《橋梁工程變形監(jiān)測》課件

變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測

2024/4/11建筑精選課件變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測2024/3/3主要內(nèi)容概述橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測橋梁撓度觀測橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷

第十章橋梁工程變形監(jiān)測2024/4/12建筑精選課件主要內(nèi)容概述第十章橋梁工程變形監(jiān)測2024/3/312建筑§1概述

變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測

2024/4/13建筑精選課件§1概述變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測20目的與意義

橋梁變形觀測是橋梁運(yùn)營期養(yǎng)護(hù)的重要內(nèi)容，對橋梁的健康診斷和安全運(yùn)營有著重要的意義。成橋后的結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別和確認(rèn)，橋梁運(yùn)營過程中的損傷檢測、預(yù)警及適時(shí)維修制度的建立，有助于從根本上消除隱患及避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。運(yùn)營中的橋梁結(jié)構(gòu)及其環(huán)境所獲得的信息不僅是理論研究和實(shí)驗(yàn)室調(diào)查的補(bǔ)充，而且可以提供有關(guān)結(jié)構(gòu)行為與環(huán)境規(guī)律的最真實(shí)的信息。橋梁安全監(jiān)測帶來的將不僅是監(jiān)測系統(tǒng)和對某特定橋梁設(shè)計(jì)的反思，它還可能并應(yīng)該成為橋梁研究的“現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)室”。第1節(jié)概述2024/4/14建筑精選課件目的與意義橋梁的變形

橋梁變形按其類型可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形;靜態(tài)變形是指變形觀測的結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形值，它是時(shí)間的函數(shù)。動(dòng)態(tài)變形是指在外力影響下而產(chǎn)生的變形，它是表示橋梁在某個(gè)時(shí)刻的瞬時(shí)變形，是以外力為函數(shù)來表示的對于時(shí)間的變化。橋梁墩臺的變形一般來說是靜態(tài)變形，而橋梁結(jié)構(gòu)的撓度變形則是動(dòng)態(tài)變形。第1節(jié)概述2024/4/15建筑精選課件橋梁的變形橋梁變形按其類型可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形;第1節(jié)橋梁墩臺變形觀測橋梁墩臺的變形觀測主要包括兩方面：墩臺的垂直位移觀測。主要包括墩臺特征位置的垂直位移和沿橋軸線方向（或垂直于橋軸線方向）的傾斜觀測。墩臺的水平位移觀測。其中各墩臺在上、下游的水平位移觀測稱為橫向位移觀測；各墩臺沿橋軸線方向的水平位移觀測稱為縱向位移觀測。兩者中，以橫向位移觀測更為重要。第1節(jié)概述2024/4/16建筑精選課件橋梁墩臺變形觀測橋梁墩臺的變形觀測主要包括兩方面：第1節(jié)概塔柱變形觀測（1）塔柱頂部水平位移監(jiān)測；（2）塔柱整體傾斜觀測；（3）塔柱周日變形觀測；（4）塔柱體撓度觀測；（5）塔柱體伸縮量觀測。第1節(jié)概述2024/4/17建筑精選課件塔柱變形觀測（1）塔柱頂部水平位移監(jiān)測；第1節(jié)概述2024橋面撓度觀測橋面撓度是指橋面沿軸線的垂直位移情況。橋面在外界荷載的作用下將發(fā)生變形，使橋梁的實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形產(chǎn)生差異，從而影響橋梁的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。過大的橋面線形變化不但影響行車的安全，而且對橋梁的使用壽命有直接的影響。第1節(jié)概述2024/4/18建筑精選課件橋面撓度觀測橋面撓度是指橋面沿軸線的垂直位移情況。第1節(jié)概橋面水平位移觀測橋面水平位移主要是指垂直于橋軸線方向的水平位移。橋梁水平位移主要由基礎(chǔ)的位移、傾斜以及外界荷載（風(fēng)、日照、車輛等）等引起，對于大跨徑的斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載可使橋面產(chǎn)生大幅度的擺動(dòng)，這對橋梁的安全運(yùn)營十分不利。第1節(jié)概述2024/4/19建筑精選課件橋面水平位移觀測橋面水平位移主要是指垂直于橋軸線方向的水平位垂直位移監(jiān)測方法

