总第124期 公路与汽运Hi g h wa y s& Au t o mo t i v e App l i c a t i o n s 数字水准仪在 桥梁施工监测中的应 用 张登攀 ,赵建三 , 唐 平英 ( 长 沙理工大 学 公路 工程 学院,湖南 长沙 4 1 0 0 7 6 ) 摘要:数字水准仪是 1 0多年前 国外 开发研 制的先进 仪器, 目前 没有得到普遍应用 .文 中通 过雅瑶立交主 桥施工监 测 实践 和专项试验,对数字水 准仪使用中的一些技 术 问题 进行了探 析,并总结了数 字水准仅使用 注意事项, 为推广数字水 准仪 的应 用提供 参考. 关键词:桥 梁 ;挠 度 ;施 工 监控 ;数字水准仪 中图分类号:U4 4 6 . 2 文献标识码:B文章编号:167l一2668(2008)01—01ll—O2变形监 测是 桥 梁施 工监控的核心内容 之一,全程控制 效果 的评 价、分析产 生偏差 原因、对施 工 过程 进行 调整 、 施 工控 制 计算 修正 和预测都是建 立 在所 采集 的监 测数 据基础之上.因 此,监测实施 是 否真 正 到位 、 采集 的数 据是否准确 非 常重 要 .若 采用不精确的监 测数据,对后续的施 工控制会产生误 导.而主梁挠 度影 响 因素多 , 控 制难 度大,同时也 是实 现理想线形 的 主控指 标,所以挠 度监 测是 重点 . 挠度 监测外业 是 一项 比较 艰苦的工 作,且工作量非 常大 .雅 瑶立 交主桥 边跨 合龙 时每个 工 况需 测量的监 测点 为440个 , 快速 、 准确 完成 这些 监 测点 的 高程 测量具 有重 要 现实意 义 .数 字水 准仪 作 为一种 先进 的高程 测量 仪器,它具有精 度高、读数客观、效率高 和测量 数据 便于实现 内、 外业一体化等许 多优 点,在不 久 的将 来可望取代光学水 准测量仪器.数 字水准 仪是 l 0多 年前 国外 开发研 制 的新型 仪器 , 其原理和 特性所 决定 的仪器 结构 方面 的问题逐 渐暴 露 出来 , 若 在使用 中对 这些 问题 重视 不够 , 就会 使观 测 数据 的精 度减弱 或 出现较 大 的偏 差.1数字水准仪简介数字水准 仪 是在 自动安 平水 准仪 的基础 上发 展起来的 , 它采用 条码标尺,标尺采 用随机条形码,望远镜 照准 标尺 调焦 后,探测器将采 集到的标 尺 编码 的光信号转换成电信号 , 再与仪器 内部存储的标尺 码信号进行 比较 , 如两信号相同, 则读数 可以确定. 数 字水 准仪 数据 采集系统 是 以单 片机为核心 , 计数 器作 为 同步控 制器 , 控制A/ D 转 换器 对CCD的输 出信 号定 时采样 .系统 采用等间隔、多周期 采样的方法 实现低 速A/ D转换 器对 高分 辨率线 阵CCD输 出信 号 的数 据 采集 , 并将 采集 数据通过串口传 给微 机 .微机系统采用 数字滤波、 边缘检测等数字 图像 处理 技术 对 采集数 据 进行 处理 , 提取 条 码边 缘,再根 据几 何光 学 物象 比的关 系,求出视距 和 视线 高读 数.系统 应用 程序 采用 模块化程序设计,一般包括数据采集 程序 模块 、 数 据通讯 程 序模 块、数字滤波 程序 模块、边缘检测 和条码 识 别程 序模 块、视距 和视线 高计算程序 模块.另 外,在仪器内固化 了一 些用户应用 程序 , 如平 差、高差 ( 高程 ) 放样、仪器检校 等.与传统 仪器 相比, 数 字水 准仪 具有以下特 点:精度高、读数 误差 小,不存 在误 读、误记问题 , 没有 人为读数 误差,视线高 和视 距读数都是采用 大量 条码分划图像 经处 理后 取平均得出, 减小了标 尺分 划误差的影 响;速度 快、效率高 , 人工完成 照准 和调 焦后按键就 可以自动读 数、记录,数据 可直 接传 输 到计算 机 进行后 处理,可实 现内、外业 一 体化 , 省去了报 数、听记、现场 计算 , 减轻了劳 动 强度 . 