關(guān)于動態(tài)檢測數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)體橋撓曲變形監(jiān)測中的運(yùn)用研究

宋樂軍

摘? ?要：在轉(zhuǎn)體橋的施工中，受到較多客觀影響因素的干擾，充分地掌握轉(zhuǎn)體橋施工中的變形數(shù)據(jù)，能夠有效地保障施工中的安全。本文通過分析某跨鐵路轉(zhuǎn)體橋施工中的水準(zhǔn)檢測數(shù)據(jù)與動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的關(guān)系，找尋二者之間的內(nèi)在聯(lián)系，通過預(yù)測數(shù)據(jù)與實測數(shù)據(jù)的比對，獲得了較好的數(shù)據(jù)吻合度，為轉(zhuǎn)體橋的施工監(jiān)測提供了有效的補(bǔ)充和發(fā)展。

關(guān)鍵詞：動態(tài)檢測? 轉(zhuǎn)體橋? 撓度變形? 變化規(guī)律

橋梁的轉(zhuǎn)體施工技術(shù)在近年來的橋梁建設(shè)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。因為其施工過程較為復(fù)雜，受到的干擾因素較多，為了能夠更好地了解施工過程中，橋梁結(jié)構(gòu)的各個位置的變形安全穩(wěn)定情況，目前常常采取的手段是對橋梁的固定位置在施工中的不同節(jié)點進(jìn)行跟蹤測量監(jiān)控。橋梁的自重較大，動力作用明顯，在施工中對變形的要求度很高，引入動態(tài)檢測的檢測方式能夠?qū)λ疁?zhǔn)檢測起到良好的補(bǔ)充作用，為提高橋梁轉(zhuǎn)體施工的安全度和良好的施工管理控制，提供一定的幫助作用。

1? 動態(tài)檢測數(shù)據(jù)

橋梁設(shè)計時需要對外力的抵抗進(jìn)行必要的考慮，如溫度、風(fēng)力等不可預(yù)知的負(fù)載力，不像橋梁沉降數(shù)據(jù)情況等容易監(jiān)測，橋梁的動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)或撓度變形監(jiān)測對儀器的要求較高，一般儀器達(dá)不到需求。近年來，隨著我國社會的不斷發(fā)展，各種復(fù)雜、特殊、高精度的施工建設(shè)項目不斷增加，給施工中的工程測量帶來了挑戰(zhàn)。GPS技術(shù)中的實時動態(tài)定位技術(shù)（RTK）是一個重要的應(yīng)用方向，作為GPS技術(shù)的一大突破在工程測量中應(yīng)用較廣。RTK技術(shù)在實際應(yīng)用中具有高精度、操作簡便等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用在工程建設(shè)中的工程測量、坐標(biāo)放樣、碎步測量等多個領(lǐng)域方面，對于工程建設(shè)具有重要的意義。由于RTK技術(shù)操作簡便，可以大大減輕工作人員的工作強(qiáng)度，另外受環(huán)境的影響程度較小，具有較好的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)性。

RTK技術(shù)是在GPS測量技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的，屬于GPS測量技術(shù)的創(chuàng)新。本質(zhì)上而言，RTK技術(shù)是一種實時差分GPS測量技術(shù)。其具體的工作原理如下：首先需要設(shè)置若干個觀測站和一個基準(zhǔn)站，在基準(zhǔn)站布置GPS接收機(jī)，用于實時持續(xù)觀測可見的GPS衛(wèi)星信號，并將此信號利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)輸送（無線電形式輸送）到用戶觀測站，在用戶的觀測站內(nèi)利用GPS接收機(jī)采集此衛(wèi)星信號。然后通過特殊的解碼算法，準(zhǔn)確計算出整周模糊度未知數(shù)，并對用戶觀測站的三維坐標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確計算。整個過程依靠儀器自動完成，有效地降低了勞動量，并且減少了勞動時間和提升了準(zhǔn)確度。

RTK技術(shù)系統(tǒng)主要有三個部分構(gòu)成，分別是數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、GPS接收設(shè)備、軟件系統(tǒng)。三個組成部分之間相互協(xié)調(diào)，每個組成模塊的特點有較大的區(qū)別。數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備包括基站的發(fā)射電臺和用戶觀測站的接收電臺，此部分是能夠?qū)崿F(xiàn)實時動態(tài)測量的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。軟件系統(tǒng)主要是將接收的衛(wèi)星信號通過特定算法轉(zhuǎn)化為特定觀測點的三維坐標(biāo)。

RTK技術(shù)不僅保留了GPS測量技術(shù)的優(yōu)點，既可以進(jìn)行快速靜態(tài)定位、準(zhǔn)動態(tài)相對定位等功能，還可以通過后處理的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的觀測，其中后處理方法進(jìn)行數(shù)據(jù)觀測和實時動態(tài)測量可以同時進(jìn)行，互不影響，因此更具優(yōu)勢和實用性。