精密水準(zhǔn)測量三角高程測量液體靜力水準(zhǔn)測量壓力測量法GPS測量第1節(jié)概述2024/4/110建筑精選課件垂直位移監(jiān)測方法精密水準(zhǔn)測量第1節(jié)概述2024/3/3水平位移監(jiān)測方法三角測量法交會(huì)法導(dǎo)線測量法基準(zhǔn)線法測小角法GPS觀測專用方法第1節(jié)概述2024/4/111建筑精選課件水平位移監(jiān)測方法三角測量法第1節(jié)概述2024/3/311撓度觀測方法懸錘法精密水準(zhǔn)法全站儀觀測法GPS觀測法靜力水準(zhǔn)觀測法測斜儀觀測法攝影測量法專用撓度儀觀測法第1節(jié)概述2024/4/112建筑精選課件撓度觀測方法懸錘法第1節(jié)概述2024/3/3112建筑精§2橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測

變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測

2024/4/113建筑精選課件§2橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工概述橋梁垂直位移觀測主要研究橋梁墩臺空間位置在垂直方向上的變化。觀測建筑物垂直位移的方法有多種，如：精密水準(zhǔn)測量、連通管測量、GPS測量等;各種方法都有其自身的特點(diǎn)，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)和要求靈活應(yīng)用。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測2024/4/114建筑精選課件概述橋梁垂直位移觀測主要研究橋梁墩臺空間位置在垂直方向上的變基點(diǎn)網(wǎng)的布設(shè)為了觀測墩臺的垂直位移，需建立變形監(jiān)測基點(diǎn)網(wǎng)，基點(diǎn)網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)組成?；鶞?zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡量選在橋梁承壓區(qū)之外，但又不宜離橋梁墩臺太遠(yuǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)需成組埋設(shè)，以便相互檢核。工作基點(diǎn)一般選在橋臺或其附近，以便于觀測布設(shè)在橋梁墩臺上的觀測點(diǎn)，測定各橋墩相對于橋臺的變形。而工作基點(diǎn)的垂直變形可由基準(zhǔn)點(diǎn)測定，以求得觀測點(diǎn)相對于穩(wěn)定點(diǎn)的絕對變形。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測2024/4/115建筑精選課件基點(diǎn)網(wǎng)的布設(shè)為了觀測墩臺的垂直位移，需建立變形監(jiān)測基點(diǎn)網(wǎng)，基觀測點(diǎn)的布設(shè)在布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循既要均勻又要有重點(diǎn)的原則。均勻布設(shè)是指在每個(gè)墩臺上都要布設(shè)觀測點(diǎn)，以便全面判斷橋梁的穩(wěn)定性；重點(diǎn)布設(shè)是指對那些受力不均勻、地基基礎(chǔ)不良或結(jié)構(gòu)的重要部分，應(yīng)加密觀測點(diǎn)，主橋橋墩尤應(yīng)如此。主橋墩臺上的觀測點(diǎn)，應(yīng)在墩臺頂面的上下游兩端的適宜位置處各埋設(shè)一點(diǎn)，以便研究墩臺的沉降和不均勻沉陷（即傾斜變形）。第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測2024/4/116建筑精選課件觀測點(diǎn)的布設(shè)在布設(shè)監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，應(yīng)遵循既要均勻又要有重點(diǎn)的原則。垂直位移觀測所謂垂直位移觀測，就是定期地測量布設(shè)在橋墩臺上的觀測點(diǎn)相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，以求得觀測點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)期觀測點(diǎn)的高程加以比較，得出墩臺的垂直位移值。監(jiān)測點(diǎn)的觀測一般應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況布設(shè)成附合路線或閉合路線。觀測點(diǎn)觀測包括引橋觀測點(diǎn)觀測和水中橋墩觀測點(diǎn)的觀測。由于引橋觀測點(diǎn)是在岸上，其施測方法與一般水準(zhǔn)測量方法相同。

第2節(jié)橋梁基礎(chǔ)垂直位移監(jiān)測2024/4/117建筑精選課件垂直位移觀測所謂垂直位移觀測，就是定期地測量布設(shè)在橋墩臺上的§3橋梁撓度觀測變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測