2 试验研究雅瑶立交主桥上部结构为55.5Yn+ 9 5 Y n + 5 5 . 5 Y n三跨 变截 面预 应力砼 连 续箱 梁,采用挂篮 悬 臂现 浇 法施工 .测 试结 果表明,检验 合格的数 字水准仪 可 以满足 国家 一、二等水准测量的要 求 .本 桥在前8个 悬臂 梁段 施工 的挠 度监测一 直采用SOK— KI A S DL 3 0 M 数字水准仪,配备BAS 5 5标尺.该 标 尺全 长5.0rn(5节 ) , 正 面是 RAB码,背面是 数字分划 .同截 面各监 测 点变形 协 调分 析与 计算 理论 值相比,所采 集 的数据 表现的趋势 正确 、 精 度高 .水 准基 点 复核 时,采用往 返 测量 , 达 到二 等水 准测 量的要求 .2 l号墩 第 9个 梁段浇注 砼后的挠度监测数据出现 异常,采用SOKK I A B 1精密光学水准仪对该工 况所 有监 测点高程 重新进行测量,所获数据正维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书,写论文,编预算,提供单位资质,进行投标攻关,联合投标 020-31334179 赵先生,全国 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业,帮您投标,代您操盘 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关,操盘 1 1 2 公与汽运第1 期Highways&A u t o m o t i v e A p p l i c a t i o n s 2 0 0 印8牟'月常.初 步分析 S O KKI A S D L 3 0 M 数字 水准仪所测数据异常的原因是 : 施工到第 9个梁段时 , 悬臂长度 已达 3 4 . 5 r n , 箱梁 内的光线 昏暗.新建桥梁与既有 老桥最 大 间距 4 . 5 r n , 而且 下穿广佛(广州一 佛山) 高速公路匝道高架桥 , 上跨广佛高速公路 , 行车密度 很大,随着箱 梁悬 臂 的增长 , 由行驶 车辆 带来 的振动 越 来越 明显 .光线 昏暗和测点 抖动 可能是 导致 数据 异常的主要原因. 在全 桥所有 悬臂 梁段 完成后 , 边跨 尚未合 龙,为了探 讨数字 水准 仪在 箱梁 内部这样 的 现场环 境下 其 测量 数据 的可靠 性,在工地 进行 了现场试 验.2.1试验方案 试验 地点 选在20号 桥 墩江 夏 岸箱 梁 内部 . 以6、8、10、12号截 面上 已布 置 的挠度 监测 点为试验 测点,视距分 别为9rn、18rn、26rn、35rn左 右,共8个 试验测点.上 午约7:O0开 始施测.SOKK I A S D L 3 0 M 数 字水 准仪 安置 在 3号 梁段 附近,梁的悬 臂长度很短 , 仪器本身受振动影响相对很小 , 测量模 式设 置为均 值测 量(3次 ) .B AS 5 5标 尺立 在试 验测 点上并用 绳子固定 . 调平 仪器后 开机,菜单模 式选取 " E l v e " 项,输入后视点高程后测量后视点 , 选取" Y e s " 确认点号 、 属 性和测量值, 仪器将测量结果记入 内存并显示可记 录点 数;然后测量前视点,仪器 计算前视点高程z并显 示,选取"Ye s " 确认点号、属性和测量值 , 仪器将测量 结果 记入 内存 .在 每个试 验测点 上连 续读数 2 O次,第一 次读 数后 不再 调焦、不再转动 仪器,只触 发测量 按键 .每个 试验测点的测量尽 量在10mi n 内完成' , 最大 限度 地减 小温度对 变形的影 响 .箱 梁 内部安装 3个千瓦白炽 灯,但有的试 验测点上仍 需手电筒 照明标 尺 .