高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)課件

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

主要內(nèi)容概述橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)橋梁撓度觀測(cè)橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷

高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)§1概述

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

橋梁的變形

橋梁變形按其類型可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形;靜態(tài)變形是指變形觀測(cè)的結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形值，它是時(shí)間的函數(shù)。動(dòng)態(tài)變形是指在外力影響下而產(chǎn)生的變形，它是表示橋梁在某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)變形，是以外力為函數(shù)來(lái)表示的對(duì)于時(shí)間的變化。橋梁墩臺(tái)的變形一般來(lái)說(shuō)是靜態(tài)變形，而橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變形則是動(dòng)態(tài)變形。第1節(jié)概述橋梁墩臺(tái)變形觀測(cè)橋梁墩臺(tái)的變形觀測(cè)主要包括兩方面：墩臺(tái)的垂直位移觀測(cè)。主要包括墩臺(tái)特征位置的垂直位移和沿橋軸線方向（或垂直于橋軸線方向）的傾斜觀測(cè)。墩臺(tái)的水平位移觀測(cè)。其中各墩臺(tái)在上、下游的水平位移觀測(cè)稱為橫向位移觀測(cè)；各墩臺(tái)沿橋軸線方向的水平位移觀測(cè)稱為縱向位移觀測(cè)。兩者中，以橫向位移觀測(cè)更為重要。塔柱變形觀測(cè)（1）塔柱頂部水平位移監(jiān)測(cè)；（2）塔柱整體傾斜觀測(cè)；（3）塔柱周日變形觀測(cè)；（4）塔柱體撓度觀測(cè)；（5）塔柱體伸縮量觀測(cè)。橋面撓度觀測(cè)橋面撓度是指橋面沿軸線的垂直位移情況。橋面在外界荷載的作用下將發(fā)生變形，使橋梁的實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形產(chǎn)生差異，從而影響橋梁的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。過(guò)大的橋面線形變化不但影響行車(chē)的安全，而且對(duì)橋梁的使用壽命有直接的影響。垂直位移監(jiān)測(cè)方法

精密水準(zhǔn)測(cè)量三角高程測(cè)量液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量壓力測(cè)量法GPS測(cè)量第1節(jié)概述撓度觀測(cè)方法懸錘法精密水準(zhǔn)法全站儀觀測(cè)法GPS觀測(cè)法靜力水準(zhǔn)觀測(cè)法測(cè)斜儀觀測(cè)法攝影測(cè)量法專用撓度儀觀測(cè)法第1節(jié)概述概述橋梁垂直位移觀測(cè)主要研究橋梁墩臺(tái)空間位置在垂直方向上的變化。觀測(cè)建筑物垂直位移的方法有多種，如：精密水準(zhǔn)測(cè)量、連通管測(cè)量、GPS測(cè)量等;各種方法都有其自身的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和要求靈活應(yīng)用。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)基點(diǎn)網(wǎng)的布設(shè)為了觀測(cè)墩臺(tái)的垂直位移，需建立變形監(jiān)測(cè)基點(diǎn)網(wǎng)，基點(diǎn)網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)組成?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量選在橋梁承壓區(qū)之外，但又不宜離橋梁墩臺(tái)太遠(yuǎn)。基準(zhǔn)點(diǎn)需成組埋設(shè)，以便相互檢核。工作基點(diǎn)一般選在橋臺(tái)或其附近，以便于觀測(cè)布設(shè)在橋梁墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)定各橋墩相對(duì)于橋臺(tái)的變形。而工作基點(diǎn)的垂直變形可由基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)定，以求得觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定點(diǎn)的絕對(duì)變形。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)在布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循既要均勻又要有重點(diǎn)的原則。均勻布設(shè)是指在每個(gè)墩臺(tái)上都要布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，以便全面判斷橋梁的穩(wěn)定性；重點(diǎn)布設(shè)是指對(duì)那些受力不均勻、地基基礎(chǔ)不良或結(jié)構(gòu)的重要部分，應(yīng)加密觀測(cè)點(diǎn)，主橋橋墩尤應(yīng)如此。主橋墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)在墩臺(tái)頂面的上下游兩端的適宜位置處各埋設(shè)一點(diǎn)，以便研究墩臺(tái)的沉降和不均勻沉陷（即傾斜變形）。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)垂直位移觀測(cè)所謂垂直位移觀測(cè)，就是定期地測(cè)量布設(shè)在橋墩臺(tái)上的觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，以求得觀測(cè)點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)期觀測(cè)點(diǎn)的高程加以比較，得出墩臺(tái)的垂直位移值。監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)成附合路線或閉合路線。觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)包括引橋觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)和水中橋墩觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。由于引橋觀測(cè)點(diǎn)是在岸上，其施測(cè)方法與一般水準(zhǔn)測(cè)量方法相同。

