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1、 .东华理工大学长江学院 毕 业 设 计（论文）题 目： 浅析桥梁工程中变形监测的实例应用英文题目: ExamplesApplication in the Deformation Monitoring of Bridge Engineering 学生：皓 申请学位门类：学士学位学 号： 09351120专 业： 测绘工程系 别： 测绘工程系指导教师： 聂运菊 职称：讲师二 零 一 三 年 六 月 / 摘 要桥梁工程作为民生工程，在交通中一直扮演着重要的角色。而桥梁工程的变形也就成为了人们十分关心的重点问题。桥梁工程变形监测就是针对它的柔性结构与动态特性进行的研究，为桥梁工程的“生命体征”提供诊
2、断报告，使人们可以对症下药，避免重大安全事故的发生。本文首先对桥梁工程变形监测的发展与意义作了简单的概述，并对桥梁工程变形监测中常用的几种方法作了简单的叙述。以位于省抚州市县傩乡大桥的变形监测为例，采用地面测量方法采集数据并进行分析。针对傩乡大桥的建设中与竣工期间的变形进行监测，真实而形象的描述了变形监测在桥梁工程中的应用。关键词：桥梁工程； 变形监测； 安全事故ABSTRACTBridge engineering as a livelihood project, in traffic plays an important role. Deformation of bridge enginee
3、ring also become the focus of concern. Research on bridge engineering deformation monitoring is the flexible structure and its dynamic characteristics are, diagnosis report for Bridge Engineering signs of life, so that people can be an antidote against the disease, to avoid the occurrence of major a
4、ccidents.Firstly, development and significance of bridge engineering deformation monitoring is summarized, and several methods of deformation monitoring of bridge engineering are briefly described. Through the study of deformation monitoring for Nanfeng County of Jiangxi province Fuzhou City Nuo Xia
5、ng Bridge and its data， using ground survey method of data collection and analysis. According to the deformation monitoring during the construction of Nanfeng County of Jiangxi province Fuzhou City Luo Xiang Bridge and the completion of the. The real and vivid description of the application of defor
6、mation monitoring in the bridge construction.Key Words: Bridge Construction; Deformation Monitoring; Safety Misadventure目 录1 绪论11.1 桥梁变形监测发展历程与意义11.2 桥梁变形监测的主要方法和研究进展11.3 桥梁变形观测的主要容21.4 桥梁工程变形观测安排21.4.2 塔柱变形观测21.4.3 桥面挠度观测31.4.4 桥面水平位移观测32 桥梁变形监测42.1 变形监测的原理42.1.1 统计分析法42.1.2 确定函数法42.2 桥梁变形的限制52.2.1
7、 主梁挠度变形限值52.2.2 墩台沉降变形限值52.2.3桥梁变形的分类62.3 桥梁静态变形监测62.4 系统布置62.4.1桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置62.4.2塔柱摆动观测点布置62.4.3水平位移监测基准点布置62.4.4垂直位移监测基准网布置73 桥梁工程变形监测具体实施方法与精度83.1 GPS定位系统测量平面基准网83.2精密水准测量建立高程基准网和沉陷观测83.3全站仪坐标法观测横向水平位移83.4智能型全站仪(测量机器人）测定高塔柱的摆动84 傩乡大桥变形监测实例104.1工程概况104.2监测容和方法104.2.1索塔与基础104.2.2桥面线形与挠度114.2.3主
8、梁与主塔应力134.2.4斜拉索索力134.3精度分析134.3.1全站仪测量的精度分析134.3.2沉降变形观测的精度分析144.4部分观测结果与其分析154.4.1傩乡大桥索塔变位154.4.2傩乡大桥桥面线形（挠度）16结论18致19参考文献201 绪 论1.1 桥梁变形监测发展历程与意义大型桥梁，如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年代初期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高，主跨段具有柔性特性。在这类桥梁的施工测量中，人们已针对动态施工测量作了很多研究并取得了大量经验。在竣工通车运营期间，针对它们的柔性结构与动态特性如何进行监测也是人们十分关心的一大问题。尽管目
