测绘第35卷第1期2012年2月 13变形监测技术在桥梁监测中的应用董学智1 李胜1 李爱民2（1．四川省第三测绘工程院，四川 成都 610500 ；2．广州博瑞测绘技术有限公司，广东 广州 510430）[摘要] 变形监测是工程测量的重要研究内容，它可以分析和评价建筑物或工程设施的安全状态，研究变形规律及预报变形，是一种重要的测量监测手段。

本文通过对某高速公路的桥梁沉降监测和承台水平位移监测，探究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式，分析了桥梁变形的规律，为桥梁养护提供准确的监测意见及报告。

[关键词] 变形监测；桥梁监测；数据处理[中图分类号] P258 [文献标识码] A [文章编号] 1674-5019（2012）01-0013-03Deformation Monitoring on the Application of Bridge MonitorDONG Xue-zhi1 LI Sheng1 LI Ai-min2Abstract: Deformation monitoring is an important content of project surveying. It can analysis and evaluate the safestatus of buildings or engineering facilities, and find the deformation law for the forecast, which is an importantmeasurement for monitoring. This article through monitoring the subsidence and horizontal displacement of bridgesalong the other Expressway, to explore the method of deformation monitoring, data analysis with special model,analysis the deformation law of bridges, for bridge maintenance based on the accurate monitoring reports.Key words: Deformation monitoring; Bridge monitor; Data processing1 引言近年来，随着我国桥梁建设事业的迅猛发展，桥梁结构和形势日趋复杂，规模也越来越大，桥梁的施工正朝着超大化的方向发展，对其进行变形监测也就显得尤为重要。

变形监测是对被监测的对象或物体进行测量，以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。

其主要意义是分析和评价建筑物的安全状态、验证设计参数、反馈设计施工质量、研究正常的变形规律和预报变形[1]。

桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测，其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器，对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测，并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态，预测其变形规律，为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。

本应用研究通过对广深高速公路的桥梁沉降和水平位移监测，探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用，通过合适的数据处理方法，分析和总结桥梁变形的规律，为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。

2 桥梁变形监测实施原理变形监测的主要目的是确切地反映建筑物、构筑物的实际变形程度或变形趋势，并以此作为确定作业方法和检验成果质量的基本要求。

在桥梁变形监测中，主要包括桥梁沉降监测及承台水平位移监测。

地面沉降是一种普遍而又日趋显著的地质现象，是区域性地面高程下降的一种环境地质变化[2]，反映在桥梁监测中主要是桥梁沉降监测。

同时，还需要考虑承台在水平方向上的位移，以此来整体把握桥梁的变形方向及程度。

根据不同的测量要求和规范，桥梁变形测量的等级及精度要求也各不相同。

在实际的工程监测中，需要根据不同的规范要求实施监测。

2.1 桥面沉降监测桥面沉降监测主要是监测桥梁在垂直方向上的变形。

在沉降观测中，需要始终遵循“五定原则”，即基准点、工作基点、观测点点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测环境条件要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定[3]。

桥面沉降监测的主要内容包括：沉降观测点布设及网的测量、沉降监测、跨河桥沉降观测等。

沉降观测网一般采用闭合水准路线或附合水准路线，用高精度数字水准以进行观测。

而对于跨河桥沉降观测，由于桥墩在河中时，观测采用闭合水准测量。

测绘第35卷第1期2012年2月14图1 跨河水准测量路线图在桥台上架设仪器，观测前后相邻桥台测点，返测时测量往测时未测量的测点，对于中间联测部分，通过往测已测点来进行观测。

跨河水准测量路线如图1。

2.2 承台水平监测桥梁的水平监测主要是通过监测桥梁承台的水平位移来对其进行监测，其监测的主要内容包括水平位移基准网观测及水平位移观测点测量两个主要内容。

在实施承台水平位移监测的过程中，首先需要对控制网进行布设和校核，对只布设一条基准线的大桥，只需进行基准点距离测量，但需要建立校核点，作为检核基准线稳定性的条件。

对于多条基线的大桥，除上述检核之外，还需进行相邻基准点之间的距离及角度测量。

在具体的水平位移观测点观测中，其观测精度主要受测角误差和测距误差的影响。

3 桥梁变形监测实施方法3.1 工程概况及项目监测广深高速公路全线长122.8千米，是国家的一条主干道，途经经济发达地区。

全线桥梁共计99座总长45.35千米，立交匝道桥总长约12.8千米，上跨桥9座总长1.1千米。

本工程主要是通过布设控制网、变形观测点等建立全线桥梁监测体系，定期测量桥梁墩台沉降及承台水平位移，通过累积的观测数据对桥梁情况进行分析、预测，为养护维修提供可靠的数据。

