一、概述
　　大型橋梁，如斜拉橋、懸索橋自20世紀90年代初期以來在我國如雨後春筍般的發展。這種橋（qiáo）梁的結構特（tè）點是跨度大、塔柱高,主跨段具有（yǒu）柔性特性。在這類橋梁（liáng）的（de）施工測量中,人們（men）已針對動態施工測量作了一些研究並（bìng）取得了一些經驗。在竣工通車運營期間,如何針對（duì）它們的柔性結構與動態（tài）特性（xìng）進行監測也是（shì）人（rén）們十分關心的另一問題。盡管目前有些橋梁已建立了了解結構內部物理量的變化的（de）“橋梁健康係統”,它對於了解橋梁結構內力的變化、分析變形原因無疑有著十分重要的作用。然而,要（yào）真正達到（dào）橋梁安全監測之目的,了解橋（qiáo）梁（liáng）的變（biàn）化情況,還必須及時測定它們（men）幾何量的變化及大小。因此,在建立“橋梁健康（kāng）係統”的同時,研究（jiū）采用大地測量原理和各種（zhǒng）專用的工程（chéng）測量儀器和方法建立大跨度橋（qiáo）梁監測係統也是十分必要的。

二、變形監測內容
　　根據我國最新頒發的“公路技術養護規範”中的有關規定和要求,以及大跨度橋梁塔柱高、跨度大（dà）和（hé）主跨梁段為柔性梁的特點,橋梁工程變形監觀測的主要內容包括:
　　1)橋梁墩台沉陷觀（guān）測、橋麵線形與撓度觀測、主梁橫向（xiàng）水（shuǐ）平位移觀測、高塔柱擺動觀測；
　　2)為了進行上述各項目的測量,還（hái）必須建立相應的水平位移基準網與沉陷基準網觀測。

三、係統布置
　　1）橋墩沉陷與橋麵線形觀測點的布置
　　橋墩（dūn）(台)沉陷（xiàn）觀測點一般布置在與墩(台)頂麵對應的（de）橋麵上；橋麵線形與撓度觀（guān）測點布置在主梁上。對於大跨度的斜拉段,線形觀（guān）測點還與斜拉索錨固著（zhe）力點位置對應；橋麵水平位移觀測（cè）點與橋（qiáo）軸線一側的橋麵沉陷和線形觀測點共點。
2） 塔柱擺動觀測點布置
　　塔柱擺動（dòng）觀測點布置在（zài）主塔上塔柱的頂部、上橫梁頂麵以上約1.5ｍ的上塔柱（zhù）側壁上（shàng）,每柱設2點。
3）水（shuǐ）平位移監測基準點布置
　　水平位移觀（guān）測（cè）基準網應結合橋梁兩岸地形地質條件和其他建築物分布、水平位移觀（guān）測點的布置與觀測方法,以及基準網的觀測方法等因素確定,一般分兩級布設,基準網布設在岸上穩定的地方並埋設深（shēn）埋鑽（zuàn）孔樁標（biāo）誌；在橋麵用橋墩水平位（wèi）移觀測點作為（wéi）工作基點（diǎn）,用它們測定橋麵觀測點的水平位移。
4）垂（chuí）直位移監測基準（zhǔn）網布置
　　為了便於觀測和使用方便,一般將岸上的平麵基（jī）準網點納入垂直位移基準網中,同（tóng）時還應在較（jiào）穩定的地方增加深埋水準點（diǎn）作（zuò）為水準基點,它（tā）們是大橋垂直位移監測的基準；為統一（yī）兩岸的高（gāo）程係統,在兩岸的基準點之間應布置了一條過江水準線路。

