公路桥梁测量方法与案例分析

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摘要：公路桥梁测量是公路桥梁工程中必不可少的工作，本文介绍桥梁施工及检测测量方法，并结合案例具体探讨如何进行实际公路桥梁测量工作。

关键词：公路桥梁，控制网；高程；墩台

近年来，我国公路建设事业发展迅速，特别是高等级公路的兴建，大大推动了我国现代化交通事业的发展进程，在桥梁建设方面取得了可喜的成果。桥梁正在向着跨径大、结构轻、造型美的方向发展，这就对桥梁建设提出了更高的要求，特别是施工测量是一项精密而细致的工作，稍有不慎，就有可能产生错误，一旦产生错误而又未及时发现，就会影响下步工作，从而造成推迟工作进度或返工浪费，给国家造成损失。

1.桥梁施工测量方法

1.1桥梁施工控制网的建立

桥梁施工控制网布设的目的是为了测定桥轴线长和确定各墩台的位置，保证上部结构的正确连接。具体应根据总平面设计和施工地区的地形条件来确定。施工控制网可采用三角测量和GPS测量。对于不同规模的桥梁工程，三角测量等级有所不同，具体应根据桥轴线长度要求确定。有关GPS测量可参照《公路勘测规范》(JTG C10-2007)。

一般而言，施工控制网的精度可根据跨越结构架设的误差(与桥型、桥长、桥跨有关的因素)、桥墩放样的容许误差来确定。根据不同的三角测量等级，控制网的测角和测边精度有差异，现行《公路桥涵施工技术规范》(JTJ 041-2000)中的要求。

对桥长超过1 000 m的特大桥，墩台定位的精度要求关系到控制网的精度，可参照的准则有：在有桥轴线控制的直线桥中应以墩(台)间的墩距、跨径限差为精度标准；在曲线桥中，除了满足墩距、跨径的限差外，还应满足墩台中心与纵轴线间的限差要求。

1.2桥梁高程系统

在桥梁施工阶段，除了建立平面控制外尚需建立高程控制。一般在河流两岸分别布设若干个水准基点，作为施工阶段高程放样以及桥梁营运阶段沉陷观测的依据。因此，在布设水准基点时，点的密度及高程控制的精度，均应考虑这两方面的要求。布设水准点可由国家水准点引入，经复测后使用。

为了施工方便，应在基点的基础上设立若干施工水准点。基点是永久性的，它既要满足施工要求，又要满足变形观测时永久使用。施工水准点只用于施工阶段，因此要尽量靠近施工地点。无论是基点还是施工水准点，均要选在地基稳固、施工方便、且不易被破坏的地方。根据地形条件、使用期限和精度要求，可分别埋设混凝土标石、基岩标石、管柱标石或钻孔标石等。

桥梁水准点的高程应与道路线路高程采用同一系统，因而要与线路水准点进行联测。跨河水准测量路线，应选在桥址附近且河面最窄处。为了避免折光影响，水准视线不宜跨过沙滩及施工区密集的地方。观测时问及气候条件，应选在物镜成像最稳定的时刻为了提高精度，水面宽超过300 m时，应采用双线过河，且应组合闭合环。

1.3桥梁墩台定位

(1)直接丈量法

直接丈量应自桥轴线一端向另一端逐跨进行，并与桥轴线另一端控制桩闭合。具体丈量方法为：清理中线范围内场地；根据桥轴线控制桩和墩台的里程，算出其间的距离；在控制桩上设置经纬仪，照准中线方向，用检定过的钢尺沿中线依次放出各段距离，将墩台中心位置用大木桩标定，并在木桩顶面钉一铁钉；以水平仪精密测链符桩高程，计算出各个桩跨的高程差，据以计算倾斜改正。

(2)光电测距法

光电测距法是在已知的控制点和拟确定中心位置的墩台上分别设立经纬仪和反光镜，通过控制点与测点坐标求得距离和方位角，标定墩台中心的方法。

在测设时应根据当时测出的气压、温度和测设距离，通过气象改正，得出测设的显示斜距。在测设出斜距并根据垂直角折算为平距后，与应有的(即设计的)平距进行比较，看两者是否相等。根据其差值前后移动反光镜，直至两者相符，则反光镜处即为要测设的墩位。

