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[监测案例] 桥梁变形监测几种主要技术及未来发展趋势探讨

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上海岩联 发表于 2019-9-6 14:57:45 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题

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本文随桥梁监测当中的变形监测技术进行研究,探讨桥梁变形监测的几种主要技术,以及未来桥梁变形监测技术的发展趋势。

所谓变形监测主要是对物体的内部形态或者空间位置进行定期测量,对其中所产生的变化进行确定,并将变化的特征记录下来,给相应的整个措施提供参考资料。

变形监测一般需要进行多次测量,对测量结果的精确性要求高,在测量时,需要应用到多种测量技术。具体的测量技术的运用,需要根据被监测物体实际情况而定。在桥梁监测工程当中,对桥梁的变形监测具有重要的现实性意义,应用多种变形监测技术,准确检测桥梁的变形情况,对桥梁工程的安全性能具有重要的保障性作用。


                               
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1 桥梁变形监测的主要内容

桥梁变形的监测内容主要是在桥梁变形性质的基础上,在桥梁主要基础结构上执行监测。其主要的监测内容包括两个方面:

第一是桥梁墩台的基础监测

由于墩台的地基或者下面一部分长期存在于水中,受水流冲刷以及水的腐蚀作用大,随着时间的推移,这种作用呈现的桥墩变形效果显而易见,很可能会造成墩台发生水平位移或者沉降位移,在实际的监测当中,一般以桥墩的沉降监测为主要内容。

第二为桥梁主体结构的监测

桥梁的主体结构监测可以分为桥面水平位移监测、垂直位移监测、挠度监测,另外还包括斜拉塔的伸缩量监测、挠度监测、整体倾斜监测、水平位移监测等等。在以往的监测中发现,引起桥面变形的主要原因是桥墩的变形,因此桥墩与桥面的变形之间存在一定的因果关系。一旦桥面产生变形,会直接影响桥面上的车辆安全平稳通行,并存在不同程度的安全隐患。


                               
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2 桥梁变形监测技术研究与应用

2.1 传统的桥梁变形监测方法

桥梁的变形监测事关桥梁的整体结构应力变化和整个桥梁的安全性能,因此,在监测信息的精确度上有较高的要求。桥梁的变形监测方法诸多,有常规的变形监测方法,也有随着科技的发展研发出来的高新技术。传统的变形监测方法与许多新型技术相比,具有简单易行的优势,也是比较常用的变形监测方法。

2.1.1 常规大地测量方法

常规大地测量法诞生于上个世纪,在上个世纪的八十年代左右,这种测量方法在桥梁变形测量中大量使用,并取得了较好的测量效果。常规大地测量法主要采用的测量仪器有光学测量仪器和电子测量仪器,具体的测量仪器有全站仪、电磁测距仪、经纬仪、水准仪等。

这种测量方法主要是在桥梁监测的基本要求下,重复性和周期性地以特定测量距离及角度来进行对监测点的测量,获取测量点的三维坐标,根据后续测量来确定桥梁结构的水平位移和垂直位移。在以往的监测实践当中,常规大地测量方法具有较好的灵活性特点,并且在测量精度上效果较好。

随着科学技术的发展,许多测量效果更好的测量工具相继面试,使得大地测量法的应用越来越广泛。然而,这种测量方法也存在一定的限制性因素,比如在英语中,大地测量法的监测是长期性的,因此获得监测结果比较缓慢。因为,常规大地监测法的自动化程度降低,很多方面仍然依靠人工作业。

2.1.2 物理传感器方法

常规大地测量法在实际应用中,对于桥梁具体局部的变形监测效果并不明显,只能获取整体的变形数据和信息。而局部变形信息的获取,需要借助物理传感器方法的应用。物理传感器也是属于传统的桥梁变形测量方法,该测量方法经过长时间的使用,目前已将形成比较完善和稳定的测量体系。一般来说,在桥梁局部方面所使用的物理传感器包括很多,比如电子水平仪、锈蚀检测仪、重量动态测量仪、倾斜仪、位移仪、应变计、测力计以及湿度、压力、应力等各方面的传感器。

物理传感器最大的优势就是能够对一些细节方面进行准确的监测,比如能够准确地获取桥梁当中的内部应力和压力等细致信息,能够对局部变形信息进行高精度地监测,并且在进行监测的过程中,能够形成自动性、连续性地观测。但是,物理传感器在变形监测应用中也存在一定的局限性,与常规大地测量法相比,物理传感器方法只能进行桥梁局部的变形信息,而对于桥梁的整体变形情况仍然不能准备掌握。

2.1新型桥梁变形监测方法

近些年来,我国的导航系统不断完善,3S 技术也得到相应的进展,在此基础上,空间技术和计算机技术也不断发展兴起,变形测量技术发生了质地变化。其中,桥梁变形监测技术在范围上不断扩展,静态与动态监测全面化,逐渐实现了全天候形式的自动化监测。目前,新开发出来的桥梁变形监测技术有雷达干涉测量技术、摄影测量技术以及 GPS 技术。

2.2.1 摄影测量技术

摄影测量技术是 3S 技术当中的一个分支。在桥梁变形监测中使用摄影技术,能够对桥梁变形情况有一个大范围的监测,有利于整体上把握桥梁变形情况。但是这种测量方法也存在局限性,比如跟全站仪测量相比,摄影测量技术的测量精度比较缺少,而且目前市场上的摄影测量设备的采购价格较高,使用成本高。

2.2.2 GPS 测量技术

GPS 技术在桥梁变形监测当中的应用并不常见。然而随着我国GPS 技术的不断成熟和发展完善,该技术也逐渐开始投入使用到桥梁变形监测当中。GPS 测量技术在桥梁变形监测当中最大的应用优势是精确度极高,能够达到毫米级甚至更为细致的精度。在这种高精度测量结果下,能够将外业工作量大大减少,同时一定程度地减少了人为因素的不利影响。

当然,GPS 测量技术也具有一定的不足之处,比如在一些桥梁当中,其监测点的通视性较差,可能导致监测精度受到一定的影响。另外,一般的GPS 测量技术需要多个测量点通视进行,这样会加大测量成本。另外,GPS 测量技术的垂直监测精度低于全站仪测量技术。

2.2.3 雷达干涉测量技术

雷达干涉测量技术实际的应用时间并不久,在桥梁变形监测中,其监测精度较高,能够达到厘米级甚至毫米级,能够对桥梁微小形变方面形成有效监测。雷达干涉测量技术与IBIS-S 和角反射器配合,能够获取桥墩任何位置的变形和微变形情况。但是雷达干涉测量技术投入使用的时间较短,应用经验不足,应用,作为一种新的技术,使用价格是非常昂贵的。

3 结束语

总而言之,桥梁变形监测直接影响到桥梁的安全性能。为了全面排除桥梁的安全隐患,需要对桥梁整体上与局部上的变形情况进行全面的监测。常规变形监测方法和新型变形监测方法各有千秋,实际应用中还是要根据桥梁的实际情况而定。

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