大跨径悬索桥塔偏监测方法研究
大跨径悬索桥经常性检查略论
大跨径悬索桥经常性检查略论发布时间：2022-01-05T08:48:05.223Z 来源：《城镇建设》2021年26期作者：张全涛[导读] 随着我国交通事业的迅猛发展，作为跨越能力最大、张全涛广东交科检测有限公司 510545摘要：随着我国交通事业的迅猛发展，作为跨越能力最大、受力性能好的现代大跨径悬索桥越来越多，为确保桥梁在长期的运营过程中的安全，必须开展桥梁经常性检查工作。
因为悬索桥结构特殊，因此大跨径悬索桥的经常性检查不同于普通桥梁，必须采用针对性的经常性检查方法，实时掌握桥梁结构物的实际工作状况，并监测其变化规律和发展趋势，确保桥梁结构安全运营，为正确分析、评价、预测及治理工程等提供了可靠资料和科学依据。
关键词：大跨径悬索桥；经常性检查；检查方法；检查成果一、检测目的1、经常检查是桥梁养护工作的重要环节，其目的是对桥梁运营状态进行全面了解、及时发现现有病害、及时处置严重病害。
2、经常检查是以抵近目测为主对桥面系、上部结构、下部结构和附属设施表观状况进行的周期性检查。
3、经常检查周期应根据桥梁技术状况和构件的重要性综合确定。
4、经常检查针对抵近目测（含观测工具辅助）所及的所有桥梁构件，对各个构件进行目测检查并对损伤做出定性判断。
5、经常检查中发现桥梁重要部件存在明显缺损时，应及时向上级提交专项报告。
二、检测内容经常性检查是对大桥的结构及其设施的早期缺损、显著病害及其他异常情况进行的检查。
大桥在台风期、汛期，应加强经常检查频率。
三、检测方法与频率3.1、检测方法经常检查主要采用目测方法，并辅以简单设备（如望远镜、照相机、摄像机，以及扳手、铲子、锉刀等常用工具）来进行检查和记录。
对不易到达的部位可借助辅助工具进行查看。
现场填写“桥梁经常检查记录表”是及时、准确收集信息的重要保证，填写要求准确无误，防止漏填，不允许事后回忆补填。
经常性检查后应结合健康监测系统的监测情况，估计缺损范围及养护工作量，提出相应的小修保养措施，编制桥梁经常检查报告提交养护工程部存档。
大跨径悬索桥地基基础安全监控模型的研究思路及技术路线
［ 关键 词 ］ 层状岩体；边坡；监测； 监控模型；研究思路 ［ 中图分 类号 ］ ｌ ４１４ ［ １ ７． Ｕ 文献标 识 码］ Ａ ［ 文章编号 ］ １ ９ ７２（０２ ０ — ００ ０ ０ —１４ ２０ ） ６ ０２ — ５ ０
综 观 国 内 外 文 明 和 经 济 发 展 史 文 明 的 起 源 、 城 镇 的 兴 起 ，经 济 的 发 展 ， … … ，无 不 与 大 江 、大 为 地 基 ， 南 锚 碇 也 以 边 坡 为 抗 力 体 ， 安 全 监 控 就 成
力为 ５ ５×ｌ ｋ ０ Ｎ。 大 桥 的 南 塔 墩 、 南 锚 碇 和 南 引
错动 ，使 已有 优势结 构 面的物理 力学 性 质进一 步弱
化 ，甚至成 为对 岩 体稳 定 起 控 制作 用 的 泥 化夹 层 。 也 由于 优势结 构 面大 多属物 质分异 面 ，所 以层状 岩 体 中犬 量存在 的裂 隙发 育情 况受控 于 优势结 掏面 的
发育 与分布 ，且它 们 可组 合 成 大量 潜在 滑 裂 面［ ， 并 决 定了岩体 力学性 质和岩体质 量 层 状 岩 喷边 坡 中分布 的对稳定 有重要 影 响的 多层上层 滞水 ， 目前 仍难 以准 确 模 拟 。故 其 稳 定性 的 准 确 评 价 十 分 困 难 。因此 ，监 测手段 成 为确保 其安全 与稳 定 的必备 措施 。多年 的实践 和大量 的检 索表 明 ，由于 岩 土体 的复杂性 ，为了落实 “ 为安 全 而监测 ” 的宗 旨 ，深 入 的定性 分析和 客观 的定量 评价 十分 必要 。不 同的 稳定 问题 、不 同的破坏 机理 、不 同的破 坏边界 ，其 监 测 网点 的布设 、监测方 法 的选择 以及监控 模 型 的
河 休戚 相关 所 以 ，许 多工程 场址 分布 于岸边 ，尤 其 是跨越 工程 ，如输 变 电线路 工程 中 的跨 越塔 、桥
大跨悬索桥施工索塔变形成因分析与监测_刘成龙 (1)
文章编号:0258-2724(2000)05-0501-04大跨悬索桥施工索塔变形成因分析与监测刘成龙,张德强,黄泽纯(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘 要:介绍了大跨悬索桥不同施工阶段索塔变形的成因分析以及索塔变形监测的目的和作用,采用了距离差监测法进行索塔变形的监测,取得了较好的监测效果,对同类桥型的施工具有较大的借鉴作用。
