關(guān)于斜拉橋變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)問題的探討

郝澤敏

摘要：目前，我國(guó)已修建了許多座跨河跨海的特大型橋梁，如南京長(zhǎng)江二橋、青州閩江斜拉橋、江陰長(zhǎng)江大橋和香港青馬大橋。這些大跨度索支承橋梁（斜拉橋、懸索橋）建成通車之后。受交通、風(fēng)力、自然災(zāi)害、建筑材料老化、不合理管理等因素的影響。其結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞，從而造成嚴(yán)重的后果。因此。橋梁進(jìn)行定期的變形監(jiān)測(cè)。評(píng)估其安全性，對(duì)于預(yù)測(cè)可能發(fā)生的災(zāi)害具有重大意義。本文主要討論大型斜拉橋變形監(jiān)測(cè)過程中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的問題。。

關(guān)鍵詞：斜拉橋 變形監(jiān)測(cè) 擺動(dòng)觀測(cè) 撓度觀測(cè) 沉降觀測(cè)

引言

斜拉橋是利用錨固在橋臺(tái)上的多根斜拉索作為梁跨的彈性中間支承的橋梁橋，具有內(nèi)力小、自重輕、施工方便、跨越能力大等特點(diǎn)?？傮w上由塔、梁、索三部分構(gòu)成。常用的布置形式有輻射性、豎琴形、扇形和星形。沿橋的橫向一般分為單索面、豎向雙平行索面、雙傾斜索面三種類型。按材料可分為鋼斜拉橋、混凝土斜拉橋、鋼-混凝土結(jié)合斜拉橋以及混合型斜拉橋四種；根據(jù)梁塔墩的聯(lián)結(jié)形式可分為全固結(jié)、塔墩固結(jié)、梁塔固結(jié)三種。斜拉橋有獨(dú)塔雙跨、雙塔多跨、和多塔多跨三種形式。

橋梁變形分靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形兩種，如果變形觀測(cè)的結(jié)果只體現(xiàn)某一時(shí)間段內(nèi)的變形，則為靜態(tài)變形，如橋墩的變形；而動(dòng)態(tài)變形更多是受外力的影響，表示橋梁某一時(shí)刻的變形，如橋梁的撓度變形。下面主要就橋梁的水平位移觀測(cè)、垂直位移觀測(cè)和撓度觀測(cè)進(jìn)行討論。

一、水平位移觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)

橋面水平位移的觀測(cè)：水平位移監(jiān)測(cè)到的第一步是選定合適的工作基點(diǎn)，一般選在橋臺(tái)上或附近不遠(yuǎn)處，基點(diǎn)至少要四個(gè)，在江（河）兩岸橋梁的兩側(cè)至少各有一個(gè)點(diǎn)?；c(diǎn)一般應(yīng)保持通視，或者監(jiān)測(cè)時(shí)在它們之間的橋面增加臨時(shí)測(cè)站點(diǎn)來解決工作基點(diǎn)之間的通視問題。由于工作基點(diǎn)很難保持穩(wěn)定不動(dòng)，所以要定期測(cè)定工作基點(diǎn)的位移，以改正觀測(cè)點(diǎn)測(cè)定的結(jié)果。下圖描述了大型斜拉橋變形監(jiān)測(cè)平面基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)情況：

平面基準(zhǔn)網(wǎng)是測(cè)定大橋橫向水平位移以及塔柱擺動(dòng)的基準(zhǔn)，根據(jù)變形觀測(cè)的特點(diǎn)和要求，各期測(cè)量方案應(yīng)盡可能一致為宜，平面位移基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)方案也不例外。其布設(shè)如圖2-1所示，全網(wǎng)共由14個(gè)點(diǎn)組成，其中BSZ1-BSZ7為岸上的基準(zhǔn)點(diǎn)。