(3)偏角法

这种方法适用于距离可以丈量且桥跨较小的桥梁，其工作原理和方法与线路测量中用的偏角法测设曲线完全相同。用光点测距法能更好地提高测设精度。

2.桥梁检测测量

下面以某新建大桥静载试验为例阐述桥梁检测测量方法。

2.1工程概况

该桥全长366.48m，全桥共设一联，主跨为60m+90m+60m预应力混凝土变截面悬浇V形斜腿连续刚结构桥，边跨为逐孔现浇连续桥梁，设有2.0%的纵坡，横桥向设1.5%的双向横坡。

2.2线形测量

线形测量安排在荷载实验的前一天进行，沿桥纵向每5m布置2个测试断面，每个断面在路缘石处各布一点，用红油漆做好标记，以大桥附近104.516m的高程点作为桥面标高的起算点，利用WildN3精密水准仪进行标高测量。每5m测得坡度的最大、最小值见表1，经分析，成桥后的桥面线形符合2.0%的纵坡，满足设计以及相关规范要求。

表1：线形测量每5m坡度最大最小值

2.3静力荷载实验

静载实验采用三轴载重汽车(重约300kN)分级加载，以测试结构挠度、应变与荷载的变化关系以及防止桥梁结构的以外损害。本次检测实验分8个工况三级加载，这里主要介绍涉及测量原理的挠度、水平位移和竖直位移的测量。

实验以前我们按图1所示在桥跨人行道上的两个支座处和L/4、L/2、3L/4处上设置测点，并用红油漆标示，使一跨实验后能及时转入下一跨。利用N3精密水准仪观测，仪器安置在支座所在位置的人行道上，后视点布设在上一跨的另一桥墩上。全部测点在每次加载或卸载后5~10min读数一次，并在结构变位稳定后进入下一级荷载前再读一次。加载读数完毕后要及时计算挠度值，及时通知调度人员，以确定是否进入下一级加载。如果出现超过限值的时候，要和其他测量人员及调度人员进行仔细分析，以确定是大桥本身的原因还是测量手段的原因造成，防止加载过度造成大桥的损伤。

墩台的沉降观测按前述步骤进行，相关操作人员要做好准备，坚守岗位，听从调度人员安排测点的布设不宜过多，但要保证观测质量，一般应有2~3个主要内力或位移控制截面。在检测实践中，挠度测量位置点的布设如图1所示，仪器(图中用黑色实心圆形表示)安置在支座所在位置的桥面上，后视点(图中用黑色实心正方形表示)布设在稳定的位置上，如果条件允许的话，应尽量布置在桥跨以外，以检核仪器是否稳定。图1中空心三角形表示待测点，一般选在结构检测项目的最不利点，如桥跨的两个支座上方和L/4、L/2、3L/4处。

3.4结果与分析

由于受仪器精度和人分辨力的影响，使数值很小的墩台的竖直位移呈现出不规律的很小的变化，说明墩台在竖直方向没有出现明显的位移变化。挠度测量的理论值可根据大桥的设计结构由土木力学方面的知识得到，本大桥90m跨中满载时最大挠度不能超过11mm，60m跨中满载时最大挠度不能超过8mm，40m跨中满载时最大挠度不能超过4.6mm，35m跨中满载时最大挠度不能超过3.8mm，所测值均小于理论值。

所以，由上面的测量和数据分析知，该大桥的挠度、线形、支座的水平位移和垂直位移在设计的理论值之内，满足桥梁检测的行业标准和该桥梁的设计要求。

3结束语

测量方法的使用为公路桥梁施工及检测提供了可靠的数据，直接了解了公路桥梁结构实际的直观的工作状态和实际承载能力，是公路桥梁施工及检测中不可缺少的一部分。近几年来，测量仪器的高精度和智能化为公路桥梁测量中测量结果的精确性和检测效率提供了可靠的保证。

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