淺談鋼拱橋變形監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)的建立

郝澤敏

1 平面基準(zhǔn)的建立

首先我們需要建立變形監(jiān)測的平面基準(zhǔn)，從而通過控制測量的方式，精確確定控制點(diǎn)的空間位置。這里我們主要介紹GPS技術(shù)在這方面的應(yīng)用。

1.1 用GPS技術(shù)建立鋼拱橋變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)

GPS衛(wèi)星定位技術(shù)相比于傳統(tǒng)的測繪作業(yè)方法，具有定位精度高、觀測速度快、控制點(diǎn)間無需通視、全天候作業(yè)等明顯優(yōu)勢，成為當(dāng)今極為重要的監(jiān)測手段之一。

我們在建立平面基準(zhǔn)時(shí)，采用的是GPS靜態(tài)相對定位的方式。靜態(tài)相對定位的觀測值主要是載波相位，采用的模式是精度較高的差分模式，根據(jù)差分觀測量的不同分為單差法、雙差法和三差法三種模式。

1.2 變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)的選點(diǎn)

變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)的選點(diǎn)工作是特別重要的，它不僅僅關(guān)乎觀測過程的進(jìn)展，還直接影響觀測成果的質(zhì)量。考慮到是利用GPS靜態(tài)相對定位的觀測方法來實(shí)施的，應(yīng)嚴(yán)格按照“GPS測量規(guī)范”的規(guī)定，結(jié)合大橋的不同特點(diǎn)進(jìn)行。

1.3 變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)的埋石

選點(diǎn)后的埋石工作也很重要，條件好的地方，埋設(shè)強(qiáng)制對中觀測墩，現(xiàn)場鋼筋混凝土澆筑，并安裝強(qiáng)制對中裝置。條件普通也可以埋設(shè)地面標(biāo)志，用不銹鋼或銅標(biāo)志，刻上“＋”字，觀測時(shí)要特別注意對中整平。通常情況下點(diǎn)位埋設(shè)半年后可以投入使用，要注意點(diǎn)位的保護(hù)工作。

1.4 GPS平面基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測

橋梁GPS平面基準(zhǔn)網(wǎng)的測量一般采用雙頻GPS接收機(jī)，儀器標(biāo)稱精度應(yīng)優(yōu)于±（5mm+2ppm×D）。作業(yè)前應(yīng)對儀器進(jìn)行有關(guān)檢驗(yàn)，合格后方可投入作業(yè)。

由于白天儀器在車輛來回通行的情況下會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，另外車輛也會(huì)對GPS信號(hào)的接受造成影響，所以橋面工作基點(diǎn)的觀測往往安排在夜間作業(yè)，以提高觀測精度。

1.5 變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)網(wǎng)的技術(shù)要求

確定采用GPS定位系統(tǒng)實(shí)施外業(yè)觀測，基準(zhǔn)網(wǎng)在技術(shù)設(shè)計(jì)時(shí)圖形結(jié)構(gòu)應(yīng)較強(qiáng)，其他技術(shù)作業(yè)指標(biāo)按照二等網(wǎng)的精度要求進(jìn)行。

在某些特殊情況下，基準(zhǔn)網(wǎng)個(gè)別短邊長度與其它邊長相差可能比較懸殊，為了滿足變形觀測的精度要求，基準(zhǔn)網(wǎng)邊長相對精度不低于1/12萬、邊長誤差小于±5mm。

2 高程基準(zhǔn)的建立

我們通過精密水準(zhǔn)測量的方式，來建立大型鋼拱橋變形監(jiān)測的高程基準(zhǔn)。如果橋梁兩岸附近均有已知坐標(biāo)的國家一級或二級水準(zhǔn)點(diǎn)，可以直接通過已知水準(zhǔn)點(diǎn)測定其他水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程，無需進(jìn)行跨河傳遞。如果沒有，對于跨河寬度小于2km的鋼拱橋，可以利用測距三角高程法進(jìn)行跨河水準(zhǔn)測量來聯(lián)測兩岸高程；對于跨河寬度大于2km的鋼拱橋，就需要利用橋梁通道進(jìn)行跨河傳遞高程，把江河兩岸聯(lián)系起來，取得兩岸高程的統(tǒng)一。

2.1 變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)網(wǎng)的組成

在大型鋼拱橋的建設(shè)過程中，兩岸布設(shè)了一定數(shù)量的水準(zhǔn)點(diǎn)。將兩岸的水準(zhǔn)點(diǎn)各自構(gòu)成閉合網(wǎng)，對岸的高程通過跨河水準(zhǔn)的方式聯(lián)系起來，這樣就組成了變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)。如果在此高程基準(zhǔn)網(wǎng)的附近存在國家水準(zhǔn)點(diǎn)，可以將其聯(lián)測進(jìn)來，通過平差計(jì)算，提高高程點(diǎn)點(diǎn)位精度。

2.2 變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)的選點(diǎn)埋石

為了便于觀測和使用方便，鋼拱橋變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)一般將岸上的平面基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)納入垂直位移基準(zhǔn)網(wǎng)中，它們一起構(gòu)成大橋垂直位移監(jiān)測的基準(zhǔn)。還應(yīng)在離橋體較近的穩(wěn)定的地方增加深埋水準(zhǔn)點(diǎn)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)，避免設(shè)置在水灘、沼澤、沙土、滑坡和地下水位高的地區(qū)。

水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)有很高的要求，關(guān)系到后期點(diǎn)位的保存適用。除了埋設(shè)要穩(wěn)定之外，對于變形監(jiān)測此類精度要求很高的測量工作來說，最好埋設(shè)混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石。水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志以圓形標(biāo)識(shí)頭頂作為點(diǎn)的精確高程位置，標(biāo)志頭以強(qiáng)度較硬、能防腐蝕的金屬制成。

2.3 高程基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測及精度要求

高程基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測按照“國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范”中的二等技術(shù)規(guī)定執(zhí)行，每公里水準(zhǔn)測量偶然中誤差不超過±1.0mm，每公里水準(zhǔn)測量全中誤差不超過±2.0mm。

對于兩岸的水準(zhǔn)網(wǎng)的測設(shè)要采用精密水準(zhǔn)測量方法，觀測時(shí)可采用高精度的數(shù)字水準(zhǔn)儀。觀測時(shí)按照二等水準(zhǔn)測量規(guī)范進(jìn)行往返測量。注意往返測時(shí)的測站觀測程序，并且最好分別在上午和下午觀測，控制好前后視距及視距差。

3 結(jié)語和展望

在橋梁變形監(jiān)測的過程中，監(jiān)測技術(shù)也得到了很好的發(fā)展。例如GPS空間相對定位技術(shù)在建立變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)方面的運(yùn)用，具備很大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。相對來說，采用常規(guī)方法建立大型橋梁變形監(jiān)測高程基準(zhǔn)的工作量比較大。如果能夠降低影響GPS測高精度的因素，挖掘GPS測高精度的潛力，充分利用GPS定位所求得的高程信息將會(huì)產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效益，GPS定位技術(shù)將會(huì)得到更廣泛的普及和推廣。

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[3]張正祿.工程測量學(xué)第二版[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[4]林宗云，劉宗泉，余文斌.用GPS技術(shù)建立橋梁變形監(jiān)測平面基準(zhǔn)[J].地理空間信息，2005，3（1）.