關于動態檢測數據在轉體橋撓曲變形監測中的運用研究

宋樂軍

摘? ?要：在轉體橋的施工中，受到較多客觀影響因素的干擾，充分地掌握轉體橋施工中的變形數據，能夠有效地保障施工中的安全。本文通過分析某跨鐵路轉體橋施工中的水準檢測數據與動態檢測數據的關系，找尋二者之間的內在聯系，通過預測數據與實測數據的比對，獲得了較好的數據吻合度，為轉體橋的施工監測提供了有效的補充和發展。

關鍵詞：動態檢測? 轉體橋? 撓度變形? 變化規律

橋梁的轉體施工技術在近年來的橋梁建設過程中得到了廣泛的應用。因為其施工過程較為復雜，受到的干擾因素較多，為了能夠更好地了解施工過程中，橋梁結構的各個位置的變形安全穩定情況，目前常常采取的手段是對橋梁的固定位置在施工中的不同節點進行跟蹤測量監控。橋梁的自重較大，動力作用明顯，在施工中對變形的要求度很高，引入動態檢測的檢測方式能夠對水準檢測起到良好的補充作用，為提高橋梁轉體施工的安全度和良好的施工管理控制，提供一定的幫助作用。

1? 動態檢測數據

橋梁設計時需要對外力的抵抗進行必要的考慮，如溫度、風力等不可預知的負載力，不像橋梁沉降數據情況等容易監測，橋梁的動態監測數據或撓度變形監測對儀器的要求較高，一般儀器達不到需求。近年來，隨著我國社會的不斷發展，各種復雜、特殊、高精度的施工建設項目不斷增加，給施工中的工程測量帶來了挑戰。GPS技術中的實時動態定位技術（RTK）是一個重要的應用方向，作為GPS技術的一大突破在工程測量中應用較廣。RTK技術在實際應用中具有高精度、操作簡便等優點，廣泛應用在工程建設中的工程測量、坐標放樣、碎步測量等多個領域方面，對于工程建設具有重要的意義。由于RTK技術操作簡便，可以大大減輕工作人員的工作強度，另外受環境的影響程度較小，具有較好的應用前景和經濟性。

RTK技術是在GPS測量技術基礎之上發展而來的，屬于GPS測量技術的創新。本質上而言，RTK技術是一種實時差分GPS測量技術。其具體的工作原理如下：首先需要設置若干個觀測站和一個基準站，在基準站布置GPS接收機，用于實時持續觀測可見的GPS衛星信號，并將此信號利用數據傳輸系統輸送（無線電形式輸送）到用戶觀測站，在用戶的觀測站內利用GPS接收機采集此衛星信號。然后通過特殊的解碼算法，準確計算出整周模糊度未知數，并對用戶觀測站的三維坐標進行準確計算。整個過程依靠儀器自動完成，有效地降低了勞動量，并且減少了勞動時間和提升了準確度。

RTK技術系統主要有三個部分構成，分別是數據傳輸設備、GPS接收設備、軟件系統。三個組成部分之間相互協調，每個組成模塊的特點有較大的區別。數據傳輸設備包括基站的發射電臺和用戶觀測站的接收電臺，此部分是能夠實現實時動態測量的基礎和關鍵。軟件系統主要是將接收的衛星信號通過特定算法轉化為特定觀測點的三維坐標。

RTK技術不僅保留了GPS測量技術的優點，既可以進行快速靜態定位、準動態相對定位等功能，還可以通過后處理的方法進行數據的觀測，其中后處理方法進行數據觀測和實時動態測量可以同時進行，互不影響，因此更具優勢和實用性。

2? 轉體橋撓曲變形規律

2.1 工程概況

工程上跨京廣、和邢鐵路立交橋，主橋布置為70m+70m轉體施工T型剛構。本橋為上跨京廣、和邢鐵路而設，鐵路與公路交叉樁號為公路K0+648.5=鐵路DK373+708.5（現有京廣鐵路），鐵路與設計線路夾角79°，理論轉體時間69min，轉體橋橋寬41m，整幅布置，先順鐵路方向在鐵路東側滿堂支架預制，預制完成后整幅橋轉體法施工，轉體長度為65m+65m，順時針轉體79°就位，轉體重量約為20031t。轉體就位后，再搭滿堂支架現澆5m后澆段，形成2×70m的T構橋梁。

2.2 變形規律

根據水準檢測結果來看，其撓度變化受溫度的影響較大，當環境溫度較高時，主跨呈現上拱特性，邊跨為下拱趨勢;當周圍的溫度降低時，主跨與邊跨的上下拱特性，呈現出截然相反的情況。主跨的中心位置的出現變形撓度的極點值，主跨最大的撓度變化范圍為55mm，邊跨變形撓度的極點值也出現在跨中，最大的撓度變化值為35mm。為了便于研究動態檢測數據，抽取具有代表性的月度水準撓度變形數據進行科學化的數據擬合，對9、10月份的數據擬合公式分別參考下式：

通過數據擬合之后，發現其變化規律與水準檢測數據在變化趨勢和幅度上存在一定的同性變化規律，這種變化規律呈現出明顯的線性變化，如果能夠將這種同性變化規律的影響系數充分地掌握，那么對于掌握轉體橋的變形又擁有了新的檢測輔助手段。

3? 動態檢測數據在轉體橋變形監測中的應用

通過對該項目轉體橋梁區段，一年的動態檢測數據進行充分的整理分析，通過對比水準測量的撓度數據與動態檢測數據，分析動態檢測數據在轉體橋變形監測中的應用效果。為了探索長波不平順幅值與轉體橋變形之間的關系，通過分析長波高低不平順數據對應下的變形撓度數據，可以很好地對比分析二者之間的數據關系，利用不平順數據推斷變形撓度數據，變形撓度數據取主跨與次跨變形最大的位置，即橋跨的中間位置。通過定點分析這三個位置在不同時間節點的撓度變化值與動態檢測長波數據的關系，實現動態檢測的有效運用。水準檢測節點與RTK檢測節點對應，利用線性內插計算得到各時間節點下轉體橋在三個目標點的實際撓曲幅值，利用統計學的方法量化動態檢測長波高低幅值與轉體橋撓曲變形幅值的相關程度，分析建立轉體橋三個目標檢測點位置的長波高低幅值與水準測量得到的撓曲變形幅值的關系。最終得出二者的關系系數分別為 0.988 0，0.9749和0.9807。采用方差齊性檢驗對幅值數據進行顯著性檢驗，二者數據誤差如表1所示。

動態檢測數據的模擬值與水準測量的實際值之間存在較為接近的數據值，撓度數據誤差值結果表明二者具有良好的相關性，在進行轉體橋撓曲變形監測中，可以有效地利用長波的不平順檢測值對變形檢測的開展提供輔助性的參考數據。

4? 結語

動態檢測數據能夠有效地作為施工監測中的有效輔助手段，但是對于動態檢測數據的預測來說，其準確性受到較多影響因素的干擾較大，未來在轉體橋撓曲變形監測中，還應該不斷完善和發展新的監測手段，為我國橋梁工程的發展起到良好的促進作用。

參考文獻

[1] 曹詩榮.大型橋梁撓度變形監測方法的分析[J].地理空間信息，2010，8（2）：137-139.

[2] 許玉德，陶佳元.滬杭高鐵160 m轉體梁豎向變形規律及軌道幾何形位控制技術研究[R].上海：同濟大學，2013.

[3] 徐偉昌，李振廷，譚社會，等.滬杭高速鐵路轉體施工橋梁運營期撓曲變形監測與分析[J].鐵道建筑，2014（8）：1-4.