关键词:悬索桥;索塔;变形;成因分析;监测中图分类号:U 448.25 文献标识码:ACause Analysis and M onitoring of Deformation of the Cable Support Towerof Large Span Suspension Bridge During ConstructionLI U Cheng -long, ZHAN G De -qiang, H UANG Ze -chun(School of Civil Eng.,Southw est Jiaotong U niversity ,Cheng du 610031,China)Abstract :T he deformat ion causes of the cable support tower of large span suspension bridge at differentc onstruct ion stages,as well as the purpose and effect of monitoring the cable support t ower deformat ion,areintroduced.A distanc e difference monitoring method is used to monitor the deformat ion of cable supporttower,obtaining a comparat ively good result;and can be t aken as a good reference for t he same kind ofbridge construction.Key Words :suspension bridge;cable py lon;deformation;cause analysis;monitoring90年代中后期,单跨长度超过600m 的大跨度悬索桥,成为一种跨越大江大河并满足大江大河通航标准的主要桥型,如已通车的西陵长江大桥(跨径900m)和虎门大桥(跨径888m ),以及正在修建的厦门海沧大桥(跨径648m )、江阴长江大桥(跨径1358m)和重庆鹅公岩大桥(跨径600m)。
特大跨径悬索桥施工监控指南
31.2 适用范围
本指南适用于跨度在 1000m 以上、钢箱梁与钢桁架加劲梁的地锚式公路悬索桥上 部结构的施工监控。部分内容可供混凝土加劲梁悬索桥和自锚式悬索桥上部结构施工 监控参考。 [说明] 大跨度悬索桥的施工监控一般分两个阶段进行。第一阶段是基础和下部结 构施工阶段，包括塔、锚基础和锚碇的施工。第二阶段为上部结构施工阶段，包括桥
I
目录 11 2 1.1 3 1.2 4 1.3 52 63 3.1 3.2 3.3 3.4 74 8 4.1 9 4.2 10 3.3 1 4.4 12 4.5 13 5 总则 ..............................................................................................................1 施工监控的主要任务与目的 ...................................................................1 适用范围 ...................................................................................................2 涉及内容及与其它规范、规则关系 .......................................................3 术语和定义 ..................................................................................................3 施工监控基本原则 ......................................................................................4 监控的目标 .............................................................................................4 监控与设计、监理、制作、施工的关系 .............................................4 施工监控的范围、手段 .........................................................................5 监控的工作流程 .....................................................................................5 参数收集与获取 ..........................................................................................7 监控所需参数及分类 ...............................................................................7 监控参数的获取方法及要求 ...................................................................9 监控参数精度的检验 ...............................................................................9 监控要求的主缆施工条件 .....................................................................10 加劲梁重量的确定 .................................................................................10 监控总体计算 ..........................................................................................11
大跨径悬索桥健康监测
通过构建决策树或随机森林模型对桥梁状态进行 分类，提高分类精度和稳定性。
损伤识别与健康评估方法
基于振动的损伤识别
利用振动测试数据，通过比较桥梁在不同状态下的振动特性，判 断损伤位置和程度。
基于声学的损伤识别
利用声学测试数据，通过分析声音信号的频谱、波形等特征，判断 损伤位置和程度。
悬索桥的结构特点
悬索桥是一种大跨径桥梁，主要由主缆 、加劲梁、索塔和锚碇等部分组成。
锚碇是固定主缆的构件，通常采用地下 锚碇或重力锚碇，将主缆的拉力传递到 地基。
索塔是支撑主缆的构件，通常采用钢筋 混凝土或钢塔，将主缆的拉力传递到地 基。
主缆是悬索桥的主要承载构件，由多根 钢丝或高强度钢绞线组成，承受桥梁的 恒载和活载。
大跨径悬索桥健康监测
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目录
• 引言 • 大跨径悬索桥概述 • 传感器布设与数据采集 • 数据分析方法 • 工程应用案例 • 结论与展望 • 参考文献
01 引言
研究背景和意义
悬索桥是一种常见的桥梁类型，具有跨越能力强、造型美观 等优点，但同时也面临着更为复杂的力学行为和环境因素的 影响，因此开展对大跨径悬索桥健康监测的研究具有重要的 现实意义。
数据采集
描述了数据采集的频率、时间、地点和设备等。
数据处理
详细介绍了数据处理的方法、流程和结果，包括数据清洗、异常值处理、数据变换等。
损伤识别与健康评估结果
损伤识别
介绍了如何利用监测数据识别桥梁的损伤部位和程度。
健康评估
评估了桥梁的健康状况，包括结构安全、使用性能等，并提出了相应的维护建议。
06 结论与展望
的监测和数据分析。
未来研究应该注重提高健康监测技术的可靠性和稳定性，完善数据分析 和处理的方法，同时加强跨学科合作，推动健康监测技术的发展和应用 。
大跨桥梁变形监测技术与实施步骤
大跨桥梁变形监测技术与实施步骤近年来，随着桥梁建设规模的不断扩大，大跨桥梁的建造成为现代工程领域的一项重要任务。
然而，大跨桥梁的长期使用和自然因素的不可避免作用，使得桥梁变形成为一个不容忽视的问题。
因此，大跨桥梁的变形监测技术和实施步骤变得尤为关键。
一、大跨桥梁变形监测技术介绍大跨桥梁变形监测技术主要针对桥梁的静态及动态变形进行检测。
静态变形主要指桥梁在承受设计载荷时产生的变化，如竖向沉降、水平位移等；动态变形主要指桥梁在受到车辆或风力等外部因素影响时的振动变化。
目前，常用的大跨桥梁变形监测技术主要包括高精度测量技术、振动传感技术、智能监测系统等。
1. 高精度测量技术高精度测量技术主要利用全站仪、全站截距计等精密仪器进行桥梁变形监测。
通过在桥梁各个关键位置设置监测点，了解桥梁的变形情况，以及对变形数据进行分析和处理。
这种技术具有高精度、高稳定性的特点，能够对桥梁的静态变形提供较为准确的数据。
2. 振动传感技术振动传感技术主要利用加速度计、光纤等传感器对桥梁的动态变形进行实时监测。
通过采集桥梁的振动数据，并结合数学模型进行分析，可以评估桥梁的结构健康状况，及时发现潜在的问题。
