变形监测技术在桥梁监测中的应用

朱兴志

摘要：针对桥梁变形情况的监测，是确保桥梁正常使用和及时维护延长使用寿命的重要前提。在桥梁变形监测技术不断发展的过程中，很多变形监测技术具有结合运用的基础条件，可以提高监测效率和效果。鉴于此，本文分析了变形监测技术类型，总结了变形监测技术在桥梁监测中的应用方法。希望各类针对桥梁变形监测的技术可以得到推广，提高桥梁变形监测质量和水平。

关键词：桥梁变形;监测技术;桥梁监测;应用方法

桥梁所处地质环境截然不同，外部环境的变化也对桥梁变形产生不利影响。实时监测桥梁变形情况，有益于在桥梁严重变形之前开展维修养护，将桥梁变形带来的经济损失控制在最小范围[1]。目前针对桥梁变形监测技术的应用已经较为成熟，然而并非所有监测人员都掌握了所有技术类型，变形监测技术应用不当监测结果也会出现明显误差。为此，更有必要深入探究变形监测技术在桥梁监测中的应用方法，现作如下分析。

1    变形监测技术类型

1.1 大地测量法

对于桥梁变形情况的检测，早期基本都在使用大地测量法。这种方法主要是在桥梁周边附近甄选参照物，并以参照对象的距离和基准点判断前后两次测量数据的差值。根据垂直和水平两个方向的位移差值可判断出桥梁变形情况，是否处于可控范围之列[2]。通常情况下需配合电子或光学仪器完成测量，测量精准度较高但是也存在一定的人为干扰，所以大地测量法实用性较强但可靠性一般。

1.2 物探法

物探法主要是用传感器检测桥梁变形情况，需要与测力计、位移计、水平仪等设备同时使用，而传感器主要用于记录这些仪器的测量数值。但是在测量中，通常仅对桥梁局部变形情况测量精准，传感器受到外部温度和压力的双重影响，测量数据会产生一定偏差。而且需要将传感器固定在桥梁检测位置，在遇到极端恶劣的天气时，物探法检测数据精准度会产生干扰，且可靠性也会大幅下降。

1.3 GPS技术

GPS技术逐渐成熟，在检测桥梁变形情况方面也得到了广泛应用。通过GPS技术来定位桥梁的静态地理信息数据，在桥梁发生变形时则可以对比原有数据，从而发现桥梁位置与地形之间的位移关系，规避人为检测数据的不确定性[3]。GPS回传数据以卫星测定结果为准，相对的检测数据精度较高，而且能够对桥梁变形情况进行实时监测，测量精度和准确度都相对更高。

1.4 INSAR技术

INSAR技术，是一种用合成孔径雷达进行探测的技术，在桥墩检测中的应用比例相对较高。微波合成孔径雷达的检测数据精准度很高，图像数据可以呈现出桥墩内部的具体变形规律和趋势。即便是微小变形差异，也可以通过INSAR技术来进行测量，且测量范围较大并不受空间外部环境的干扰。所以，INSAR技术基本上突破了距离和空间限制，在较为恶劣的环境下也可以结合GPS技术进行测量，测量结果的可靠性较高。

2    变形监测技术在桥梁监测中的基本应用原理

2.1 桥梁沉降变形监测原理

针对桥梁沉降变形的监测，通过垂直方向位移监测数值的变化，来判断桥梁是否在长期使用中发生了沉降现象。在找准观测点之后，对桥梁固定位置状态进行数据记录。监测环节以前后两次的对比数据为基准，确定监测结果不受外部环境变化而产生偏差值。通常情况下，监测桥梁沉降变形情况时，会选择附合水准路线或者是闭合水准路线两种方案。但是具体采取的监测技术类型，还需结合桥梁实际情况而定，需要监测人员具备更多的实践经验，确保监测结果不受到人为干扰因素的负面影响。

2.2 桥梁承台水平变形监测原理

桥梁承台的水平监测，主要是针对桥梁承台在水平角度上的平面位移情况进行判断。利用提前布设的观测水平位移基准网，来综合判断桥梁承台是否在使用多年后发生了水平形变现象。监测时工作人员需要确保基准控制网可以覆盖桥梁承台水平范围，基准线数量依据桥梁承台水平位置而定。如果以一条基准线为监测标的，则需要校准测量距离并提前布置校核点。如果采取多重复测的方案，则需要保证桥梁承台工程中无明显的人为干扰因素。监测人员可以采取野外组检查法或者是室内细检法，确保监测数据结果客观有效。

