簡支箱梁大橋布設永久性觀測點的應用性研究

王 剛鄒積坤

(1.白城市公路管理處，吉林白城 137000；2.吉林誠儀工程咨詢有限公司，吉林白城137000）

0 引言

隨著國民經濟的快速發展，橋梁作為交通通行的咽喉命脈，安全通行尤為重要。為確保車輛、行人通行的安全，橋梁管養單位非常有必要及時掌握橋梁的變形、位移狀況，通過及時檢查、數據收集，科學分析道路橋梁在使用過程中的各種變化。而布設橋梁永久性觀測點并定期觀測，正是一種簡單、實用、有效的橋梁變形監測形式和手段，顯得非常有意義。

1 永久性觀測點布設方法闡述

《公路橋涵養護規范》規定：“新建橋梁交付使用前，公路管理機構應事先要求橋梁建設單位在竣工時設置便于檢測的永久性觀測點。大橋、特大橋必須設置永久性觀測點，定期進行控制檢測。”但由于各種原因，吉林省在役公路橋梁卻沒有布設永久性觀測點，極大地影響了觀測點的應用，本文主要結合吉林省白城市公路橋梁，闡述其方法的應用及成果分析。

橋梁永久性觀測點實質上包含基準點、觀測點兩個部分，基準點最為重要，作用是為首次及后續定期觀測提供統一的參照系，確保不同時期的觀測數據能夠進行比較，從而計算、分析橋梁各時間間隔內的變形值、位移值、變化速率以及累計變形值、位移值,而觀測點則以基準點為參考，在布設后，通過定期觀測，數據分析，掌握橋梁各個部位的絕對和相對變形、位移值，二者是相輔相成的。

簡支橋梁永久性觀測點應根據觀測項目布設在橋面、墩臺位置，具體位置和數量見表1[1]：

表1 簡支箱梁觀測點布設

2 橋梁概況

本項目依托G302國道套保左幅大橋。該橋位于吉林省白城市洮北區G302國道上，為簡支箱梁結構體系，中心樁號為K898+100，于2000年9月建成，跨越地物為不通航河流；設計荷載汽超-20、掛-120級，通行載重55噸。其他，明細見表2所示。

3 永久性觀測點布設方案

鑒于該橋交通車輛繁重，橋面線形不平順、瀝青混凝土擁包，技術等級已達三類[2]，幾經處理效果不明顯，且為該條線路控制性工程，考慮可能會出現主墩沉陷，為有效掌握本橋健康狀況，實施了觀測點布設方案，力求及時分析不太明確的病害成因。

3.1.1 工作內容

橋梁永久性觀測點測設工作內容包括[3]：建立水平位移監測基準網和垂直位移監測基準網、布設橋梁永久性觀測點，以及首次測量。

表2 G302套保大橋左幅橋其他情況明細表

3.2.2 水平位移監測基準網[4]

水平位移監測基準網，不少于3個基準點，分別位于橋梁兩岸且相互通視，水平位移監測基準網可采用獨立坐標系統，并進行一次布網。儀器采用高精度水準儀、GPS全球定位儀。

3.2.3 垂直位移監測基準網[4]

垂直位移監測基準網，不少于2個基準點，分別位于橋梁兩岸，并采用水準測量方法觀測。基準網可采用假定高程系統，儀器采用高精度水準儀。布設觀測點如圖1和2所示。

4 布設實施與成果整理

4.1 橋面觀測點及基準點

（1）橋面觀測點嚴格按照每跨5點的標準進行，即每跨支點、L/4處、L/2處，遇到伸縮縫時位置會做適當調整，測量時采取封閉交通的形式，以求測設數據的穩定性；

圖2 永久性觀測點平面布設圖(單位：cm)

圖1 永久性觀測點縱立面布設圖(單位：cm)

（2）基準點宜采用有強制歸心裝置的觀測墩[2]，但限于時間、氣溫等因素，經過論證，本方案的永久觀測基準點位采用埋置預制混凝土構件的方式進行設置，埋置深度2.2 m，為防止混凝土構件不均勻沉降，對混凝土構件底面以下60 cm進行砂礫換填，每20 cm一層，分3層填筑，分層搗實；同時為防止混凝土構件凍脹凍裂，也做了防凍處理，混凝土構件填埋時使用砂礫土摻入少量珍珠巖，分層回填搗實。

4.2 高程數據分析

通過橋面實測的各位置標高與對應點位建立關系，確定擬合曲線，并把擬合曲線的線形作為橋梁實際的線形，而橋面實測標高形成的線形則是沉降、變形引起的。利用各點位與擬合的橋梁線形標高關系式確定實際標高，與實測標高相減，從而計算各位置沉降、變形數值。測量采集數據擬合曲線及實測成果如圖3所示。

圖3 測量采集數據擬合曲線及實測成果

（1）外邊梁，擬合曲線公式為

上圖明顯看出在56-71分點，實測線形有明顯下浮。在68分點、70分點為最大變形點，而68分點恰為15#墩位置、70分點為16-8#主梁1/2L處。將x=68代入公式(1)可知實際標高應為Y=100.279m，而實測標高（100.376），二者相減即為15#墩下降幅度值0.097 m，由此判斷15#墩下降達10 cm。另外，將x=70，代入公式（1）可知此處實際標高應為Y=100.254 m，與實測標高100.237 m相減，由此判斷此處撓度下降0.017(m)，達2 cm。

（2）內側邊梁，擬合曲線公式為

從分析曲線來看，在75-80分點有明顯下浮，76分點、80分點為最大變形點，而76分點為17#墩位置、80分點為18#墩位置，將x=76、x=80分別代入公式（2）計算，可得17#墩實際標高為100.046 m、18#墩實際標高為99.984 m，與實測的17#、18#墩標高100.137 m、100.157 m相減，由此判斷17#、18#墩分別下沉為9 cm、17 cm。

5 結論

（1）通過測量掌握的數據，建立觀測點與橋面標高擬合曲線關系式，利用實際標高與實測標高數值，能夠計算出各觀測點的沉降、變形數值；

（2）基準點埋置之后，再次測設時，若校核其無誤后，利用獲得的各點坐標參數，可計算基準點與各觀測點之間的距離、高差，與首次測量數據對比，能夠推斷各觀測點是否發生絕對變形，尤其在觀測主墩沉降時，效果會更明顯；

（3）在自然災害多發的今天，這種觀測點布設后，通過定期、適時觀測，能夠有效掌握橋梁的結構狀態，尤其在地震發生后，有震感地區采取隱患排查，這是較好的方法。

[1]JTG H11-2004，公路橋涵養護規范[S].

[2]JTG/T H21-2011，公路橋梁技術狀況評定標準[S].

[3]GB50026-2007，工程測量規范[S].

[4]吳進星，等.橋梁永久性觀測點、基準點布設及觀測方法探討[J].西部交通科技，2013（10）：61-65.