本次工程监测的主要内容是通过在广深高速公路沿线布设水准控制网，并增设水准控制点进行完善，对广深高速公路主线桥梁进行桥梁沉降监测及承台水平位移监测，旨在了解桥梁结构运营变形情况，指导下一步的养路工作。

3.2 桥面沉降观测3.2.1 沉降观测点布设及网的测量本工程所有需监测的桥梁监测点已布设完成，对于少数破坏需补充布设的根据现场实际情况在桥墩底部重新布设。

同时，沉降观测网采用闭合水准路线或附合水准路线，并按照三等水准要求进行，观测点的精度按照四等要求控制。

3.2.2 沉降监测本项目沉降监测所采用的测量仪器是DINI 12高精度数字水准仪（±0.3mm/km），所用仪器事先经过检定合格并在项目具体实施前经过校正。

在布设水准路线时，根据监测点的分布情况埋设工作基点，采用闭合或附合水准路线，保持前后视距，固定观测路线同时满足变形监测的“三定”要求（路线固定、仪器固定、人员固定）。

在对各沉降点进行观测时，每期测量前检查工作基点至少三个以上。

如果发现异常则扩大检查范围。

根据水准控制线路测量出的各控制点高程数据，观测周围的各沉降点，采用闭合水准路线或附合水准路线。

同时，各观测点也可采用支点观测，且必须采用双测站进行两次观测。

为保证工作基点的可靠性，每次观测前应对基准点进行检测，并做出分析判断，以保证观测成果的可靠，工作基点稳定性检查资料也要存档并随每期报告上交。

3.2.3 跨河桥沉降观测方法根据项目具体实施要求，对东洲河大桥、川槎大桥、赤窖大桥、道窖大桥四座跨河大桥进行水平位移观测，其监测内容主要包括水平位移基准网观测及水平位移观测点测量两个主要内容。

图2以川槎大桥为例来描述其监测点位置分布图。

3.3 承台水平监测跨河桥承台水平位移观测采用TCA2003全站仪进行，测距精度为1mm+1ppm，测角精度为±0.5″。

由于原有的控制网未采取强制对中装置，无法满足二等平面位移观测的精度要求，故需要进行观测墩的埋设。

测绘第35卷第1期2012年2月 15图2 川槎大桥监测点布置图本项目拟采用方向观测方法测量各观测点与基线之间的夹角，同时测量基准点至观测点之间的斜距。

计算出每个水平位移监测点的坐标，再同前期和第一期进行比较。

观测采用的TCA2003具有自动瞄准功能，在监测点上安装棱镜，测量时仪器自动锁定棱镜中心，连续观测，从而消除人的因素和车辆通行时桥梁震动时的影响。

3.4 监测数据处理与分析 3.4.1 监测数据的检核受观测条件的影响，任何变形监测资料都可能存在误差。

误差一般分为三类：粗差、系统误差、偶然误差。

在观测过程中，粗差需要避免，系统误差可以通过一定的观测程序加以消除或者减弱。

在变形监测中，由于变形量本身较小，接近测量误差的边缘，所以应设法消除较大误差，提高监测精度，从而尽可能地减小观测误差对变形分析的影响。

监测数据检核的方法很多，主要可以分为野外粗检和室内精检，且当天测得的原始数据，应于当天检核整理完毕。

3.4.2 监测数据分析与预测桥梁的空间特性和动态变化是变形监测和分析的主要内容。

其方法是选定某些桥墩或承台特征点，对其周期性地进行重复观测，通过数据处理研究被监测点群的沉降、水平位移等随时间变化规律，寻找一种能够较好反映数据变化规律的函数关系，对下一阶段的监测数据进行预测，以评估建筑物和结构的安全状况，评价施工方法，确定工程措施。

通过对各期成果进行对比分析发现，大部分桥梁墩柱比较稳定，未发生明显沉降，但有少部分桥梁墩柱有一定下沉，且无明显破坏迹象并经复测无误。

经过加固处理后，后期观测未发现下沉现象。

4 总结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[1] 岳建平，方露，黎昵. 变形监测理论与技术研究进展[J].测绘通报，2007，（7）：1-4.[2] 江丹. 浙江省杭嘉湖平原地面沉降分析[J]. 测绘通报，2008，（7）：13-15.[3] 徐锡文，陈传胜，杨爱萍. 变形监测在隧道施工变更设计中的应用[J]. 2007，（12）：12-40.[收稿日期] 2011-12-11。