2024/4/118建筑精選課件§3橋梁撓度觀測變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測索塔撓度觀測索塔的撓度是指索塔在高程方向上索塔各點(diǎn)的水平位移分布情況，它包括橋軸線方向的水平位移和垂直于橋軸線方向的水平位移。索塔產(chǎn)生撓度變形的原因主要有三個(gè)方面：（1）由于索塔兩側(cè)的拉力不等，而使索塔在順橋向產(chǎn)生撓度變形；（2）由于索塔受風(fēng)力、日照等外界環(huán)境因素的影響，而產(chǎn)生撓度變形；（3）由于設(shè)計(jì)與施工的不合理性，而使索塔產(chǎn)生額外的變形。第3節(jié)橋梁撓度觀測2024/4/119建筑精選課件索塔撓度觀測索塔的撓度是指索塔在高程方向上索塔各點(diǎn)的水平位移索塔撓度觀測的目的(1)在索塔建設(shè)過程中，隨著索塔高度的增加，撓度變形的幅度也急劇增大。只有準(zhǔn)確地掌握索塔擺動(dòng)和扭轉(zhuǎn)的規(guī)律，才能有效地指導(dǎo)施工和相應(yīng)的施工測量工作。(2)在大橋鋼箱梁吊裝過程中，由于施工原因，致使索塔兩側(cè)受力不平衡，從而使索塔在順橋向產(chǎn)生一定的偏移。這種偏移有時(shí)可達(dá)幾十厘米。為了將這種變形限制在一定范圍內(nèi)，不致于使其危及索塔安全，需對此變形進(jìn)行觀測。(3)為了延長橋梁的使用壽命，驗(yàn)證工程設(shè)計(jì)與施工的效果，并為科學(xué)研究提供資料，應(yīng)該對橋梁進(jìn)行變形觀測。第3節(jié)橋梁撓度觀測2024/4/120建筑精選課件索塔撓度觀測的目的(1)在索塔建設(shè)過程中，隨著索塔高度的增索塔撓度觀測常用方法交會(huì)法（測角、測邊、邊角交會(huì)）；全站儀極坐標(biāo)法；天頂距測量法；傾斜儀法;垂線法。第3節(jié)橋梁撓度觀測2024/4/121建筑精選課件索塔撓度觀測常用方法交會(huì)法（測角、測邊、邊角交會(huì)）；第3節(jié)主梁撓度觀測主梁的撓度變形是主梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)改變最靈敏、最精確的反映，因此，對主梁進(jìn)行撓度監(jiān)測能夠更為準(zhǔn)確地把握主梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力狀態(tài)的改變。部分的結(jié)構(gòu)損傷也將導(dǎo)致主梁撓度情況的異常，通過對主梁撓度的監(jiān)測也可識別出這些損傷來。通過撓度監(jiān)測可以達(dá)到以下目的：①修正結(jié)構(gòu)內(nèi)力反演的結(jié)果，確保內(nèi)力狀態(tài)的識別精度；②進(jìn)行基于剛度變化的損傷識別。主梁撓度觀測的主要方法有：水準(zhǔn)測量法、全站儀測量法、專用撓度儀測量法、動(dòng)態(tài)GPS測量法、液體靜力水準(zhǔn)測量法、連通管測壓法等。第3節(jié)橋梁撓度觀測2024/4/122建筑精選課件主梁撓度觀測主梁的撓度變形是主梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)改變最靈敏、最精確的§4橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷

