摘要：隨著社會經濟的不斷發展，我國道路交通建設不斷增長，新建橋梁數量與日俱增。特大（dà）型橋（qiáo）梁的建設加快了區域間的經濟文化交流（liú），為人們日常生（shēng）活出行提供了便利。橋梁變形（xíng）監測是工（gōng）程測量中重要的部分，橋（qiáo）梁承受較複（fù）雜多變的動荷載，定期監測橋梁對評價（jià）橋梁的安全狀況以（yǐ）及橋梁變形規律具有深刻意義。文章結合橋梁監測技術的應用現狀及技術內容、原理展開了闡述，希望能夠為橋梁監測專業全麵健康（kāng）發展做出貢獻。

關鍵詞：變形監測技術；橋梁監測；應用

20世（shì）紀90年代以來，隨（suí）著我（wǒ）國綜合國力和基礎（chǔ）設施建設的日益增強和高速發展，橋梁作為基礎（chǔ）設施建設（shè）當中重要（yào）的組成部分也（yě）得（dé）到了進一步發展。尤其是隨著我國高速鐵路與高速公路的迅（xùn）猛（měng）發展，穿越在大山深處的（de）公路、鐵路使得人們的（de）日常生活得到了較（jiào）大的改善。就橋梁本身來說，其自身重量較大、受荷複雜多變，加（jiā）之在橋梁設計、施工到運營全周期（qī）中有不可控的因（yīn）素（比如地質條件變化、超載、惡劣天氣等），都會給橋（qiáo）梁的使用可能帶來安全隱患。隨（suí）著新技術的探索，橋梁形式不再單一化，橋梁受力形式也複（fù）雜多變，作為經濟社會具（jù）有（yǒu）象征性的大型建築（zhù）物——特大型橋梁（liáng），其一旦發生重大事故，必定（dìng）會給人們生命（mìng）財產安全以及社會穩定帶來動蕩。怎樣防範重大風險的發生，如何處理突發事件，如何讓相關部門獲取現（xiàn）場數據以及（jí）提出有效（xiào）的解決措施是需要解決的關鍵問題。橋梁監測作為在橋梁安全運營周期中的“體檢醫生”，定期對（duì）橋梁的各項控製性指標進行監測，比如橋梁的空間（jiān）變位（wèi）、橋梁的撓度和橋梁的基礎沉降等。計算機與互聯網的發展，推動了橋梁檢測的自動化、信息化，且使橋梁檢測（cè）能實時完成收集數據以及存儲數據（jù），具有優越性。加強對橋梁的（de）變形監測在保證橋梁安（ān）全運營（yíng）方麵具有重要（yào）作用，但從目前監測技術和方法（fǎ）來看，自動化監測（cè）技術，如監測變形的效率、傳輸速率、快速處理數（shù）據能力等方麵需要進一步完善。

1橋梁變形監測內容

1.1橋梁的基礎沉降

大型建築物的（de）基礎尤為重要（yào），從設計到竣工（gōng），這整個過程中（zhōng）都會注重基礎的變化。隨（suí）著（zhe）我國高鐵網絡的快速發展以及城市交通（tōng）發展的需要（yào），出現了下（xià）穿現有的高架橋或者高速鐵路的情況，這種大型橋梁（liáng）交匯的地方土層（céng）應（yīng）力異常複雜，土層變形也（yě）較難掌控，容易誘（yòu）發橋梁基礎（chǔ）的豎向不均勻沉降和土層剪切破（pò）壞引起的工程事故。盡管在設（shè）計、施工規範中要求高速鐵路簡支梁橋墩台基礎工後沉降限（xiàn）值、墩台（tái）均（jun1）勻沉降均不超過20mm，相鄰墩台的沉降差不（bú）超過5mm，但是施（shī）工過程是個動態的過程（chéng），隨著施工程（chéng）序的逐漸推進以及結構構件的自重的增（zēng）加，橋梁基礎的沉降需要人力（lì）動態跟蹤監測（cè）。根據我國相關（guān）行業（yè）的出台的要求，必須聘請（qǐng）第三方對橋（qiáo）梁基礎的沉降實施定時觀測，防（fáng）止因基礎沉降引（yǐn）起（qǐ）的橋梁坍塌等安全（quán）事故。在現代特大型橋梁的基礎工程施工過程，其對橋梁基礎的沉（chén）降監測的工（gōng）作（zuò）內容包括橋墩的沉（chén）降差、沉降監測、沉降（jiàng）觀測點的設置等。

1.2橋梁的撓度

橋梁撓度變形是（shì）指（zhǐ）在荷載作用下，多種（zhǒng）因素造（zào）成的橋麵豎向變形（xíng）而讓人無（wú）法（fǎ）接受的（de）狀況。橋梁擾度是橋梁建設（shè）質量的關鍵指標，采用較高精度的儀器進行定時監測對發揮橋梁的正（zhèng）常（cháng）功能具有重要意義。雖（suī）然橋梁擾度變形在某種程（chéng）度上（shàng）來說，並不（bú）是因橋梁承載力不足引起的，但是（shì）過大的擾度會造成橋梁裂縫的，且對橋梁後續發（fā）揮功能起到不利影響。另外，作為重要的控製性建築物，過大的擾度變形也（yě）可能會引起（qǐ）社（shè）會的心理恐慌。

