單位權中誤差:1.5s;邊長定權方式:測距儀;測距儀固定誤差:2mm;測距儀比例誤差:2mm。

4 結束語

根據某橋的變形監測方案布置與監測數據，對該橋的平面觀測精度，高程觀測精度，橋網型可靠度，變形監測網的參考系和參考點的穩定性，進行了分析與評價。并對檢驗觀測中是否存在超限誤差，利用統計檢驗的方法，對原始數據進行了粗差剔除處理。進一步對變形監測數據的采集與對數據化的分析，為變形監測工作分析與總結提供可靠的依據。

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