变形监测技术在桥梁监测中的应用分析

变形监测技术在桥梁监测中的应用分析

王俊斌

广东省建设工程质量安全检测总站有限公司    广东省广州市    510500

摘要：近年来，我国桥梁工程规模及数量都在不断增加，对其安全性能也提出了更高的要求。在桥梁施工过程中加强其变形监测，确保整个桥梁工程的安全。采用变形监测技术，可以在桥梁工程项目当中及时发现存在的安全隐患，对相关问题进行监测，从根本上保证桥梁工程项目整体的安全性。

关键词：变形监测技术；桥梁监测；应用；

引言

近年来，我国桥梁建设的规模和数量都有了很大的提高，其主要特征是结构复杂、承载力高。为保证桥梁工程的安全性，必须对其进行施工期间的变形监控。在外部环境的扰动下，桥梁往往会发生形状和尺寸的变化，如果超过了承载能力，就会产生很大的安全问题。所以，在工程中适当地运用变形监控技术，可以有效地预防工程中的安全事故。

1.桥梁变形监测的重要意义

桥梁的变形是指在多种载荷的作用下，桥梁的尺寸、形状和位置等都会在时空上和时间上发生变化，超过了容许的变形限度，从而产生了各种各样的病害。监控桥梁的变形主要有：桥梁有无水平位移，有无沉降，有无桥梁线形及下挠等。为此，应针对不同的桥型及其自身的特性，采取不同的监控方式，才能更好地满足实际情况。在过去的监测环境中，通常采用两种方式，一种是物理上的传感器方式，另一种是传统的测量方式。通常我们采用大地测绘法，即通过水准、边和角度来观测大桥的变形状态，这样做既费时又费力，无法实现监控系统的自动监控。然而，随着电子水准仪技术的发展，在一定程度上克服了传统的“地基”测量困难，使其达到了自动化水平，并能通过对实际工程中存在的一些问题进行观察和分析。用这种方法来进行检测，又被称为“测地机器人”，它可以代替手动进行自动寻找和辨识，因此可以获得更加精确的三维坐标、角度和精确的距离，是一种智能的全站仪。在现代通信领域，GPS已被普遍采用，其精度高，可持续观察，同时，也为大桥的安全监控工作奠定了基础。

2.变形监测技术内容概述

其实质就是将常规观测与现代观测方法有机地融合起来，即通过监控手段精确地确定被监控的桥梁物体的具体位置，并通过变形监控手段研究其在不同时期的演化规律。在实际运行中，通过监控资料的分析，能够对工程建设的质量和运行的安全性做出相应的调整。通过对桥梁进行变形监控，可以保证整个工程的质量与安全。通过对大桥进行长时间的监控，以监控为基础，对其安全性进行评价，并对其进行安全评价。采用工程测量的有关知识和先进的测量方法，在精细的测量仪器和设备的帮助下，定期或不定期地对其建筑物的变形程度进行监控，并与对桥面的巡视相配合，来判定整个桥梁的使用状况。

3.变形监测技术方法分析

3.1大地测量法

在形变监控中，大地测量法是一种常用的监控手段，它以角尺和水准为主要手段，来研究桥梁的变形状况。该监控方式是一种应用较广、技术较成熟的监控方式，其具有较高的精度和较低的成本，并且易于检验，不易变形。但是，该方法容易受气候等多种因素的干扰，采用手工作业，不仅工作量大，而且监控效果不佳。

3.2GPS变形监测法

该方法是近年来兴起的一种新型的监控手段，它以平面控制网布设、参考站布设等方式为主，可以实现对重大桥梁项目的静态、动态实时监控，减轻工人的劳动强度，减少建设费用，可以大大提高监控的精度。

3.3近景摄影测量技术

近些年，我国在大桥监控领域中也得到了广泛的运用，其方法是利用摄像机（摄像机）拍摄大桥附近的监测点，获取满足需求的三维影像，最终利用影像分析与实测获取监测点的真实位置，并利用定时与非定时拍摄的方法对大桥的形变进行监控。利用相关摄像机获得更为精确的观测资料，通过反演获得各时间点上的坐标对应关系。为此，在进行测绘之前，必须对拍摄器材进行修正，其中包括主点距、主距、相机框架的建立等。