1.3橋梁的空間變位

橋（qiáo）梁受荷形式複雜（zá）多變，在多（duō）種荷載耦合的情形下，橋梁的變形較難用理論方法去解析，這就需要利（lì）用新的（de）監測定（dìng）位裝置（zhì）對（duì）橋梁實施實時監測。橋梁的空間變位也是（shì）主要變形之一，空間變位可（kě）能引起結構構件承載力（lì）的變化（huà），主受力構件的（de）異（yì）位可能引起橋梁的不穩（wěn）定性（xìng）。此外，對橋台的水平位移也是必不（bú）可少要監測的，橋台水平位移主要監測承台的水平位移值，監測水平位移基準網觀測、水平位移觀測點（diǎn）測量（liàng）。

2橋梁變形監測方法

近年來，隨著高新技術（shù）的迅猛發展，橋梁變形監測技術在具體的應用逐步（bù）向科技化、電子化、自動化監測轉變，目前常使用的監測方法（fǎ）有大地測量法、物探法及（jí）GPS技術（shù）、近景攝影測（cè）量技術、近景攝影測量（liàng）技術、INSAR技術及雷達幹涉（shè）測量技術。

2.1大地測量（liàng）法

目前使用最為廣泛的方法是常規大（dà）地測量法。運用大地測量法對橋梁變形監測的（de）基本原理是對基準點間（jiān）的角度和距離進（jìn）行實際（jì）監測，進而獲取橋梁（liáng）監測基準（zhǔn）點的坐標，確定橋梁監測點的垂（chuí）直位移和水平位移，再對測量的數據進行具體分析，依據相關標準規範，確定相關變形指標是否在安全指標的範圍之內（nèi）。常規大地測量法具有靈活性較強、成本較低（dī）等優勢，在橋梁監測領域當中得到較廣泛應用。然而，從目前的監測技術來（lái）看，在大地測量法中較（jiào）常用到光學測量儀器和電子測量儀器，在測（cè）量中，從定下基準點到（dào）測（cè）量基準點之間相關數據都具有較多的人為誤差。基於此，監測（cè）橋梁的整體變形使用常規測（cè）量法是比較有（yǒu）效（xiào）的，但在橋梁的（de）局部變形監測中則具有一定的劣勢。

2.2物探法及GPS技術（shù）

物探法，又稱物探技術，是地球物（wù）理（lǐ）勘探（tàn）技術的簡稱，也（yě）是近年來（lái）運用較多的一（yī）種監測方法。在實際監測過程中，通（tōng）常采用物理傳感器進行監測，比如水平儀、傾斜計、位移計、測力計等。除此之外，還考慮了壓（yā）力傳感器、濕度（dù）傳感器、溫度傳感器等外界條件所引起的變形。和常規大地測量（liàng）法不同的（de）是，物探法能夠監測橋梁局部變形情況（kuàng）。在監測橋梁的局部變形的過程中，監測的程序是先將傳感器固定在橋梁待（dài）測（cè）位置，接好相關線路後待測，由於傳感器靈活（huó）性、適應（yīng）能力較強，在野外環境都能實時監測到數據（jù），但是傳（chuán）感器隻能監測橋梁的局部（bù）變形（xíng）和相對變形，而無法監測橋（qiáo）梁整體變形，因此，物理傳感器往往和大地測量法配合展開監測，結合兩種監（jiān）測方法（fǎ）的優勢全麵監測橋梁變形。GPS技（jì）術也是近年來發展日趨成熟的（de）一（yī）種監測技（jì）術，在橋梁變（biàn）形監測中（zhōng）起著重要作用。GPS技術是橋梁（liáng）定期監測中（zhōng）最常（cháng）用的方法，按監測對（duì）象可分為靜態測量法、動（dòng）態測量（liàng）法以及快速靜態測量法。GPS技（jì）術利用GPS定位原理，隨著GPS衛星繞地球高速運（yùn）動，衛星和地球的相對位置關係發生變化，對變形監測（cè）點周（zhōu）期性（xìng）觀測有效運用GPS的靜態定位，進而得到變形點的實際情況，獲得相關變形數據。GPS監測技術的精度是（shì）比較高的，最（zuì）高的（de）監測精度（dù）可以達（dá）到亞（yà）毫米（mǐ）級。並且GPS監（jiān）測（cè）係統反應靈敏，10min就可以獲得5～10個監測點的實時監（jiān）測情況。另外，GPS技術（shù）可（kě）在室（shì）內操作，利用GPS監測技術大大減少了人力室外作（zuò）業的風險，並且還能快速獲得變形數（shù）據。由此可見，GPS監測將是未來橋梁監測技（jì）術的潛在發展趨勢（shì）。