四、方（fāng）法與成果（guǒ）精度
　　1）GPS定位（wèi）係統測量平麵基準網
　　為了滿足變形觀（guān）測的技術要求（qiú）,考慮到基準網邊長相差懸（xuán）殊,對基（jī）準網邊長相對精度應達到不低於1/120000和邊長誤差小於±5mm的雙控精度指標；由於工作基點多位於大橋橋麵,它們與基準點之間難以全部通視,可采用GPS定位係統（tǒng）施測。為了在（zài）觀測期間不中（zhōng）斷交通,且避開車輛通（tōng）行引起儀器的抖動和幹擾GPS接收機的信號接收,對（duì）設置在（zài）橋麵工作基點的觀（guān）測時段應安排在夜間作業,盡可能使其符（fú）合靜態作業條件（jiàn）以（yǐ）提高觀測精度。
　　2）精密水準測量建立高程基準（zhǔn）網和沉陷觀測
　　高程基準（zhǔn）網與橋麵沉陷觀測均按（àn）照“國家一、二等水準測量規範”的二等技術（shù）規定要求（qiú）實施。並將垂直位移基準網點、橋麵沉（chén）陷點、過江水準線路之間構（gòu）組成多個環線。高程基準網的觀測采（cǎi）用精密水準儀；高程基準網中的過江水準測量,可（kě）采用三角高程測量方法，用2台精（jīng）密全站儀同時對（duì）向觀測。
　　3）全站儀坐標法觀測橫向水平位移
　　眾所周知,直線型建築物的水平位移常（cháng）采用基準線法觀測（cè）,它的實質測定垂直於基準線（xiàn）方向的偏離值。為充分發揮現代全站儀的優點,橋麵水平位（wèi）移觀測可采用類似基準線法（fǎ）原理的坐標法,以直（zhí）接（jiē）測定觀測點的（de）橫坐標。武漢長江（jiāng）二橋（qiáo）采用該法觀測橫向水平位（wèi）移，根（gēn）據對全橋136個觀測點的（de）結果（guǒ）進行了（le）統計（jì）分析,在未顧及視線長度（dù）不等對Ｙ坐標的精度影響的條件下,求得（dé）Ｙ坐標的精（jīng）度為±0.48mm,遠高於橋梁監測技術（shù）中的精（jīng）度要求(±3mm)。
　　4) 智能型全站儀(測量機器人)測定（dìng）高塔（tǎ）柱的擺動（dòng）
　　塔柱擺動可觀（guān）測采用當代最先進的（de）智（zhì）能（néng）型全（quán）站儀TCA2003,其（qí）標稱精度為0.5″,±(1mm+1×10-6D)。它可以實現自動尋找（zhǎo）和精確照準目標,自動測定測站點至目標點的距離、水（shuǐ）平方向值和天頂距,計算出3維坐（zuò）標（biāo）並記（jì）錄在內置模塊或計算機內。由於它不需要人工照準、讀數、計算,有利於消（xiāo）除人（rén）差的影響、減少（shǎo）記錄計算出錯的幾率,特別是在夜間也不需要給標誌照明。該儀器每次觀測記錄一（yī）個目標點不超（chāo）過7ｓ,每（měi）點觀（guān）測4測回也僅30ｓ。一周期觀（guān）測10個點以內一般（bān）不會超過5 min，其觀測速（sù）度之快（kuài）是（shì）人工無法比擬的。
　　武漢長江二橋（qiáo）采用（yòng）該法（fǎ）測定高塔柱的擺（bǎi）動，為了評定該法的精度,利用車流量很少的夜間觀測成（chéng）果進行了統（tǒng）計分析。仿照橋麵水平（píng）位移觀測的統計分析方法,對視線長度為800ｍ的觀（guān）測點（diǎn）,根據（jù）夜（yè）間6周期的（de）觀（guān）測資料進（jìn）行了統（tǒng）計分析計算,求得mx=0.034mm、my=0.61mm,它表明該法具有較高的精度,可以滿足塔柱動態觀測的精度要求（qiú）。

五、成果整理分析（xī）
　　觀測成果的整理分析主要包括:每期觀（guān）測後計算基準點（diǎn）的（de）坐標、高程及其變化量；橋墩、橋麵沉陷觀測點、線形點的高程及變化量；橋麵水平位移觀（guān）測點的Ｙ坐標（biāo）及橫（héng）向位移。根據這些變形量繪（huì）製了（le）相應的（de）變形曲（qǔ）線。