變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程變形監(jiān)測

2024/4/123建筑精選課件§4橋梁結(jié)構(gòu)的健康診斷變形監(jiān)測與變形分析第十章橋梁工程健康診斷理論的發(fā)展

目前，橋梁健康診斷理論的研究主要集中于結(jié)構(gòu)整體性評估和損傷識別。結(jié)構(gòu)狀態(tài)反演和損傷識別是健康診斷的核心。其目的是建立一個(gè)與橋梁安全監(jiān)測系統(tǒng)適配的結(jié)構(gòu)狀態(tài)識別系統(tǒng)，能根據(jù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)與信號，應(yīng)用結(jié)構(gòu)識別理論和損傷識別方法反演出橋梁的工作狀態(tài)、或識別出可能的結(jié)構(gòu)損傷及其程度。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/124建筑精選課件健康診斷理論的發(fā)展目前，橋梁健康診斷理論的研究主要集中于結(jié)研究內(nèi)容（1）建立橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)檢測模態(tài)參數(shù)識別方法；（2）建立基于橋梁結(jié)構(gòu)的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型和結(jié)構(gòu)分析的損傷分級識別策略；（3）研究各種結(jié)構(gòu)損傷參數(shù)識別方法，優(yōu)選及改造合適的方法應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測和損傷識別；（4）通過實(shí)體模型試驗(yàn)，對所選損傷識別方法及軟件進(jìn)行實(shí)測對比、驗(yàn)證、優(yōu)選；（5）通過結(jié)構(gòu)損傷檢測分析方法研究，建立結(jié)構(gòu)損傷報(bào)警系統(tǒng)，以便給橋梁管理部門進(jìn)行人工探傷確認(rèn)及維護(hù)提供方向性的指引。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/125建筑精選課件研究內(nèi)容（1）建立橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)檢測模態(tài)參數(shù)識別方法；第4節(jié)輔助決策系統(tǒng)的發(fā)展橋梁輔助決策系統(tǒng)可以使橋梁管理維護(hù)由被動(dòng)和盲目走向主動(dòng)和目標(biāo)明確；在監(jiān)測系統(tǒng)和評估系統(tǒng)的幫助下，可以清楚的了解橋梁主要構(gòu)件的狀態(tài)；在準(zhǔn)確的橋梁結(jié)構(gòu)模型及其結(jié)構(gòu)響應(yīng)模擬分析的基礎(chǔ)上，可以預(yù)測結(jié)構(gòu)在各種可能工況下的反應(yīng)、極限荷載和失效路徑；就可以有針對性的對相關(guān)橋梁構(gòu)件進(jìn)行預(yù)測性或保護(hù)性的維護(hù)以防患未然。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/126建筑精選課件輔助決策系統(tǒng)的發(fā)展橋梁輔助決策系統(tǒng)可以使橋梁管理維護(hù)由被動(dòng)和存在的主要問題（1）（1）系統(tǒng)在應(yīng)用程序模式上過于固定，采用模塊化的設(shè)計(jì)思想，程序的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)流程是固定的，各模塊之間的調(diào)用順序也是一成不變的，由于當(dāng)代先進(jìn)開發(fā)技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對橋梁安全監(jiān)控系統(tǒng)的要求也不斷的提高，如果采用這種應(yīng)用模式，不利于系統(tǒng)功能的添加和更新。系統(tǒng)缺乏良好的開放性和兼容性。（2）監(jiān)測內(nèi)容不全面，不足以反映橋梁的整體特性，監(jiān)測系統(tǒng)并沒有實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不足，無法系統(tǒng)的分析和處理數(shù)據(jù)為輔助決策系統(tǒng)服務(wù)。（3）橋梁監(jiān)測模型理論尚不成熟，用于監(jiān)控橋梁的模型一般都借鑒于大壩或其他方面應(yīng)用比較成功的模型，顯然不能準(zhǔn)確的監(jiān)控橋梁的運(yùn)營狀態(tài)，必須根據(jù)建模理論和經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合工程實(shí)際來確定真正適合其系統(tǒng)本身的模型。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/127建筑精選課件存在的主要問題（1）（1）系統(tǒng)在應(yīng)用程序模式上過于固定，采（4）對橋梁缺損狀態(tài)的評價(jià)缺乏統(tǒng)一有效的綜合性指標(biāo)，難以反映個(gè)別構(gòu)件的缺損及嚴(yán)重程度對整個(gè)橋梁的影響。（5）結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的復(fù)雜性，增加了系統(tǒng)評估的難度。橋梁是由多種材料、不同結(jié)構(gòu)組合的大型綜合系統(tǒng)，系統(tǒng)中各個(gè)成分應(yīng)力狀態(tài)易損性不一，剛度、動(dòng)力特性相差很大，很難用單一的標(biāo)準(zhǔn)評判得到預(yù)期的效果。（6）已開發(fā)的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到突發(fā)事件（如撞橋）時(shí)如何從監(jiān)測系統(tǒng)獲得實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)中迅速評估結(jié)構(gòu)的重大損傷情況和整體工作狀態(tài)，從而無法作出快速合理的決策和響應(yīng)。存在的主要問題（2）第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/128建筑精選課件（4）對橋梁缺損狀態(tài)的評價(jià)缺乏統(tǒng)一有效的綜合性指標(biāo)，難以反系統(tǒng)主要功能（1）異常測值檢查。利用異常值分析準(zhǔn)則（時(shí)空評判準(zhǔn)則、模型評判準(zhǔn)則、監(jiān)控指標(biāo)評判準(zhǔn)則等）對實(shí)測值進(jìn)行檢查。（2）結(jié)構(gòu)異常成因分析。排除由觀測因素引起的異常情況須進(jìn)行物理成因分析，其中包括外因分析、內(nèi)因分析，該分析過程需要調(diào)用結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算結(jié)果。（3）綜合評判。經(jīng)上述分析還未得到結(jié)論時(shí)則進(jìn)入綜合評判處理，根據(jù)能正確反映橋梁安全運(yùn)行基本要求的準(zhǔn)則，利用正確的評判方法得出可用的評判結(jié)果。（4）結(jié)構(gòu)異常程度以及技術(shù)報(bào)警級別的確定。當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，需確定異常程度并調(diào)用輔助決策系統(tǒng)做出相應(yīng)級別的報(bào)警。第4節(jié)結(jié)構(gòu)的健康診斷2024/4/129建筑精選課件系統(tǒng)