2.3近景攝影測量技（jì）術

在近幾年橋梁（liáng）監測中（zhōng），近景攝影測量技術也得到了較為（wéi）廣泛的應用。其主（zhǔ）要是通過非量測攝影機或者可量測攝影機，對近距離的橋梁監測點進行拍攝，最後對圖像（xiàng）進行處理，獲得（dé）符合要求的立體影像，依據共線方程，經過誤差修正之後得到監測的實際坐標。近景攝影測量（liàng）技術在對橋（qiáo）梁進行變形監（jiān）測時，就是采（cǎi）用定（dìng）期與不定期的攝影，獲取相應的攝像作為監測數據，最終通過反算（suàn）獲得隨機時間和不同時（shí）間段各個監測點位的坐標位置的變化情況，以（yǐ）此來作為變形監測分析的（de）數據依據。由於橋梁（liáng）的變形監測精度（dù）較高，采（cǎi）用近景（jǐng）攝影（yǐng）測（cè）量方法對橋梁開展（zhǎn）變形監測，前提是盡量剔除（chú）外部因素對精度的影響，否則無法達到（dào）相關要求，因此必須對攝影設（shè）備進行（háng）校正，校正內容一般包括：（1）主點與主距的測定；（2）光學畸變係數的測（cè）定；（3）相（xiàng）框坐標係的設定；（4）攝影機畸變差變化的測定；（5）攝影機內外方位元（yuán）素的（de）測定（dìng）等。

2.4INSAR技術及雷達幹涉測量技術

INSAR（SyntheticApertureRadarInterferometry的簡稱，合成孔徑雷達幹涉測量）技術由於其具（jù）有全（quán）天時、全天候、高精度的特（tè）性，因此，此技術在大（dà）型建築物的變形監測當中應用（yòng）較為廣泛。INSAR技術的原理是利（lì）用微波合成孔徑雷達圖像（SAR）數據對地表重複觀測形成的微波（0.01～1m）相位差計算地表形變。INSAR技術（shù）對地表變形監測（cè）和調查效率高，它可以非接觸（chù）、可回溯（sù）、大範圍地觀測地表變形，並且具有不論室外條件如何（hé）、距離（lí）的遠近都能取得相關（guān）數據的優勢。INSAR技術避免了（le）地質災害調查中交通條件差、GPS點位稀（xī）疏、光學遙感的局限等（děng）困難，拓（tuò）展了地質災（zāi）害信息獲取技術的手（shǒu）段，在地震、地（dì）麵沉降、滑坡、冰川、火山、活動斷裂等方麵的地質調（diào）查研究領域中取得了非常顯（xiǎn）著的效果，在地質監測這方麵具有相當（dāng）大（dà）的優勢。利用INSAR技術對橋（qiáo）梁進（jìn）行監測，橋（qiáo）梁上部結構的（de）差異可（kě）能對雷達信號產（chǎn）生不同的散射特性，影響INSAR技術對整體（tǐ）變形監測結果。雷達幹涉測量技術有兩個側視天線，對同（tóng）一地區（qū）采用幹涉法記錄相位和圖像的回波信號，相（xiàng）關處理後可獲（huò）取地表麵三維幾何和物理特征。與（yǔ）INSAR技術相比，雷達幹（gàn）涉測量技術差分幹涉的精度更高，可以應用於橋梁的微小變形監測。

3結束語

橋梁運營周（zhōu）期中，現有的變形監測技術可以對橋梁的基礎沉降、橋梁的擾度、橋梁的空間變位（wèi）展開實時、準確的監測，橋梁監測指標可直接反映橋梁的安全健康，橋梁變形監測是不可缺少的（de）重（chóng）要環節。文章對橋梁變形監測技（jì）術：常規大地測量法、物探法及GPS技術、近景攝影測（cè）量技（jì）術、INSAR技（jì）術和雷達幹涉測量（liàng）技術，從技（jì）術的基本原理到監測範（fàn）圍以及技術的優缺點（diǎn）展開了較（jiào）為詳（xiáng）細的分（fèn）析。基於此，文章認為，研發先進的監（jiān）測裝備和監測（cè）技術提高橋梁監測的實時性和準確性，是確保橋（qiáo）橋梁（liáng）工程項目整（zhěng）體的（de）安（ān）全性、穩定性的重要舉措。當然，也應該認識到，盡管現有的監測技術（shù）日趨（qū）成熟（shú）和（hé）科學，但是依然存在傳感器分辨率不（bú）足、可靠性不（bú）夠（gòu）等情（qíng）況，如何（hé）在常規監測工作中方便、高（gāo）效、節約資源也是接下來需要努力的方向。

參（cān）考（kǎo）文獻：

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作者：李文雲 田（tián）龍飛（fēi） 單（dān）位：中交公路規劃設計院有限公（gōng）司