高塔柱的擺動(dòng)觀測(cè)：高塔柱擺動(dòng)觀測(cè)的實(shí)質(zhì)是通過觀測(cè)塔柱上的觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)在不同時(shí)刻的水平位移，從而獲得變形規(guī)律。從岸上基準(zhǔn)點(diǎn)直接測(cè)定塔柱上的觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)變化，可以獲得塔柱的絕對(duì)變形信息。

塔柱在水平面和豎直面內(nèi)發(fā)生扭轉(zhuǎn)，為研究其水平方向的撓曲，布設(shè)3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)位于頂部塔冠外側(cè)，盡量靠近塔柱的軸線；為研究其豎直面內(nèi)的扭轉(zhuǎn)，在橋梁軸線不同高度處布設(shè)2個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)附近穩(wěn)定處應(yīng)布設(shè)具有強(qiáng)制對(duì)中圓盤的基準(zhǔn)點(diǎn)。

二、橋面線性與撓度觀測(cè)

橋面線性與撓度觀測(cè)的特點(diǎn)要求其觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)在主梁上，大跨度斜拉橋的線性觀測(cè)點(diǎn)一般選在斜拉索錨固定著力點(diǎn)的位置上，能更好的反映斜拉橋的撓度變化。

橋面變形觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在橋墩（索塔）和橋墩間均勻布設(shè)，點(diǎn)位間距以10～50米為宜。大型橋梁，應(yīng)沿橋面的兩側(cè)布點(diǎn)。垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)建立時(shí)會(huì)加入沿岸的平面基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，方便觀測(cè)。同時(shí)在沿岸穩(wěn)定的地方設(shè)立水準(zhǔn)基點(diǎn)，作為斜拉橋垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的基準(zhǔn)；另外，應(yīng)在兩岸水準(zhǔn)基點(diǎn)間布設(shè)1-2條過江水準(zhǔn)路線，方便統(tǒng)一兩岸高程。

三、橋墩的沉降觀測(cè)

各橋墩臺(tái)的沉陷觀測(cè)包括各個(gè)墩臺(tái)沿水流方向或橋軸線方向的傾斜觀測(cè)。在橋臺(tái)上布設(shè)工作基點(diǎn)，在各橋墩上布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，可以監(jiān)測(cè)各個(gè)橋墩相對(duì)于橋臺(tái)的變形。再利用沿岸基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定工作基點(diǎn)的變形，從而得到橋墩上觀測(cè)點(diǎn)在平面基準(zhǔn)內(nèi)的絕對(duì)變形值。

觀測(cè)點(diǎn)的分布應(yīng)該遵守既要均勻又有重點(diǎn)的原則，各個(gè)橋墩上均要布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)于地基不穩(wěn)或者長(zhǎng)期處于受力不平衡狀態(tài)下的橋墩或者主橋的橋墩上要加密觀測(cè)點(diǎn)。主橋觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在墩面的上下游方向上，以便研究橋墩的均勻與非均勻沉陷。

四、橋墩的傾斜觀測(cè)

橋墩的傾斜觀測(cè)分橋墩沿水流方向的傾斜觀測(cè)與垂直水流方向的傾斜觀測(cè)兩種。布點(diǎn)采用的是激光標(biāo)志（見圖5-1），在橋墩正對(duì)水流方向和與之垂直的方向各布設(shè)兩個(gè)標(biāo)志，兩個(gè)標(biāo)志的連線近似與地面垂直。

五、結(jié)語

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)40%的橋梁因?yàn)楦鞣N因素存在不同程度上的損傷，當(dāng)橋梁變形達(dá)到一定的程度，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的事故，對(duì)人民的安全和財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。因此采用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)手段，對(duì)斜拉橋、鋼拱橋等大型橋梁進(jìn)行實(shí)時(shí)變形監(jiān)測(cè)，觀測(cè)其幾何量的變化具有重大的意義。而變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)的是否合理，直接決定了施測(cè)結(jié)果能否直觀反映大型斜拉橋的形變。