大跨度悬索桥结构几何状态监测方法研究.pdf

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1、桥梁工程器BridgeEngineering大跨度悬索桥结构几何状态监测方法研究莫秋金1，唐国才1，吴应升1，苏爱斌2(1．广西交通规划勘察设计研究院有限公司，广西南宁530022；2．广西交通投资集团有限公司，广西南宁530022)摘要：大跨度悬索桥结构在各种因素的影响下，其线形会发生较大变化。其中位移的变化是观察结构变化的重要参数，可通过监测桥梁结构不同位置的坐标变化，实时监测悬索桥结构的受力性能和工作状态。因此结合浙江省舟山市西堠门大桥的安全监控．设计了大跨度悬索桥结构几何状态监测方法，分析了测量数据与桥梁结构状态之间的相关关系，可为大型桥梁监测与评估提供指导和借鉴。

2、关键词：桥梁；大跨度悬索桥；结构监测；安全评估；几何状态中图分类号：U446．2文献标志码：B文章编号：1009—7767(2017)02—0041—03StudyonGeometricStateMonitoringMethodforLargeSpanSuspensionBridgeStructureMoQiujin，TangGuocai，WuYingsheng，SuAibin悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，可以说是跨越千米以上桥梁中最主要的桥型【11。由于大跨度悬索桥多跨越江河湖海，因此常处于风况复杂、地形变化较大、海水侵蚀等环境中。桥梁在运营过程中除了承受各种荷载外

3、，还要承受台风、氧化、腐蚀、老化等自然灾害的侵袭，致使桥梁结构的强度和刚度会随着时间的增加而降低。不仅会影响行车安全，更会缩短桥梁的使用寿命【21。因此，为了及时发现安全隐患，确保桥梁的行车安全及指导运营阶段的养护维修工作，需要对桥梁结构几何状态进行监测，并对桥梁结构状态做出评估。西堠门大桥位于浙江省舟山市，是长达50km的舟山大陆连岛工程的重要组成部分和控制工程(见图1)。西堠门大桥主桥为2跨连续悬索桥结构，其中主跨长为1650In，目前居国内第一，世界第二。从2009年12月25日至今，西堠门大桥建成通车的几年内，相关部门曾多次对该桥进行过安全监测。从监测结果看，大桥主

4、缆标高、桥面标高、主要结构内力均已发生了不同程度的变化．说明建立长期稳定的监测体系以及对大桥结构几何状态进行评估，是十分必要的。1监测目标由于大跨径悬索桥多为千米以上的钢结构桥梁，在不同的温度、风力等影响下，桥梁结构状态会出现图1西堠门大桥平面线位图较大差异[引，因此在运营中，为了实现对桥梁状态的实时准确评估．要从桥面线形、主缆线形、锚碇、塔身以及承台等结构组成部分的监测入手，对大桥结构几何状态进行全面测量并对测量数据进行处理分析，才能最终给出结论【4。5】。桥梁结构几何状态监测目标有：1)确定桥梁的健康状况，辅助制订日常养护维修方案。通过测量，收集数据，比较分析桥梁结构的

5、实际状况与理想状况的偏差，并找出产生偏差的原因，可为桥梁养护工作确定方向。2)确保大桥安全运营以及预测大桥以后的安全状况。通过定期对桥梁进行桥面线形测量，主缆线形测量，主塔承台高程测量以及塔顶和塔身控制点、锚碇2017年．$2期(3一)第35巷．事荭技术41器桥梁工程BridgeEngineering控制点的三维坐标测量等，了解大桥目前的健康状况．从而保证大桥的安全运营：同时分析数据流的趋势，预测结构可能出现的问题，提出解决方案，消灭结构的安全隐患，以确保行人、行车的安全。3)为大桥的安全评估提供前提保障。桥梁结构几何状态监测是大桥结构评估的前提，结构几何状态监测包含了评估

6、工作的重要内容，并能促进评估工作的顺利进行。2主要监测内容2．1已有测量控制点复测根据大桥施工时布设的原有测量控制点。选取点位适合于大桥结构几何状态测量要求的控制点进行复测(因为有些控制点由于后期的人为破坏或者自身位移沉降变化太大，已不能作为控制点使用)。根据监测任务的要求，可增(减)控制点数目，用全站仪对控制点的平面和高程进行复测。2．2桥面线形测量在悬索桥主跨的16分点和边跨的8分点沿横桥向各布置1条桥面标高测量断面．每个断面布置2点，分别布设于主梁上、下游两侧(全桥共计50点)作为桥面线形观测点(见图2)。考虑到桥面线形变化易受风载、汽车荷载及温度等的影响，故尽量选择

7、在外界温度变化小、风力弱、桥面通行车辆少的时间进行测量。测量时。使用1台电子水准仪．参照二等水准测量技术要求，依次沿桥面测点组成的闭合水准线路施测。将测量标高与设计值做比较，得到偏差值，再根据偏差值的大小确定桥面线形几何状态，并将测量值与先前测量成果进行比较，以确定桥面线形变化规律的合理性。孵膨j嘴槲南塔图2主梁桥面标高测点分布图2．3塔顶、塔身测量在南塔和北塔的东西两侧塔顶、中横梁顶面的东西两端各钻孔埋设可装卸棱镜的不锈钢测量标志头．作为固定的监测点(塔顶4点，横梁4点)，该点必须与测量控制网中的某一测站点通视。