高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

主要內(nèi)容概述橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)橋梁撓度觀測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷

高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)§1概述

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

目的與意義

橋梁變形觀測(cè)是橋梁運(yùn)營(yíng)期養(yǎng)護(hù)的重要內(nèi)容，對(duì)橋梁的健康診斷和安全運(yùn)營(yíng)有著重要的意義。成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)識(shí)別和確認(rèn)，橋梁運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的損傷檢測(cè)、預(yù)警及適時(shí)維修制度的建立，有助于從根本上消除隱患及避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。運(yùn)營(yíng)中的橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充，而且可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為與環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)的信息。橋梁安全監(jiān)測(cè)帶來(lái)的將不僅是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和對(duì)某特定橋梁設(shè)計(jì)的反思，它還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室”。第1節(jié)概述橋梁的變形

橋梁變形按其類型可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形;靜態(tài)變形是指變形觀測(cè)的結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形值，它是時(shí)間的函數(shù)。動(dòng)態(tài)變形是指在外力影響下而產(chǎn)生的變形，它是表示橋梁在某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)變形，是以外力為函數(shù)來(lái)表示的對(duì)于時(shí)間的變化。橋梁墩臺(tái)的變形一般來(lái)說(shuō)是靜態(tài)變形，而橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變形則是動(dòng)態(tài)變形。第1節(jié)概述橋梁墩臺(tái)變形觀測(cè)橋梁墩臺(tái)的變形觀測(cè)主要包括兩方面：墩臺(tái)的垂直位移觀測(cè)。主要包括墩臺(tái)特征位置的垂直位移和沿橋軸線方向（或垂直于橋軸線方向）的傾斜觀測(cè)。墩臺(tái)的水平位移觀測(cè)。其中各墩臺(tái)在上、下游的水平位移觀測(cè)稱為橫向位移觀測(cè)；各墩臺(tái)沿橋軸線方向的水平位移觀測(cè)稱為縱向位移觀測(cè)。兩者中，以橫向位移觀測(cè)更為重要。塔柱變形觀測(cè)（1）塔柱頂部水平位移監(jiān)測(cè)；（2）塔柱整體傾斜觀測(cè)；（3）塔柱周日變形觀測(cè)；（4）塔柱體撓度觀測(cè)；（5）塔柱體伸縮量觀測(cè)。橋面撓度觀測(cè)橋面撓度是指橋面沿軸線的垂直位移情況。橋面在外界荷載的作用下將發(fā)生變形，使橋梁的實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形產(chǎn)生差異，從而影響橋梁的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。過(guò)大的橋面線形變化不但影響行車的安全，而且對(duì)橋梁的使用壽命有直接的影響。橋面水平位移觀測(cè)橋面水平位移主要是指垂直于橋軸線方向的水平位移。橋梁水平位移主要由基礎(chǔ)的位移、傾斜以及外界荷載（風(fēng)、日照、車輛等）等引起，對(duì)于大跨徑的斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載可使橋面產(chǎn)生大幅度的擺動(dòng)，這對(duì)橋梁的安全運(yùn)營(yíng)十分不利。第1節(jié)概述垂直位移監(jiān)測(cè)方法

精密水準(zhǔn)測(cè)量三角高程測(cè)量液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量壓力測(cè)量法GPS測(cè)量第1節(jié)概述水平位移監(jiān)測(cè)方法三角測(cè)量法交會(huì)法導(dǎo)線測(cè)量法基準(zhǔn)線法測(cè)小角法GPS觀測(cè)專用方法

第1節(jié)概述撓度觀測(cè)方法懸錘法精密水準(zhǔn)法全站儀觀測(cè)法GPS觀測(cè)法靜力水準(zhǔn)觀測(cè)法測(cè)斜儀觀測(cè)法攝影測(cè)量法專用撓度儀觀測(cè)法第1節(jié)概述§2橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

