特大型桥梁运营期间变形监测关键技术研究

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1、国内图书分类号：P258密级：公开国际图书分类号：U528.4西南交通大学研究生学位论文特大型桥梁运营期间变形监测关键技术研究年级2015级姓名张怀阳申请学位级别工程硕士专业测绘工程指导老师刘成龙教授杨雪峰讲师二零一八年五月二十日ClassifiedIndex:P258U.D.C:U528.4SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisResearchonKeyTechnologyofSuper-LargeBridge’sDeformationMonitoringduringOper

2、ationPeriodGrade:2015Candidate:ZhangHuaiyangAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:SurveyingandMappingEngineeringSupervisor:Prof.LiuChenglongLecturer.YangXuefengMay.20,2018西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.针对运营期间特大型桥梁变形监测中的两岸高程基准网联测方法，提出了引桥桥面二等水准测量与主桥索塔

3、间全站仪自由测站同时对向间接高差测量相结合的跨海高程测量方法，并与GPS跨海高程测量结果进行对比，证明了该方法进行两岸高程基准网联测时的可行性与优越性。2.提出运营期特大型桥梁桥墩墩顶水平位移监测方法，该监测方法充分考虑到特大型桥梁结构的特殊性和桥面上工作基点在不同时间内随温度的不同发生较明显位移变化对墩顶水平位移监测成果的影响，通过设计一种特殊的工作基点测量专用装置，实现工作基点GNSS静态测量与全站仪自由测站测量能够同时进行，应用结果表明该监测方法完全可行且能满足监测精度要求。3.提出了一种基于全站仪无棱镜测距模式的运营期海

4、中圆柱形桥墩倾斜监测方法，并通过正交距离最小二乘圆曲线拟合得到桥墩墩柱不同高度圆截面的圆心坐标，最后通过不同高度圆截面圆心坐标的对比或与桥墩墩柱设计中心坐标的对比，可得出桥墩整体的倾斜量与倾斜方向。4.根据最小二乘圆曲线的不同拟合准则，分别对常规最小二乘圆曲线拟合与正交距离最小二乘圆曲线拟合两种数据处理方法进行讨论，并采用两种拟合方法分别对桥墩上的同一组测量点坐标进行数据处理，计算结果表明，正交距离最小二乘拟合方法的数学模型与验后精度要优于常规最小二乘拟合方法。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的

5、成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着我国社会与经济的快速发展，现代桥梁工程建设进程不断加快，桥梁的工程规模也在逐渐变大，与此同时，对桥梁的施工建设与运营维护也提出了更高的要求。尤其在特大型桥梁运营期间，需定期对其进行测量系统维护与变形监测，但考虑到特大桥的桥梁结构特点和运营期桥梁变形监测时的实

6、际测量环境，常规测量方法在外业施测和精度控制方面往往无法满足相关要求，鉴于此，本文根据运营期特大型桥梁现场实际情况和不同的桥梁结构，探讨合理可行的特大桥变形监测方案设计，并进行应用研究。因此，本文的主要研究内容包括以下几点：第一，针对运营期特大型桥梁变形监测需要联测两岸高程基准的实际要求，探讨采用引桥桥面二等水准测量与主桥索塔间全站仪同时对向间接高差测量相结合的两岸高程基准网联测新方法，并对其可行性和精度情况进行分析。第二，特大型海中桥墩变形监测部位往往远离两岸的基准控制点，为此需要在监测部位附近的桥面上布设工作基点，而桥面上的

7、工作基点易受桥体温度影响导致其点位不稳定，为此需要研究如何实现工作基点与岸上基准点联测和利用工作基点对结构物进行变形监测这两项测量工作同时进行，并设计配套的测量装置，从而避免工作基点位移变化对海中桥墩变形监测的影响。第三，为实现海中桥墩墩顶的水平位移监测，同时顾及运营期桥墩墩顶被桥面覆盖和监测部位周边场地窄小等实际测量条件，探讨利用桥面上工作基点和全站仪自由测站边角交会测量方法进行桥墩墩顶水平位移监测的可行性及其精度情况。第四，为对海中桥墩进行倾斜监测，同时也顾及运营期海中桥墩周边场地窄小等实际测量条件，探讨利用桥面上工作基点和

8、基于全站仪无棱镜测距模式的极坐标测量方法进行桥墩倾斜度测量的可行性及其精度情况，并重点研究测量点坐标数据的处理与分析方法。对上述各测量工作的技术方案进行设计，并应用在杭州湾某跨海大桥运营期间的相关变形监测实际工作中，通过对实际监测结果的总结分析，证明了本文研究结