第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測(cè)索塔撓度觀測(cè)索塔的撓度是指索塔在高程方向上索塔各點(diǎn)的水平位移分布情況，它包括橋軸線方向的水平位移和垂直于橋軸線方向的水平位移。索塔產(chǎn)生撓度變形的原因主要有三個(gè)方面：（1）由于索塔兩側(cè)的拉力不等，而使索塔在順橋向產(chǎn)生撓度變形；（2）由于索塔受風(fēng)力、日照等外界環(huán)境因素的影響，而產(chǎn)生撓度變形；（3）由于設(shè)計(jì)與施工的不合理性，而使索塔產(chǎn)生額外的變形。第3節(jié)橋梁撓度觀測(cè)索塔撓度觀測(cè)的目的(1)在索塔建設(shè)過(guò)程中，隨著索塔高度的增加，撓度變形的幅度也急劇增大。只有準(zhǔn)確地掌握索塔擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn)的規(guī)律，才能有效地指導(dǎo)施工和相應(yīng)的施工測(cè)量工作。(2)在大橋鋼箱梁吊裝過(guò)程中，由于施工原因，致使索塔兩側(cè)受力不平衡，從而使索塔在順橋向產(chǎn)生一定的偏移。這種偏移有時(shí)可達(dá)幾十厘米。為了將這種變形限制在一定范圍內(nèi)，不致于使其危及索塔安全，需對(duì)此變形進(jìn)行觀測(cè)。(3)為了延長(zhǎng)橋梁的使用壽命，驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)與施工的效果，并為科學(xué)研究提供資料，應(yīng)該對(duì)橋梁進(jìn)行變形觀測(cè)。第3節(jié)橋梁撓度觀測(cè)主梁撓度觀測(cè)主梁的撓度變形是主梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)改變最靈敏、最精確的反映，因此，對(duì)主梁進(jìn)行撓度監(jiān)測(cè)能夠更為準(zhǔn)確地把握主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)的改變。部分的結(jié)構(gòu)損傷也將導(dǎo)致主梁撓度情況的異常，通過(guò)對(duì)主梁撓度的監(jiān)測(cè)也可識(shí)別出這些損傷來(lái)。通過(guò)撓度監(jiān)測(cè)可以達(dá)到以下目的：①修正結(jié)構(gòu)內(nèi)力反演的結(jié)果，確保內(nèi)力狀態(tài)的識(shí)別精度；②進(jìn)行基于剛度變化的損傷識(shí)別。主梁撓度觀測(cè)的主要方法有：水準(zhǔn)測(cè)量法、全站儀測(cè)量法、專用撓度儀測(cè)量法、動(dòng)態(tài)GPS測(cè)量法、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量法、連通管測(cè)壓法等。第3節(jié)橋梁撓度觀測(cè)§4橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷

變形監(jiān)測(cè)與變形分析高速鐵路橋梁工程變形監(jiān)測(cè)