概述橋梁垂直位移觀測(cè)主要研究橋梁墩臺(tái)空間位置在垂直方向上的變化。觀測(cè)建筑物垂直位移的方法有多種，如：精密水準(zhǔn)測(cè)量、連通管測(cè)量、GPS測(cè)量等;各種方法都有其自身的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和要求靈活應(yīng)用。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)基點(diǎn)網(wǎng)的布設(shè)為了觀測(cè)墩臺(tái)的垂直位移，需建立變形監(jiān)測(cè)基點(diǎn)網(wǎng)，基點(diǎn)網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)組成。基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量選在橋梁承壓區(qū)之外，但又不宜離橋梁墩臺(tái)太遠(yuǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)需成組埋設(shè)，以便相互檢核。工作基點(diǎn)一般選在橋臺(tái)或其附近，以便于觀測(cè)布設(shè)在橋梁墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)定各橋墩相對(duì)于橋臺(tái)的變形。而工作基點(diǎn)的垂直變形可由基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定，以求得觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定點(diǎn)的絕對(duì)變形。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循既要均勻又要有重點(diǎn)的原則。均勻布設(shè)是指在每個(gè)墩臺(tái)上都要布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，以便全面判斷橋梁的穩(wěn)定性；重點(diǎn)布設(shè)是指對(duì)那些受力不均勻、地基基礎(chǔ)不良或結(jié)構(gòu)的重要部分，應(yīng)加密觀測(cè)點(diǎn)，主橋橋墩尤應(yīng)如此。主橋墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在墩臺(tái)頂面的上下游兩端的適宜位置處各埋設(shè)一點(diǎn)，以便研究墩臺(tái)的沉降和不均勻沉陷（即傾斜變形）。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)垂直位移觀測(cè)所謂垂直位移觀測(cè)，就是定期地測(cè)量布設(shè)在橋墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，以求得觀測(cè)點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)期觀測(cè)點(diǎn)的高程加以比較，得出墩臺(tái)的垂直位移值。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)成附合路線或閉合路線。觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)包括引橋觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)和水中橋墩觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。由于引橋觀測(cè)點(diǎn)是在岸上，其施測(cè)方法與一般水準(zhǔn)測(cè)量方法相同。

第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)§3橋梁撓度觀測(cè)變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