测点标 记 如图 1 所示.水水准准尺尺蹇图1试验现场示慝图2.2试验数 据统 计分 析结 果( 见表 1 ) 2 . 3 试 验结论 由表 1 可知,当视距 较短 时,读数 变化值 和读 数 无法 进行 的次 数 均较 少 .随着 视距 的增 大,读数变化值和读数无 法 进行 的次 数明显 增多 .这 时箱梁 悬表1试验数据统计分析注:高差 ( 读数变化值) 的计算 以第一 次读 数为基准 臂 长度大 , 行 车振 动影 响也 较大,同样 的光源,距离越远光 亮 度越 低 .本 试验 是在工地进行的,试验条件不是 很严 格,与仪 器 检定 单位在检测仪器时的试验条件 不同,误差 数值 比检 定单 位 的检测 结果 偏大,所得试 验数 据在 量化 上可能不是非常准 确,但所反映的趋 势 与很 多 检定单 位 的试验结 果相同.所 以在 地铁 、 隧道 、 大坝 内部和 桥梁 箱梁 内使 用数 字水 准仅 测量 时应 慎重 . 3 数字水准仪使用注意事项1)在 光线 正常情 况下 , 最 佳视线 长 度在 5 0 " - - - 6 0 m; 在 光线较 弱 的情况 下,视线 不宜 超过 3 5 m. 2 )对 数字 水准仪也应 像光学水准仪一样仔细调焦,在做精 密水 准测 量时,同一测 站应 避免 2次调 焦,若近距离前后视距不等引起成像模糊 , 应移动仪 器或 标尺,避免2次调焦 . 3 )使用数字水准仪时 , 对标尺照明的要求 比普 通水 准仪 高,在光线 不足的环境中测 量要配备 良好 的照 明设 备,标尺照 明度太 大、太小 或 尺面 上光 线不 均匀 均会 产生较 大误 差,避免在 正 午或 黄 昏测量 . 4 )在 长途 搬运 或使用 一段时间后 , 应全面检 测仪器.5)测量时 , 标尺的尺面要保持 洁净 , RAB码刻 画清 晰.RAB码刻画局 部损坏时,应及时更换标尺.标 尺与仪 器配 套使 用,各厂家标 尺 的编码 不同,条码 图案 也不 同,不能互 换使 用.6)野外 观测 时,视场内尽量 避免 标尺 被遮 挡.7)一般是通过控制视线高来考虑大气折光 的 影响 , 目前对 于数字水准仪的视线高限差没有规定 , 可参照光学 水准 仪 的标 准,取0.65rrl.8)野外采集的原始数据传输到计算机后 , 首先 应 通过 打印机 原版 输出,并做 好电子文档 的备份 . 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书,写论文,编预算,提供单位资质,进行投标攻关,联合投标 020-31334179 赵先生,全国 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业,帮您投标,代您操盘 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关,操盘 总第 1 2 4 期公路与汽运Highwa ys A u t o mo t i v e Appl i c at i o n s 1 l 3 既有钢筋砼刚架 拱桥病害分 析 与加 固措 施赫中营,王 根会.(1.河南理工大学土木工程学院,河 南 焦作 4 5 4 0 0 0 ;2 . 兰州 交通 大学土木工程学院 , 甘肃兰州730070)摘要:介绍 了既有钢筋砼 刚架拱桥 目前 常见的病 害, 分析 了各种病害原 因; 提出了钢筋砼 刚 架拱 桥 的加 固 维修 方法,给出了粘 贴钢板加固主拱片的设 计计算公式和承载能力计算公式,并用工程 实例 验证了维修 加固方法的可行性.关键词:桥 梁 ;刚 架拱 桥 ;病 害机 理 ;粘 贴钢板加固;承 载力中图分 类号:U4 4 8 . 2 2 文献 标识 码:A文章编号:1671—2 6 6 8 ( 2 0 0 8 ) O 1 一O113一O4刚架拱 桥是 在双 曲拱 桥、桁架 拱桥 、 肋拱 桥 和斜 腿 刚构桥 的基础 上,结合我国拱 桥的特点 及无支架施工经验 而发展 起来 的新 桥型 .