3.4INSAR技术及雷达干涉测量技术

由于其24小时精度高，因此被广泛应用于高层建筑的变形监控。地面形变监测是一种较为有效的方法，地表变形监测相对较有效，该技术有助于监测桥梁上部结构的差异，雷达信号的散射特性稍有变化，会给测量带来很大的误差。在将雷达干扰测试与侧向目标天线联合应用时，可以利用干涉手段将相同的空间内的相位所生成的回波与影像进行采集，然后利用相关测试手段来展示经过适当处理的地物特性，较高的差分干涉仪可以用来监测大桥的微小形变。

3.5物理传感器法

传统的大地测绘方法对整个大桥进行全面的变形监控具有很强的实用价值，但是当需要对桥梁的部分区域进行实时监控时，这种方法无法与传统的物理传感方法相比。基于物理传感的方法可以对大桥的局部变形进行监控，从而可以有效地解决传统的大地测绘方法的缺陷。在目前的情况下，在对大桥进行局部监控时，主要是使用测力计、应变仪和倾斜仪、称重仪器、电子仪器等。除此之外，还有一些传感器是根据外部的情况来研究的，比如温度，湿度，压力，风力等。

3.6健康监测系统

近年来随计算机及网络技术的发展，健康监测系统在桥梁监测中亦得到逐步推广。该系统基于物联网技术，将物理传感器法中采集的庞大数据通过物联模块上传至网络云端，利用桥梁状态评估算法处理数据，可在电脑或移动端通过直观的地图及桥梁模型，随时随地对桥梁局部结构状况及整体趋势进行实时监控，在桥梁在运营过程中出现严重异常状况时预警，并利用大数据对桥梁状况进行趋势分析，为桥梁维管运营提供指导依据。

4.变形监测技术在桥梁监测中的应用策略

4.1桥梁沉降监测

首先，要结合桥梁的具体条件及总体构造，选取合适的沉降观测站点及观测网络，若出现受损部位应进行重建。同时，还要将沉降监控工作与整个大桥的状况有机地联系起来，这样才能确保在墩柱的基础上进行辅助布置。此外，在实际工程中，要根据已有的观测网络，对所选定的封闭水平线路和组合水平线路的型式进行全面的分析。同时，还应制定一套规范，以便更好地保证观测点的精度。以上工序做完以后，就是要做测绘工作了，要用高精度水平仪，仪器要经过校准才能开始施工。而且在测量的时候，要确保路线、人员和设备都是静止的，每一个参考点都要经过认真的检验，确保它们的高可靠性。

4.2承台水平监测

对承台进行水平监测的过程当中，通常会使用全站仪。为确保在监测期间控制点的精度和稳定性符合有关规程的规定，采用埋设观测墩的方法开展有关工作。在实际测量观测点与基线之间的角度时，一般采用定向观测方法。在使用这种方法时，必须计算各个观测点的坐标，并将其与以前的资料进行比较，从而确保变形监测的科学性与有效性。

4.3监测结果分析

由于外部各种因素会对变形进行监控，若不及时处理，将会在一定程度上降低整体变形监测结果的精度。因此，在测试结束后，相关工作人员必须要对测试结果进行彻底的检测与核对，并且还要进行多次的测试。这样就能最大限度地确保桥梁施工过程中的变形监控成果的精度，并能有效地控制各种因素造成的影响与误差，在一般情况下，用于对监测结果进行分析的主要方式包括室内细检法以及野外组检查法等。

5.结束语

桥梁变形监测涉及到桥梁的运行、管理和维护，因而在保证公共出行交通等方面具有重要的意义。因为变形监测本身是很小的形变量，所以除了要满足较高的观测精度要求之外，对控制网的网形结构、仪器的精度、测量人员的观测技能都提出了更高的要求。在目前的桥梁变形观测中，其观测的基本理论已经成熟。但是在针对不同的工程应用问题时，在变形观测及其控制网的布设上，仍然有很大的灵活性。因而，需要根据不同的实地观测情况，做出具体的布设方案来解决实际工程应用。

参考文献

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