索塔三撓度三觀測(cè)索塔三的撓三度是三指索三塔在三高程三方向三上索三塔各三點(diǎn)的三水平三位移三分布三情況三，它三包括三橋軸三線方三向的三水平三位移三和垂三直于三橋軸三線方三向的三水平三位移三。索塔三產(chǎn)生三撓度三變形三的原三因主三要有三三個(gè)三方面三：（1）三由于三索塔三兩側(cè)三的拉三力不三等，三而使三索塔三在順三橋向三產(chǎn)生三撓度三變形三；（2）三由于三索塔三受風(fēng)三力、三日照三等外三界環(huán)三境因三素的三影響三，而三產(chǎn)生三撓度三變形三；（3）三由于三設(shè)計(jì)三與施三工的三不合三理性三，而三使索三塔產(chǎn)三生額三外的三變形三。第3節(jié)三橋梁三撓度三觀測(cè)索塔三撓度三觀測(cè)三的目三的(1三)在索三塔建三設(shè)過(guò)三程中三，隨三著索三塔高三度的三增加三，撓三度變?nèi)蔚娜热布比齽≡鋈?。三只有三?zhǔn)確三地掌三握索三塔擺三動(dòng)和三扭轉(zhuǎn)三的規(guī)三律，三才能三有效三地指三導(dǎo)施三工和三相應(yīng)三的施三工測(cè)三量工三作。(2三)在大三橋鋼三箱梁三吊裝三過(guò)程三中，三由于三施工三原因三，致三使索三塔兩三側(cè)受三力不三平衡三，從三而使三索塔三在順三橋向三產(chǎn)生三一定三的偏三移。三這種三偏移三有時(shí)三可達(dá)三幾十三厘米三。為三了將三這種三變形三限制三在一三定范三圍內(nèi)三，不三致于三使其三危及三索塔三安全三，需三對(duì)此三變形三進(jìn)行三觀測(cè)三。(3三)為了三延長(zhǎng)三橋梁三的使三用壽三命，三驗(yàn)證三工程三設(shè)計(jì)三與施三工的三效果三，并三為科三學(xué)研三究提三供資三料，三應(yīng)該三對(duì)橋三梁進(jìn)三行變?nèi)斡^三測(cè)。第3節(jié)三橋梁三撓度三觀測(cè)索塔三撓度三觀測(cè)三常用三方法交會(huì)三法（三測(cè)角三、測(cè)三邊、三邊角三交會(huì)三）；全站三儀極三坐標(biāo)三法；天頂三距測(cè)三量法三；傾斜三儀法;垂線三法。第3節(jié)三橋梁三撓度三主梁三撓度三觀測(cè)主梁三的撓三度變?nèi)问侨髁喝Y(jié)構(gòu)三狀態(tài)三改變?nèi)铎`三敏、三最精三確的三反映三，因三此，三對(duì)主三梁進(jìn)三行撓三度監(jiān)三測(cè)能三夠更三為準(zhǔn)三確地三把握三主梁三結(jié)構(gòu)三內(nèi)力三狀態(tài)三的改三變。部分三的結(jié)三構(gòu)損三傷也三將導(dǎo)三致主三梁撓三度情三況的三異常三，通三過(guò)對(duì)三主梁三撓度三的監(jiān)三測(cè)也三可識(shí)三別出三這些三損傷三來(lái)。通過(guò)三撓度三監(jiān)測(cè)三可以三達(dá)到三以下三目的三：①三修正三結(jié)構(gòu)三內(nèi)力三反演三的結(jié)三果，三確保三內(nèi)力三狀態(tài)三的識(shí)三別精三度；三②進(jìn)三行基三于剛?cè)茸內(nèi)娜龘p傷三識(shí)別三。主梁三撓度三觀測(cè)三的主三要方三法有三：水三準(zhǔn)測(cè)三量法三、全三站儀三測(cè)量三法、三專用三撓度三儀測(cè)三量法三、動(dòng)三態(tài)GP三S測(cè)量三法、三液體三靜力三水準(zhǔn)三測(cè)量三法、三第3節(jié)三橋梁三撓度三觀測(cè)§4橋梁三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷變形三高速三鐵路三橋梁三工程三變形三監(jiān)測(cè)健康三診斷三理論三的發(fā)三展目前三，橋三梁健三康診三斷理三論的三研究三主要三集中三于結(jié)三構(gòu)整三體性三評(píng)估三和損三傷識(shí)三別。結(jié)構(gòu)三狀態(tài)三反演三和損三傷識(shí)三別是三健康三診斷三的核三心。其目三的是三建立三一個(gè)三與橋三梁安三全監(jiān)三測(cè)系三統(tǒng)適三配的三結(jié)構(gòu)三狀態(tài)三識(shí)別三系統(tǒng)三第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷研究三內(nèi)容（1）三建立三橋梁三結(jié)構(gòu)三動(dòng)態(tài)三檢測(cè)三模態(tài)三參數(shù)三識(shí)別三方法三；（2）三建立三基于三橋梁三結(jié)構(gòu)三的各三種神三經(jīng)網(wǎng)三絡(luò)模三型和三結(jié)構(gòu)三分析三的損三傷分三級(jí)識(shí)三別策三略；（3）三研究三各種三結(jié)構(gòu)三損傷三參數(shù)三識(shí)別三方法三，優(yōu)三選及三改造三合適三的方三法應(yīng)三用于三橋梁三結(jié)構(gòu)（4）通過(guò)實(shí)體模型試驗(yàn)，對(duì)所選損傷識(shí)別方法及軟件進(jìn)行實(shí)測(cè)對(duì)比、驗(yàn)證、優(yōu)選；（5）通過(guò)結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)分析方法研究，建立結(jié)構(gòu)損傷報(bào)警系統(tǒng)，以便給橋梁管理部門進(jìn)行人工探傷確認(rèn)及維護(hù)提供方向性的指引。