2? 轉(zhuǎn)體橋撓曲變形規(guī)律

2.1 工程概況

工程上跨京廣、和邢鐵路立交橋，主橋布置為70m+70m轉(zhuǎn)體施工T型剛構(gòu)。本橋為上跨京廣、和邢鐵路而設(shè)，鐵路與公路交叉樁號為公路K0+648.5=鐵路DK373+708.5（現(xiàn)有京廣鐵路），鐵路與設(shè)計線路夾角79°，理論轉(zhuǎn)體時間69min，轉(zhuǎn)體橋橋?qū)?1m，整幅布置，先順鐵路方向在鐵路東側(cè)滿堂支架預(yù)制，預(yù)制完成后整幅橋轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體長度為65m+65m，順時針轉(zhuǎn)體79°就位，轉(zhuǎn)體重量約為20031t。轉(zhuǎn)體就位后，再搭滿堂支架現(xiàn)澆5m后澆段，形成2×70m的T構(gòu)橋梁。

2.2 變形規(guī)律

根據(jù)水準(zhǔn)檢測結(jié)果來看，其撓度變化受溫度的影響較大，當(dāng)環(huán)境溫度較高時，主跨呈現(xiàn)上拱特性，邊跨為下拱趨勢;當(dāng)周圍的溫度降低時，主跨與邊跨的上下拱特性，呈現(xiàn)出截然相反的情況。主跨的中心位置的出現(xiàn)變形撓度的極點值，主跨最大的撓度變化范圍為55mm，邊跨變形撓度的極點值也出現(xiàn)在跨中，最大的撓度變化值為35mm。為了便于研究動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，抽取具有代表性的月度水準(zhǔn)撓度變形數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)化的數(shù)據(jù)擬合，對9、10月份的數(shù)據(jù)擬合公式分別參考下式：

通過數(shù)據(jù)擬合之后，發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律與水準(zhǔn)檢測數(shù)據(jù)在變化趨勢和幅度上存在一定的同性變化規(guī)律，這種變化規(guī)律呈現(xiàn)出明顯的線性變化，如果能夠?qū)⑦@種同性變化規(guī)律的影響系數(shù)充分地掌握，那么對于掌握轉(zhuǎn)體橋的變形又擁有了新的檢測輔助手段。

3? 動態(tài)檢測數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)體橋變形監(jiān)測中的應(yīng)用

通過對該項目轉(zhuǎn)體橋梁區(qū)段，一年的動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行充分的整理分析，通過對比水準(zhǔn)測量的撓度數(shù)據(jù)與動態(tài)檢測數(shù)據(jù)，分析動態(tài)檢測數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)體橋變形監(jiān)測中的應(yīng)用效果。為了探索長波不平順幅值與轉(zhuǎn)體橋變形之間的關(guān)系，通過分析長波高低不平順數(shù)據(jù)對應(yīng)下的變形撓度數(shù)據(jù)，可以很好地對比分析二者之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，利用不平順數(shù)據(jù)推斷變形撓度數(shù)據(jù)，變形撓度數(shù)據(jù)取主跨與次跨變形最大的位置，即橋跨的中間位置。通過定點分析這三個位置在不同時間節(jié)點的撓度變化值與動態(tài)檢測長波數(shù)據(jù)的關(guān)系，實現(xiàn)動態(tài)檢測的有效運(yùn)用。水準(zhǔn)檢測節(jié)點與RTK檢測節(jié)點對應(yīng)，利用線性內(nèi)插計算得到各時間節(jié)點下轉(zhuǎn)體橋在三個目標(biāo)點的實際撓曲幅值，利用統(tǒng)計學(xué)的方法量化動態(tài)檢測長波高低幅值與轉(zhuǎn)體橋撓曲變形幅值的相關(guān)程度，分析建立轉(zhuǎn)體橋三個目標(biāo)檢測點位置的長波高低幅值與水準(zhǔn)測量得到的撓曲變形幅值的關(guān)系。最終得出二者的關(guān)系系數(shù)分別為 0.988 0，0.9749和0.9807。采用方差齊性檢驗對幅值數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗，二者數(shù)據(jù)誤差如表1所示。

動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的模擬值與水準(zhǔn)測量的實際值之間存在較為接近的數(shù)據(jù)值，撓度數(shù)據(jù)誤差值結(jié)果表明二者具有良好的相關(guān)性，在進(jìn)行轉(zhuǎn)體橋撓曲變形監(jiān)測中，可以有效地利用長波的不平順檢測值對變形檢測的開展提供輔助性的參考數(shù)據(jù)。

4? 結(jié)語

動態(tài)檢測數(shù)據(jù)能夠有效地作為施工監(jiān)測中的有效輔助手段，但是對于動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的預(yù)測來說，其準(zhǔn)確性受到較多影響因素的干擾較大，未來在轉(zhuǎn)體橋撓曲變形監(jiān)測中，還應(yīng)該不斷完善和發(fā)展新的監(jiān)測手段，為我國橋梁工程的發(fā)展起到良好的促進(jìn)作用。

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