这种技术实时性强，能够为桥梁的维护管理提供可靠的依据。
3. 智能监测系统智能监测系统是指利用计算机、传感器等智能设备对桥梁进行全面、连续的监测和分析。
通过对多个监测点的数据进行实时采集、传输和处理，可以实现对桥梁的远程监控和故障诊断。
这种技术的优点是可以对桥梁的各个参数进行综合监测和记录，实现智能化的桥梁管理。
二、大跨桥梁变形监测实施步骤大跨桥梁变形监测的实施步骤主要包括前期准备工作、监测点布置、数据采集与处理、系统分析与评估等环节。
1. 前期准备工作在进行桥梁变形监测之前，需要进行充分的前期准备工作。
首先，要对桥梁进行全面的结构调查，了解桥梁的周边环境、设计参数等信息。
其次，需要确定监测方案，包括测点数量、测点位置、监测参数等。
悬索桥的测量技术
悬索桥的测量技术悬索桥是大跨度桥梁的一种，具有悬吊于主缆之上的桥面结构，以及拉索或斜拉索形成的支撑结构。
悬索桥的建造与维护需要使用到一系列的测量技术，以保证桥梁的安全性和稳定性。
本文将介绍悬索桥建造过程中使用的测量技术。
悬索桥测量的重要性悬索桥的建造不仅需要满足结构力学的要求，还需要考虑测量学的角度。
由于悬索桥是跨度较大的桥梁，且桥面结构悬挂于长主缆上，因此需要进行多层次的测量来确保桥梁的完整性和稳定性。
悬索桥的测量技术主要包括建桥前测量、建桥过程中测量和建桥后测量。
建桥前测量建桥前测量主要针对桥梁建造前的环境条件进行测量和分析，以确定悬索桥的设计方案。
在进行建桥前测量时，需要细致测量影响桥梁建造和使用的诸多因素，例如地形特征、河流流速、水文泥沙、潮汐等因素，以便对设计方案进行调整和优化。
建桥过程中测量建桥过程中测量主要包括建造桥梁时的各项测量工作。
在建造悬索桥的过程中，需要对桥梁的各个部分进行测量，包括主梁、缆索、铁路、道路等。
建造过程中的测量主要包括以下内容：土方测量在建造悬索桥时，需要进行大量的土方工程，对于挖土量、挖土深度、土方坡度等参数进行精确测量，以便实现起重作业顺利进行，并对工程过程中的不稳定因素进行预警和控制。
主梁测量主梁是悬索桥的核心部分，需要对其长度、直径、形状、弯曲等参数进行精确测量，保证主梁的制造和安装质量。
缆索测量缆索是悬索桥的主要承重结构，需要对其直径、拉力、预张力、断面形状等参数进行测量，以便保证缆索的强度和坚固性。
铁路道路测量对于悬索桥上的铁路道路等交通设施，需要进行道床平整度、桥面高程、弯道半径等测量，以保证交通设施的平稳流畅，确保悬索桥的安全使用。
建桥后测量建桥后测量主要用于检测悬索桥的稳定性和完整性，以便在建造的桥梁出现的问题进行及时调整和维护。
在建桥后的测量中，需要进行以下内容的测量：桥面平整度测量悬索桥的桥面平整度是保证交通运作的关键指标，需要通过激光测量仪等设备，对桥面平整度进行精确测量。
悬索桥偏位的监测及处治例析
悬索桥偏位的监测及处治例析1工程概况某东西向特大正交异性钢桥面板分离型悬索桥设计通车已7年，为全桥连续钢桥面板，钢桥面板与钢桁梁间通过盆式橡胶拉压支座连接，除跨中3道横梁上为固定支座外，其余支座均为纵向滑动支座，其中跨中到两L/4处超200个支座纵向位移量为±70mm，L/4到索塔支座处纵向滑移量为±140mm。
检查发现其主桁架空间位置正常，钢桥面板纵梁底面与主桁架横梁间的支座部分不同程度损坏，位于主桁架中间的3排纵向固定支座均剪切破坏，其余支座不同程度西岸偏移，钢桥面板往西岸偏移7.0cm左右，对大桥的健康运营状况造成隐患，需实施顶推处治[1]。
2位移监测情况为进一步探究大桥病害产生的原因，对主梁桥面板相对位移进行连续观测。
从而通过采集桥面板相对位移的实测数据，为判断桥面板支座的工作状态能否满足运营要求提供判断依据。
针对该桥面板病害制定进一步为期两周的现场观测方案，实施更全面的数据采集分析，获得更完善的该项桥面板病害资料。
桥面板相对位移连续观测检测参数如下：1）桥面板整体相对位移的连续监测（测试桥面板板端的伸缩缝处连续位移情况）；2）桥面板局部相对位移的连续监测（测试桥面板与钢桁梁间的相对位移情况）；经过分析计算，钢桁梁下弦竖向支座纵向相对位移连续观测结果，两岸侧钢桁梁下弦竖向支座纵向相对位移具有较好的对称性，纵向相对位移的实测值与理论值吻合较好，总体表明钢桁梁梁端纵向位移状态符合运营预期状态。
钢桥面板支座整体纵向相对位移连续观测结果：西岸侧钢桥面板支座整体纵向相对位移明显大于东岸侧钢桥面板支座整体纵向相对位移约4cm，表明钢桥面板温度变形的伸缩变形中心不再位于桥跨跨中，而位于东岸桥跨内。
钢桥面板支座局部相对位移连续观测结果：西岸1/4跨、跨中、东岸3/8跨、东岸1/4跨、东岸1/6跨的桥面板支座在温度变化下的伸缩位移量均朝向西岸侧方向，而东岸1/8跨的桥面板支座在温度变化下是伸缩位移量则朝向东岸侧方向且位移量微小，表明钢桥面板在温度变化下的伸缩变形中心在东岸1/6跨的附近且趋于东岸。