3    变形监测技术在桥梁监测中的应用方法

3.1 桥梁沉降监测

桥梁沉降问题的干扰因素较多，基本上与地质地貌和诸多外部干扰因素有关。在监测桥梁沉降的变形问题时，往往需要对桥梁沉降问题进行实时数据分析，才能确保反馈的监测数据结果可以客观反映桥梁当前的具体变形情况。沉降观测点的埋设必须牢固可靠，才能确保对于监测桥梁沉降情况获得精准数据。检测人员需要结合实际工况，对观测点采用带有球形立尺点的不锈钢螺栓、隐蔽式装置，埋设于±0.000上约30～50 cm处。并对原设计图标注桥梁建筑物相应位置进行分析，与实际布设的观测点进行比较，以便于观察为基本原则。

监测桥梁沉降变形情况，还要对当前地质环境变化做出客观分析。所以通常情况下大地测量法需要与GPS技术联合运用，并建立自桥梁建设之初的历史数据库，从而判断桥梁变形后达到具体量值。同时观测人员必须校准两次测量时的基准点和水平线，从而判断桥梁结构具体的沉降范围。除此之外，监测桥梁沉降情况，还需要确保桥墩底部的监测数据精度，可以在附合水准及闭合水准下完成测量，确保科学设置观测网，对于校准测量数据的精准度具有积极作用。

3.2 承台水平监测

承台水平监测主要是对于桥梁变形情况可控性的分析，通常需要借助全站仪来完成监测。全站仪是电子测距设备，属于集光、机、电为一体的精密仪器，能够对桥梁承台水平和垂直角度的偏差值进行测算，可以通过斜距和平距的差值来判断桥梁承台是否发生变形。如果使用全站仪对桥梁承台的高差进行测量，也可以直接获得二等平面位移监測的要求。所以，在观测桥墩埋设情况和基准线夹角时，采取全站仪进行监测的效果较为理想。可以帮助监测人员获取桥梁承台变形情况的高精度数据，提高对于桥梁承台变形情况判断的精准数据，进而做出更为可靠的变形情况分析。

除此之外，承台水平监测需按照Ⅱ级水准测量精度采用闭合法，对相邻基准点高差控制在±0.5 mm的误差值范围之内。视线长度不应高于35 m，而前后视距差也需要尽量小于1 m，前后视距差总体累计不得超过3 m，基辅分划读数的误差值不得超过0.3 mm，基辅分划所测高差也需要保持在0.5 mm之内，符合水准线路闭合差值不得大于1.0 mm。在明确了水准观测值以后，还需要进一步对水准仪进行多次校验，避免水准尺出现前后测量数值的观测误差。至少确保视准轴与水准轴间夹角低于10″的检验标准，从而保证仪器性能良好且可以用于对承台水平情况的监测。如果仪器测量值前后误差超过了预设标准，则需要及时更换测量设备，并对之前所测结果进行核验。

3.3 监测结果分析

桥梁变形问题极为复杂，大地测量法和物探法都有一定的技术缺陷，所以在实际监测环节中通常都会结合GPS技术與INSAR技术。但是在分析监测数据结果时，监测人员也需要尽量规避主观判断因素。这是因为桥梁所处地质环境截然不同，多次测量时受到的人为干扰因素也不尽相同。尤其在外部环境条件恶劣的情况下，更要通过多次测量来降低测量数据的误差值，才能确保各种干扰因素不对监测结果产生过大影响。目前INSAR技术的相关监测设备，都是采样方式为连续提升监测数据的精准度，以多通道自动循测中英文输出的方式为监测人员提供实时报告。所以，在分析监测结果时，也需要对桥梁变形情况的实时数据进行对比，从而在短期内测量数据中发现较为明显的误差，排除掉误差值较大的数据后，再对原有数据进行保存，避免数据丢失造成复验结果可信度低的问题。如果监测结果出现明显的数据查找波动，也需要再次调整相关监测设备的探测角度和基准点，规避人为操作不当造成的监测结果不准确的问题出现。

4    结语

综上所述，桥梁变形监测技术类型主要包括，大地测量法、物探法、GPS技术以及INSAR技术。各种针对桥梁变形的监测技术各有优势，也存在一些影响监测结果的不利因素。在具体的监测环节中，建议重点关注桥梁沉降监测和承台水平监测，从而及时发现桥梁变形的成因和趋势。与此同时，建议监测人员对监测结果进行细致分析，最大限度地降低人为干扰因素，以确保监测结果的精准度，提高桥梁变形监测的可靠性。

参考文献

[1] 王伟，党亚民，章传银，等.CORS网和GNSS技术在地面变形监测中的应用：以浙江东南部为例[J].中国地质灾害与防治学报，2021，32（2）：73-77.

[2] 倪飞，王浩丞，杨艺卓，等.三维激光扫描技术在高速公路运行非接触式变形监测中的应用[J].测绘通报，2021（3）：164-166.

[3] 谢钱波.成测量技术在基坑变形监测中的应用：以芜湖火车站基坑为例[J].西部资源，2021（1）：150-152.