六、南京長江二（èr）橋（qiáo）變形監測實例
　　1）工程（chéng）概況
　　南京長江第二大橋是國家“九五”重點建設項目，位於現南京長江大橋下遊11公裏處，全長21.337公裏，由南、北汊大橋和南（nán）岸、八卦洲及北岸引線組成（chéng）。其中：南汊大橋為鋼箱梁斜拉橋，橋（qiáo）長2938米，主跨為628米，該（gāi）跨徑在建時居同類（lèi）橋（qiáo）型中“國（guó）內第一，世界第（dì）三”；北汊大橋為鋼（gāng）筋混凝（níng）土預（yù）應力連續箱梁橋（qiáo），橋長2172米，主跨為（wéi）3×165米，該（gāi）跨徑在國內亦居領先。全線還設有（yǒu）4座互通立交、4座特大橋（qiáo）、6座大橋。該橋設計標準為雙向六（liù）車道高速公路（lù）；設計速度為100公裏/小時；設計荷載為汽——超20，掛——120；路（lù）基寬33.5米，橋麵寬32米（不含斜拉索錨固區）。全線設有監控、通訊、收費、照明、動靜態（tài）稱（chēng）重等係統，並設有（yǒu）南汊主橋景觀照明，南、北汊（chà）橋公園和八卦洲服務區。
為了建立南京長江二橋全線結（jié）構（gòu）物的竣工線型和（hé）位（wèi）置（zhì）基準，並對南汊大橋、北汊（chà）大橋及八卦洲引線（軟土（tǔ）地（dì）基（jī））等重要路段、橋墩進行位（wèi）移監測，為（wéi）今後（hòu）大橋維修、驗收等工作留下起始數據，需要（yào）對南京長江二橋進行變形監測。
　　2）監測內（nèi）容和方法
　　(1)索塔及基礎
對索塔主要監測塔基礎位移（三維）和塔頂水平變化（二維（wéi））。對於南汊大橋，塔基礎位移監測點布置在約9m高程麵的塔柱（zhù）上，塔頂水平變化監測點布置在（zài）塔頂柱體（tǐ）上，上、下遊塔（tǎ）柱和塔（tǎ）柱南北側各布置一測點，如圖13-1所示。南北塔共計布置17個監測點，其中北塔為9個點；對於北（běi）汊大橋，基礎位移監測點設在（zài）江中22#、23#、24#、25#四個（gè）橋（qiáo）墩的墩柱上，每個橋墩的上、下遊墩柱各布一個點，共計8個點 ，點位也設在約9m高（gāo）程麵上，如圖13-2所示。

 
索塔及基（jī）礎變位情況為每（měi）三個月觀測一期。測量使用瑞士Leica高精度TC2003全站儀（yí），以三維前方（fāng）交會法進行角度觀測四測回，觀測方法如圖13-1和圖13-2所示。南、北汊大橋皆以竣工時恢複的（de）首級控（kòng）製網為基準，經平差（chà）計算獲得（dé）三維坐標，為便於塔柱變位方向分析，平差計算采用橋軸坐（zuò）標（biāo）係。
 
 
(2)橋麵線形（撓度）
橋麵（miàn）線形包括橋麵標高及橋中線，在南京長江二橋（qiáo）主（zhǔ）橋施工期間，南汊大橋和北汊（chà）大橋的軸（zhóu）線和標（biāo）高均控製在（zài）±5mm範圍內,橋麵上按一（yī）定的間距設有監測點。橋麵鋪裝完（wán）畢後（hòu）,觀測點全部遭埋沒。因此，必須重新建立橋麵線型監觀測點，並（bìng）做周期性的監測。
由於南汊大（dà）橋和北汊大橋橋軸線均（jun1）是橋軸坐標係（xì）的X軸，且當時施工中（zhōng）的施工控（kòng）製（zhì）精度均較高，此外，南京長江二橋首級控（kòng）製網已得到了全麵恢複，因此，可（kě）以認為南汊（chà）大橋和北汊大橋的橋軸線（xiàn）仍是橋軸坐標的X軸。今後維修等工作若需檢測橋軸線，僅需通過首級（jí）控製網的控製點即可進行檢查，橋軸線監測點（diǎn）可不考慮恢複，僅需重新建立標高（撓度）監測點。
新建的（de）橋麵標高監測點沿全橋布設，每隔40米設一個（gè）點，主橋（鋼箱梁）段點位布在橋梁中央分隔帶護攔上，利用防護攔的鉚釘頭作為（wéi）觀測標誌，共設28個點；引橋為上、下遊幅結構，因此，每（měi）隔40米上、下遊幅各設一個點，點位設在大橋防撞護攔一側（cè）路邊上，采用圍棋子做測量標點，用強力膠將其（qí）粘貼在路麵上，四周用紅色（sè）油漆標注。南引橋（qiáo）共布42個點，北引橋共布46個點。測點布設位置示意圖見（jiàn）圖13-3和（hé）圖13-4。
橋麵標高為每三個（gè）月觀（guān）測一期。觀測采（cǎi）用精密幾何水準測（cè）量方法，以二等水準精度和要求進行。水準基點設在兩岸橋下墩台上。