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大跨径悬索桥塔偏监测方法研究
作者：王儒张姸珺徐琼
来源：《山东青年》2015年第06期
摘要：分析了测量机器人徕卡TM30进行极坐标法观测时的精度，并以南京长江四桥塔偏监测为应用实例，介绍了TM30在大跨径悬索桥塔偏监测中的方法。
通过分析得到利用TM30采用极坐标法进行大跨径悬索桥塔偏监测是可行的。
关键词：TM30；大跨径悬索桥；塔偏
1.引言
近年来，随着国家基础设施建设的不断发展，大跨径悬索桥在城市建设中不断涌现，如润扬长江大桥、南京长江四桥等。
桥梁在日常使用和维护过程中，由于受到外部环境和自身结构以及材料老化带来的影响，桥梁的主体结构会受到损伤，因此，桥梁的健康监测是及其重要的。
在桥梁安全监测的众多项目中，大跨径悬索桥主桥塔偏是桥梁状态评定中最直接、最重要的关键指标之一。
目前，随着智能型全站仪的普及，对桥梁塔偏监测通常采用定期测试的方法，利用全站仪极坐标法对布设在桥梁构件上的监测点进行观测。
2.精度分析
全站仪极坐标法的测量原理（如图一所示）是在已知点A架设全站仪，通过观测后视点B 与监测点P之间的水平角β以及AP之间的水平距离D，从而得到监测点P的坐标（XP，YP）的过程。
为了验证该技术方案的可行性，在进行外业观测之前，对监测方案进行了精度预计。
由基准点A的坐标（XA，YA）以及观测值（β，D），可得监测点P的坐标计算公式为：
在具体工程中，基准点AB设置为强制对中装置，因此可以忽略已知点AB的点位位差对监测点P的影响。
对上式左右分别求微分，得
由此可得，监测点P的点位中误差计算公式：
其中，mP表示全站仪测距中误差，mβ表示全站仪测角中误差。
由此便可得到监测点P的点位中误差
本次外业观测仪器采用的是瑞士Leica TM30高精度智能型全站仪，仪器的标称精度：测边为0.6mm+1ppm；测角为0.5″。
3.工程应用实例
3.1 工程概况
南京长江第四大桥是一座大跨径悬索桥，项目全长28.996 km，主跨1418 m，主缆由五跨组成。
塔顶主缆理论交点标高234.20m，桥塔侧吊索距桥塔中心线水平距离为22.00m（边跨侧）、22.60m（中跨侧），限位装置处吊索与相邻吊索距离为13.80 m，其余吊索水平间距为15.60m。
3.2 观测方案
本次对南京长江四桥主桥塔偏进行监测采用的是徕卡TM30智能全站仪。
塔偏监测点布设在南、北塔靠岸一侧女儿墙上，南、北塔上下游各布设1个，共计4个。
由于主桥桥塔受外界条件的影响始终处于动态变化中，为便于塔偏的监测，在南北引桥中间隔离带布置ZL1、
ZL2、ZL3、ZL4四个控制点，均采用强制对中墩的形式布设，并与南京四桥变形监测系统的平面和高程起算点NF13、NF14构成监测控制网。
主桥塔偏监测点及控制点分布见图二。
在测量过程中索塔空间位置监测采用极坐标法，具体施测方案为：
（1）南岸在ZL2架站，后视ZL1，测量塔偏新布点、施工阶段塔偏监测点、塔顶岸侧转点NTAZ；北岸在ZL3架站，后视ZL4，测量塔偏新布点、施工阶段塔偏监测点、塔顶岸侧转点BTAZ。
（2）南塔在NTAZ架站，后视ZL2，测量塔顶江侧转点NTJZ；北塔在BTAZ架站，后视ZL3，测量塔顶江侧转点BTJZ。
在整个观测过程中，对每一个监测点均观测记录多次直至数据稳定，并计算平均值作为最终结果。
3.3 监测成果分析
由本次观测成果可得，X方向即桥轴线方向上NTS变化-56.2mm、NTX变化-61.4mm、BTS变化61mm、BTX变化64.2mm。
具体成果见表1塔偏观测成果表和表2主缆线形观测成果表。
考虑到四桥刚通车一年，混凝土的徐变作用对桥塔的影响还很大，加之塔有234m高，风以及太阳辐射的不均匀性会使桥塔周围的温度场产生一定的温度应力。
综合以上因素考虑，桥塔的位移是属于正常范围内的波动，故可认为本次桥塔没有发生位移。
4.结论
本文论述了利用全站仪极坐标法进行大跨径悬索桥主桥塔偏和主缆线形变形监测的可行性，并结合南京长江第四大桥塔偏和主缆线形变形监测的实例对该方法进行了说明。
可以看出，采用徕卡TM30智能全站仪对大跨径悬索桥主桥塔偏和主缆线形进行变形监测的方法完全是可行的。
[参考文献]
[1]华锡生，黄腾.精密工程测量技术与应用[M].南京：河海大学出版社，2002.
[2]GB/T 15314-94 精密工程测量规范[S].1995.
[3]张正禄.测量机器[J].测绘通报，2001（5）：17.
（作者单位：河海大学大禹学院，江苏南京 210098）。