橋梁構件傾斜測量的研究

橋梁結構在使用過程中因各種原因常常發生幾何變形。其變形值在允許范圍內是正常和安全的；若大于允許的限度，則會影響橋梁的運行安全和正常使用。因此，橋梁結構在使用過程中必須對其進行變形觀測。變形觀測包括:沉降、傾斜、位移等測量，其中傾斜測量是橋梁構件變形檢測的主要內容之一。

目前，國內各大中型城市都在合理開發地下空間。地鐵盾構施工、車站開挖、泵站施工、樓房基礎開挖、地基自然沉降等都有可能引起橋梁構件的傾斜，嚴重的，甚至會造成安全隱患。因此，及時發現并準確測量橋梁構件的傾斜，成為一項重要的橋梁檢測工作。

1 橋梁構件傾斜及時發現

要想及時發現構件傾斜，應在建造之初，就在側向穩定性較差的構件，如高墩柱、高擋墻設立傾斜觀測點并進行傾斜初始值觀測；當橋梁構件變形穩定后，再在設立觀測點位置重新進行觀測。第1次觀測數值與設計值差值即為施工誤差；第2次與第1次觀測數據之差，即為兩次測量時間段內發生的傾斜。以時間為橫軸，以傾斜量為縱軸，把測量的傾斜數值連成一條曲線，即可得出傾斜的發展趨勢圖。

如果橋梁建造之初，由于種種原因沒有設立傾斜觀測點或設立傾斜觀測點后沒有進行初始觀測，則判斷后期傾斜就比較困難。應在基坑、地鐵或其他地下構筑物開挖前，及時對開挖附近的橋梁構件建立傾斜觀測點并進行傾斜初始值觀測。

如果基坑已經開挖，則只能進行補救，應立刻采取以下措施。

1）建立觀測點，進行觀測并與設計值進行比較，持續進行觀測。

2）橋梁構件及周圍環境檢測。對擋墻：瞄測擋墻直順度、欄桿有無錯臺、擋墻根部與地面（油面）之間有無縫隙及擠出、擋墻內側與地面（油面）之間有無縫隙擠出、擋墻與油面間灰塵堆積情況等。對墩柱：觀察墩柱根部有無環向裂縫、附近地面有無塌陷、支座有無橫向滑移、伸縮縫位置欄桿有無橫向錯位、與鄰近墩柱是否平行等。

2 常用的傾斜測量方法比較

通過外觀檢查無法檢測出構件傾斜，則應進行精確測量。為保證測量精度和變化趨勢，應準確記錄測量儀器、方法、時間、溫度、環境情況等。常見的傾斜測量方法為全站儀、經緯儀、重錘法、靠尺、傾斜儀等方法。

2.1 全站儀測量方法

目前免棱鏡全站儀測距精度達到2mm/km，測角精度達到1＂，免棱鏡測距達1 km。因此，用全站儀測量坐標點的三維坐標，精確度非常高，適用于高墩、塔柱的傾斜測量。

全站儀測量傾斜的原理：把全站儀坐標系設為水平坐標軸任意一個軸與橋梁長度方向平行，則測量出的墩柱頂面一點和底面對應的一點，兩點的水平坐標之差，即為順橋向和橫橋向的偏移量。

如果墩柱上無觀測點，則應測量墩柱的一條棱。這樣測量無法保證下次的觀測與本次觀測位置重合，因此是粗略測量，試驗過多次，偏移量誤差最多達5mm。

如果在墩柱一個側面上的垂線上設置上下兩個觀測點并固定設站點，測量時讓十字絲的中心與觀測點的十字中心重合，則兩次測量誤差很小，經過多次試驗，誤差最大為1mm。

測量時為保證觀測方便，應在被觀測面正前方進行觀測。

2.2 經緯儀測量方法

經緯儀適用于高墩、塔柱的傾斜觀測。

在柱、塔頂中心位置設置一觀測點，在塔柱根部設置一水平觀測尺，在距離塔柱正前方一塔柱遠處固定一測站點。通過經緯儀瞄準塔柱頂部觀測點，然后水平角不變，經緯儀按正倒鏡法瞄準塔柱根部水平尺讀數，則可測得塔柱傾斜量，測量精度可達1mm。要想測塔柱兩個方向的傾斜，應在塔柱互相垂直的兩個面設置觀測點。

2.3 重錘測量法

重錘測量法適用于墩柱的傾斜測量，精度可達1mm。

當墩柱附近障礙物較多，影響測量時，可使用重錘法進行傾斜測量，也可對傾斜測量數值有異議時進行驗證。在墩柱頂部懸掛一重錘，用尺直接量出懸掛部位和根部附近的垂線與墩柱的距離，兩個距離的差即為墩柱傾斜量。測量互相垂直的兩個面，即可測出墩柱兩個方向的傾斜。鉛垂線宜選用魚線、細銅絲等風阻小的材料。

2.4 靠尺測量法

靠尺是一種簡便的傾斜測量工具，在橋梁上一般用于擋墻、欄桿、墩柱等高度不超過5m的構件的傾斜測量。用靠尺垂直緊貼被測構件，則指針的讀數即為被測物體的傾斜量。當被測物體傾斜量超出靠尺的讀數范圍，應保持靠尺豎直且靠尺一端緊貼被測量構件，用鋼尺測量靠尺另一端與被測構件的垂直距離。鋼尺的讀數即為構件的傾斜量。為測出構件的傾斜變化，應設立觀測點，保證每次在同一位置進行傾斜測量。

墩柱傾斜，當被測物體傾斜量超出靠尺的讀數范圍，可按圖1的方法進行測量，墩柱根部與靠尺根部之間鋼尺的讀數即為傾斜量。

圖1 墩柱傾斜觀測

2.5 傾斜儀測量法

傾斜儀（水管式傾斜儀、水平擺傾斜儀、氣泡傾斜儀、電子傾斜儀）一般是安裝在被測結構上進行連續測量。這種方法一般用在建筑上，橋梁在室外，用在橋上容易人為損壞。

對以上5種傾斜測量方法比較，見表1。

表1 不同傾斜測量方法比較

3 結語

橋梁構件的傾斜直接威脅到行人、行車安全，因此要掌握橋梁構件傾斜發展變化情況，應在橋梁竣工后及時設置傾斜觀測點，采集構件傾斜初始值；橋梁附近深基坑開挖前對相關橋梁構件設置傾斜觀測點，根據開挖情況按一定周期進行傾斜觀測，才能實時掌握橋梁的構件的傾斜情況，及時采取合理的維修措施，防患于未然。

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