主结构 由拱 肋构 成主拱,拱上 建筑采 取斜 腿 刚构 的形式 , 刚 架拱 桥是 拱 与斜 腿刚构 的复合 结构.与 同跨 径、同荷 载标准的其他 桥型相 比, 刚架 拱桥的上部构 造砼用量和钢筋用量 都较少 , 对下 部构造和地 基承 载力 的要 求 相对 较低,也容许 桥 台发 生适量的位 移,施工 方便 , 施工 方法也较 多 .因此 , 刚架拱桥得到了广泛 采用.但 由于设 计、施工经验 上的不足 及使用中存 在超 载现 象,部分 刚架 拱桥 产生多种病害,因此,对既有钢筋 砼 刚架拱 桥 的加 固措施 进行 探讨 有重 要意 义.1既有钢筋砼刚架拱 桥 的病 害及原因分 析1.1刚架拱 桥 的主要 病害 现有 刚架拱桥的运 营时间相 对较短,病害主要表现为拱顶 下沉和裂缝 .钢 筋砼 刚架 拱桥 最容 易出现裂缝 的主要 部位 : ① 主拱 片 实腹 段跨中;②主拱 片的弦杆 跨中;③边弦杆支座处;④大小节点处;⑤横系梁 跨中;⑥微弯板 跨中. 另外,由于钢 筋砼 刚架拱桥都 采用预制拼装 施工,所以接 头破 损也 是刚 架拱 桥 的常见病 害 之一 . 1 . 2 刚架 拱桥 的病 害原 因分 析刚架拱 桥各 种病 害 的产生 原 因很 多,设计、施工4结语 篓:在从雅瑶 立交 主桥 8个 多月 的监 测实 践和试 验结果可得 出 如下 结论 : 1 )本 桥施工 监测 中,采用 数字 水 准仪 进行9次 水准基 点高 程复核 , 往 返测 量,均达 到二 等水 准测 量 要求 , 说 明采用 数字 水 准仪 可进 行高 精度水 准测 量.2)在有 振动 等测 量环 境较 差时,选用 数 字水 准仪进行测 量应慎 重 .在地 铁、隧道 、 大坝内部 和 桥梁 箱梁 内使用 数 字水 准仪 测量 时,应重视 振动 、 光线昏暗和光照不均匀的影响 , 此时仪器虽然能正常读数 , 但数 据可靠 性一 般 比较 低.3)使 用数 字水 准仪 进行 高 程测 量,外业 效率比使用 光学水 准仪 高2~3倍.不同 厂家生 产 的仪 器 在原 理和 使用要 求 方面存 在一 定的差 异,所以在 使用中应 充分考虑不同仪器 的特点和 性能 以及 实践中积 累 的经 验,并采取相应 参考 文献 : i - 1 ] 向中富. 桥梁施工控 制技 术[ M] . 北京 : 人 民交 通 出版 社,2003.[2]彭东黎 , 余钱 华,杨胜. 大跨 高墩连续 剐 构桥施 工期 主梁 变形监测I - J ] . 公路与汽运 , 2 0 0 6 ( 1 ) . [ 3 ] 宋增荣 , 伍洁. 工程测量 中应注意的 事项 [ J ] . 公路与 汽运,2003(2).[4]王永 尚,李以赫 , 肖学年 , 等. 数 字水准仪的试验 结果及 其分析[ J ] .测绘通报 , 2 0 0 2 ( 4 ) . [ 5 ] 郑国才 , 高俊强 , 刘 三枝 , 等. 数 字水准仪的测量原 理及测试精度分析 [ J ] . 南京工业大学学报 , 2 0 0 6 , 2 8 ( 4 ) . [ 6 ] G B / T1 2 8 9 7 ~2 0 0 6 , 国家一 、 二等水准测量 规范[ s ] . [ 7 ] 王明善 , 李明, 兰启 贵. 数字 水准 仪使用 中的 几个 问题[ J ] . 四川测绘 , 2 0 0 1 , 2 4 ( 3 ) . 收稿日期 : 2 0 0 7 —0 9 —1 2 维普资讯 http://www.cqvip.com 专业编写标书,写论文,编预算,提供单位资质,进行投标攻关,联合投标 020-31334179 赵先生,全国 标书网 biaoshu.com 长年提供上百家企业,帮您投标,代您操盘 赵先生 标书网 biaoshu.com 投标 攻关,操盘