9、前有些桥梁已经建立了解结构部物理量的变化的“桥梁健康系统”，它对于分析桥梁结构力的变化、分析变形原因有着十分重要的作用。然而，要真正达到桥梁安全监测的目的，了解桥梁的变化情况，还必须与时测定它们几何量的变化与大小。因此，在建立“桥梁健康系统”的同时，研究采用测量原理和各种专用的工程测量仪器和方法建立大跨度桥梁的监测系统也是必要有效的1。1.2 桥梁变形监测的主要方法和研究进展变形观测方法一般分为4类，如表1-1所示。表1-1 变形监测方法地面测量方法空间测量技术摄影测量专门测量手段几何水准测量空间卫星定位摄影测量准直测量三角高程测量合成孔径雷达干涉地面激光扫描倾斜仪监测方向和角度测量应变测量距
10、离测量地面测量方法精度高，应用灵活，适用于各种不同的变形体和不同的监测环境，但野外工作量相对较大，目前也采用遥测系统。空间测量技术可提供大围的变形信息，但观测环境影响大。用InSAR做地面变形监测，存在地面植被覆盖对精度影响大。摄影测量外业工作量小，可以提供变形体表面上任意点的变形，但精度较低。近年来发展起来的地面激光扫描有类似于摄影测量的优点，精度也可以达到几个毫米，在变形观测方面的应用也刚刚开始。专门测量手段容易实现连续、自动监测以与遥测遥控，而且相对精度较高，但它们提供的是局部变形信息。桥梁工程变形监测方案，一般采取地面测量方法和专门测量手段结合实施。这样可以避免野外工作量大与专业手段的
11、局限性。最大限度的完成对于桥梁工程的变形监测，除了用上述手段和方法采集几何变形量外，也同时测量温度、应力、风速、风压和风振等物理参数。1.3 桥梁变形观测的主要容根据我国最新颁发的“公路技术养护规”中的有关规定和要求，以与大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特点，桥梁工程变形监测的主要容包括：1） 桥梁墩台沉陷观测、主梁横向水平位移观测、桥面线形与挠度观测、高塔柱摆动观测；2） 为了进行上述各项的测量，还必须建立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观测。1.4 桥梁工程变形观测安排桥梁变形按其类型可分为静态变形和动态变形，静态变形是指变形观测的结果只表示在某一期间的变形值，它是时间的函数。
12、动态变形是指在外力影响下而产生的变形，它是表示桥梁在某时刻的瞬时变形，是以外力为函数来表示的相对于时间的变化。桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形2。1.4.1 桥梁墩台变形观测桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：（1）墩台的垂直位移观测。主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直桥轴线方向）的倾斜观测。（2）墩台的水平位移观测。其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。两者中，以横向位移观测更为重要。1.4.2 塔柱变形观测塔柱在外界荷载的作用下会发生变形，与时而准确地观测塔柱的变形对分析塔柱的
13、受力状态和评判桥梁的工作性态有十分重要的作用。塔柱变形观测主要包括：（1）塔柱顶部水平位移监测（2）塔柱整体倾斜观测（3）塔柱周日变形观测（4）塔柱体挠度观测（5）塔柱体伸缩量观测1.4.3 桥面挠度观测桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况。桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的部应力状态。过大的桥面线形变化不但影响行车的安全，而且对桥梁的使用寿命有直接的影响。1.4.4 桥面水平位移观测桥面水平位移主要是指垂直于桥轴线方向的水平位移。桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以与外界荷载（风、日照、车辆等）等引起，对于大跨径的斜拉索桥和悬索桥，风荷载可使
14、桥面产生大幅度的摆动，这对桥梁的安全运营十分不利。2 桥梁变形监测2.1 变形监测的原理人类认识世界的过程总是“实践，认识，再实践，再认识”直至掌握客观世界的变化规律，从而更好地应用这些变化规律为人类服务。“凡事预则立，不预则废”和“人无远虑，必有近忧”等成语都说明预测的重要性。从大量的客观事物观察中，可以归纳出许多规律现象，如对称性和周期性等，它们是对物体预测的基础。变形预测通常是在数据序列里面找出信息来。一个预测模型的建立要尽可能符合实际体系，这个原则称为拟合原则，符合程度可以有多种标准，如最小二乘法，最大似然法，最小绝对偏差等等。面对地震、滑坡以与地面沉降等地质灾害，人们认识到变形监测只
15、是手段，而科学预报才是目的。引起变形体变形的原因很多，且变形过程很复杂。变形监测常用两种方法来确定变形体的变形和变形原因之间的关系。2.1.1 统计分析法变形体在荷载的作用下发生变形，如果只测量了变形的结果，那么只能进行定性的物理解释。一般来讲，对变形观测的结果要先进行几何分析，目的是把变形的几何信息从含有误差的观测值中分离出来，然后再作定性解释。要进行定量的物理解释，必须同时测量产生变形的各种荷载以与变形结果。用回归分析方法建立它们之间的函数关系（是相关关系非确定关系，是处理变量之间相关关系的一种数理统计方法），可预报变形。当预报的变形值和实际观测的结果相差较小时，一方面说明所建立的函数关系是正确的，另一方面也说明了变形体的变形规律和过去一样。这是因为在建立荷载-变形之间的函数关系时，所用到的是过去观测的数据，所建立的模型反映了变形体过去的变