第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷輔助三決策三系統(tǒng)三的發(fā)橋梁三輔助三決策三系統(tǒng)三可以三使橋三梁管三理維三護(hù)由三被動(dòng)三和盲三目走三向主三動(dòng)和三目標(biāo)三明確三；在監(jiān)三測(cè)系三統(tǒng)和三評(píng)估三系統(tǒng)三的幫三助下三，可三以清三楚的三了解三橋梁三主要三構(gòu)件三的狀三態(tài)；在準(zhǔn)三確的三橋梁三結(jié)構(gòu)三模型三及其三結(jié)構(gòu)三響應(yīng)三模擬三分析三的基三礎(chǔ)上三，可三以預(yù)三就可以有針對(duì)性的對(duì)相關(guān)橋梁構(gòu)件進(jìn)行預(yù)測(cè)性或保護(hù)性的維護(hù)以防患未然。第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷存在（1）（2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容不全面，不足以反映橋梁的整體特性，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足，無(wú)法系統(tǒng)的分析和處理數(shù)據(jù)為輔助決策系統(tǒng)服務(wù)。（3）橋梁監(jiān)測(cè)模型理論尚不成熟，用于監(jiān)控橋梁的模型一般都借鑒于大壩或其他方面應(yīng)用比較成功的模型，顯然不能準(zhǔn)確的監(jiān)控橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，必須根據(jù)建模理論和經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工程實(shí)際來(lái)確定真正適合其系統(tǒng)本身的模型。第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷（4）三對(duì)橋三梁缺三損狀三態(tài)的三評(píng)價(jià)三缺乏三統(tǒng)一三有效三的綜三合性三指標(biāo)三，難三以反三映個(gè)三別構(gòu)三件的三缺損三及嚴(yán)三重程三度對(duì)三整個(gè)三橋梁三的影三響。（5）三結(jié)構(gòu)三系統(tǒng)三的復(fù)三雜性三，增三加了三系統(tǒng)三評(píng)估三的難三度。三橋梁三是由三多種三材料三、不三同結(jié)三構(gòu)組三合的三大型三綜合三系統(tǒng)三，系三統(tǒng)中三各個(gè)三成分三應(yīng)力三狀態(tài)三易損三性不三一，三剛度三、動(dòng)三力特三性相三差很三大，三很難三用單三一的三標(biāo)準(zhǔn)三評(píng)判三得到三預(yù)期三的效三果。（6）三已開(kāi)三發(fā)的三系統(tǒng)三在設(shè)三計(jì)時(shí)三沒(méi)有三考慮三到突三發(fā)事三件（三如撞三橋）三時(shí)如三何從三監(jiān)測(cè)三系統(tǒng)三獲得三實(shí)時(shí)三的數(shù)三據(jù)中三迅速三評(píng)估三結(jié)構(gòu)三的重三大損三傷情三況和三整體三工作三狀態(tài)三，從三而無(wú)三法作三出快三速合三理的三決策三和響三應(yīng)。存在三的主三要問(wèn)三題（2）第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷系統(tǒng)三主要三功能（1）三異常三測(cè)值三檢查三。利三用異三常值三分析三準(zhǔn)則三（時(shí)三空評(píng)三判準(zhǔn)三則、三模型三評(píng)判三準(zhǔn)則三、監(jiān)三控指三標(biāo)評(píng)三判準(zhǔn)三則等三）對(duì)三實(shí)測(cè)三值進(jìn)三行檢三查。（2）三結(jié)構(gòu)三異常三成因三分析三。排三除由三觀測(cè)三因素三引起三的異三常情三況須三進(jìn)行三物理三成因三分析三，其三中包三括外三因分三析、三內(nèi)因三分析三，該三分析三過(guò)程三需要三調(diào)用三結(jié)構(gòu)三分析三的計(jì)三算結(jié)三果。（3）三綜合三評(píng)判三。經(jīng)三上述三分析三還未三得到三結(jié)論三時(shí)則三進(jìn)入三綜合三評(píng)判三處理三，根三據(jù)能三正確三反映三橋梁三安全三運(yùn)行三基本三要求三的準(zhǔn)三則，三利用三正確三的評(píng)三判方三法得三出可三用的三評(píng)判三結(jié)果三。（4）三結(jié)構(gòu)三異常三程度三以及三技術(shù)三報(bào)警三級(jí)別三的確三定。三第4節(jié)三結(jié)構(gòu)三的健三康診三斷