研究?jī)?nèi)容（1）建立橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)檢測(cè)模態(tài)參數(shù)識(shí)別方法；（2）建立基于橋梁結(jié)構(gòu)的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和結(jié)構(gòu)分析的損傷分級(jí)識(shí)別策略；（3）研究各種結(jié)構(gòu)損傷參數(shù)識(shí)別方法，優(yōu)選及改造合適的方法應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測(cè)和損傷識(shí)別；（4）通過(guò)實(shí)體模型試驗(yàn)，對(duì)所選損傷識(shí)別方法及軟件進(jìn)行實(shí)測(cè)對(duì)比、驗(yàn)證、優(yōu)選；（5）通過(guò)結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)分析方法研究，建立結(jié)構(gòu)損傷報(bào)警系統(tǒng)，以便給橋梁管理部門(mén)進(jìn)行人工探傷確認(rèn)及維護(hù)提供方向性的指引。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷輔助決策系統(tǒng)的發(fā)展橋梁輔助決策系統(tǒng)可以使橋梁管理維護(hù)由被動(dòng)和盲目走向主動(dòng)和目標(biāo)明確；在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和評(píng)估系統(tǒng)的幫助下，可以清楚的了解橋梁主要構(gòu)件的狀態(tài)；在準(zhǔn)確的橋梁結(jié)構(gòu)模型及其結(jié)構(gòu)響應(yīng)模擬分析的基礎(chǔ)上，可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在各種可能工況下的反應(yīng)、極限荷載和失效路徑；就可以有針對(duì)性的對(duì)相關(guān)橋梁構(gòu)件進(jìn)行預(yù)測(cè)性或保護(hù)性的維護(hù)以防患未然。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷存在的主要問(wèn)題（1）（1）系統(tǒng)在應(yīng)用程序模式上過(guò)于固定，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，程序的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流程是固定的，各模塊之間的調(diào)用順序也是一成不變的，由于當(dāng)代先進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)橋梁安全監(jiān)控系統(tǒng)的要求也不斷的提高，如果采用這種應(yīng)用模式，不利于系統(tǒng)功能的添加和更新。系統(tǒng)缺乏良好的開(kāi)放性和兼容性。（2）監(jiān)測(cè)內(nèi)容不全面，不足以反映橋梁的整體特性，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足，無(wú)法系統(tǒng)的分析和處理數(shù)據(jù)為輔助決策系統(tǒng)服務(wù)。（3）橋梁監(jiān)測(cè)模型理論尚不成熟，用于監(jiān)控橋梁的模型一般都借鑒于大壩或其他方面應(yīng)用比較成功的模型，顯然不能準(zhǔn)確的監(jiān)控橋梁的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，必須根據(jù)建模理論和經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工程實(shí)際來(lái)確定真正適合其系統(tǒng)本身的模型。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷系統(tǒng)主要功能（1）異常測(cè)值檢查。利用異常值分析準(zhǔn)則（時(shí)空評(píng)判準(zhǔn)則、模型評(píng)判準(zhǔn)則、監(jiān)控指標(biāo)評(píng)判準(zhǔn)則等）對(duì)實(shí)測(cè)值進(jìn)行檢查。（2）結(jié)構(gòu)異常成因分析。排除由觀測(cè)因素引起的異常情況須進(jìn)行物理成因分析，其中包括外因分析、內(nèi)因分析，該分析過(guò)程需要調(diào)用結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算結(jié)果。（3）綜合評(píng)判。經(jīng)上述分析還未得到結(jié)論時(shí)則進(jìn)入綜合評(píng)判處理，根據(jù)能正確反映橋梁安全運(yùn)行基本要求的準(zhǔn)則，利用正確的評(píng)判方法得出可用的評(píng)判結(jié)果。（4）結(jié)構(gòu)異常程度以及技術(shù)報(bào)警級(jí)別的確定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，需確定異常程度并調(diào)用輔助決策系統(tǒng)做出相應(yīng)級(jí)別的報(bào)警。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷結(jié)構(gòu)安全的綜合評(píng)判橋梁工作性態(tài)的狀況是通過(guò)埋設(shè)在橋體內(nèi)的各類監(jiān)測(cè)儀器的監(jiān)測(cè)信息來(lái)反映的。單個(gè)測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)性態(tài)評(píng)價(jià)并不能完整地描述橋梁整體的實(shí)際安全狀況，因此，需要對(duì)橋梁不同部位、不同項(xiàng)目的實(shí)測(cè)性態(tài)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。由于橋梁是有若干個(gè)工程部位組成的，因此，橋梁的工作性態(tài)是由各工程部位的安全性態(tài)構(gòu)成，而各工程部位的工作性態(tài)是由若干類監(jiān)測(cè)項(xiàng)目特征所決定，各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目又有若干監(jiān)測(cè)點(diǎn)組成，所以，橋梁的工作性態(tài)最終由測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)性態(tài)決定。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷異常值檢查是是否異常正常正常南錨碇的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常值檢查地基基礎(chǔ)的局部安全評(píng)估基礎(chǔ)滑移基礎(chǔ)變位基礎(chǔ)傾覆基礎(chǔ)強(qiáng)度地基承載力地基穩(wěn)定性南錨碇的評(píng)價(jià)懸索橋地基基礎(chǔ)整體性評(píng)估斜拉橋地基基礎(chǔ)評(píng)估對(duì)上部結(jié)構(gòu)的影響成因