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[摘 要]桥梁扰度是桥梁质量鉴定和健康评估的重要考核指标，它直接反应桥梁的机构刚性、承载能力、整体稳定性和抗震能力。在分析桥梁安全事故的基础上，分别介绍悬锤法、GPS法等四种桥梁扰度测量方法，为保证桥梁质量和健康状态评估提供技术支撑。
[关键词]桥梁；扰度；GPS；全站仪
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0363-01
0.前言
桥梁是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物，它是交通运输系统的重要组成部分，其性能好坏直接关系到国家交通运输的安全性和可靠性。 近年来，由于桥梁在设计、施工及养护阶段的技术不足，导致很多因桥梁坍塌引起的灾难性事故。1994年10月21日，竣工通车15年的韩国首尔圣水大桥，随着一声巨响，一块长达48米的桥板从大桥中段落入江中，6辆汽车包括1辆载满学生及上班族的巴士和1辆载满警员前往庆祝会场地的客货车跌进汉江，导致 32人死亡，17人受重伤。2010年1月3日下午14时20分，昆明新机场建设工地航展区A三标东引桥工人在浇灌混凝土过程中，有一段支撑体系失稳造成垮塌，事发时，桥梁已浇灌到八米高，浇灌工作臨近结束。事故造成7人死亡，8人重伤，26人轻伤。
桥梁是交通运输的重要枢纽，如果发生桥梁坍塌，则交通运输被迫中断，并且修复时间较长，将会给社会带来人员伤亡及巨大的经济损失。目前大规模的较量建设工作已经结束，桥梁的后期养护、维修和改造将是当今工作的重点。影响桥梁安全性能的因素很多，挠度测量是众多桥梁安全状况评价因素的重要内容，它可以直接反映出桥梁的整体刚度。根据桥梁扰度测量结果中，可以得到桥梁的冲击系数及桥梁扰度的周期性变化规律，进而判断桥梁的运行状态是否安全。为了保证桥梁的安全运行和行车的舒适，对桥梁的挠度测量技术提出了更高的要求。可见开展桥梁扰度测量技术的研究对于保证桥梁质量，及时排除交通事故的安全隐患，保证人民生命财产安全和社会稳定具有十分重要的意义。
1.桥梁扰度
桥梁扰度是指桥梁由于弯曲引起中面或者轴线在垂直于中面或轴线方向的线位移，桥梁扰度通常是指竖向扰度。根据扰度产生的原因，桥梁扰度可以分为自身重力、预应力、桥面铺设等永久作用产生的静扰度和桥面行驶的汽车、人群等可变作用引起的动扰度。静扰度是恒久存在的，它并不表征结构的刚度特性，一般可以通过施工时预设的反向扰度来加以抵消，是完工后的桥梁能够达到预计设计的线形。动扰度是临时出现的，扰度伴随可变作用力位置的变化而变化，当可变作用离开桥梁，动扰度也随之消失。动扰度能够使桥梁反复产生变形，可能发生冲击和振动作用随着变形幅度的增加不断增强，对车辆和行人的影响也不断增强。随着建筑水平和桥梁技术的发展，桥梁的跨度不断变大，直接导致桥梁的结构刚度与以往相对减小，产生的扰度越来越大。
2.扰度测量方法
桥梁扰度是衡量桥梁承载能力的重要指标，扰度的测量技术也经历了长期的发展，目前常用的有悬锤法、全站仪法、GPS法和水准仪法等，下边对各个方法的优劣分别进行介绍。
2.1 悬锤法
悬锤法是在被测量的桥梁下面悬挂一个重锤，重锤尖端对应到地面具有固定标志的一点，用来测量重锤倾斜的角度和距离，同时可以计算出的倾角的变化。该方法具有操作容易、成本低、设备简单和测量结构数据较为精准等特点，在桥梁扰度测量中具有广泛的应用。但是悬锤法要求测量现场必须有静止的基准点，只能应用在高架桥、干河床桥梁和河边结冰时期的有水桥梁，严重限制了该方法的应用场合和测量时间。并且该方法只能测量某些观察点（跨中）的静扰动，不能测量出其他观察点的扰动值，同时也不能对桥梁的动扰动进行精确测量，测量周期长，工作效率低，所以该测量方法的应用具有局限性。
2.2 全站仪法
全站仪法测量桥梁扰度依据三角高程的测量原理，它通过测两点的水平位移与竖直角的变化，近而利用三角关系求得两点间的高程差。这种测量方法自动化程度高，不需要搭设测量支架，不易受被测桥梁地形条件的限制。但常规使用的全站仪测量精度低，限制了该方法的应用，若果采用高精度的全站仪根以提高该方法在测量桥梁扰度精度。
2.3 GPS法
GPS法是利用两台接收机同步配合，一台接收机安置在不动的点上，另一台接收机安装在桥梁需要测量点，一般取变形较大的点。测量时两台接收机同步测量4颗或者更多的卫星，然后计算所测扰度点相对于不动点的位置变化，来获得所测桥梁的扰度值。该测量方法保密性和抗干扰能力好，测量精度能够达到毫米级，能够实现桥梁的静扰度和动扰度的测量。但GPS法受天气影响较大，测量动扰度时数据具有滞后性，并且GPS法所需要的设备价格较高。
2.4 水准仪法
水准仪法测量桥梁扰度是利用连通管的原理，将被测点和基准点位置的变化即扰度，转变成液面的变化。测量时选用一个面积较大的容器放置在相对稳定的桥墩上，连通管固定在壳体的侧壁上。桥梁的扰度发生变化时，水准管中的水平液面依旧保持水平，但每个测量点的水位会发生变化，将水位的变化值经过计算就可以得到桥梁的扰度。该方法测量桥梁的扰度不受天气情况影响，测程在20cm之内，测量精度能够达到毫米级，但安装比较复杂，维护工作量大，成本较高，不易测量小扰度的桥梁。
4.结论
通过测量扰度可以得到桥梁关键点的变形量，作为验证其能否满足设计指标的重要参数。通过采用悬锤法、全站仪法、GPS法和水准仪法进行分析，为桥梁的动、静扰度测量提供参考，同时本文的研究内容为桥梁的安全性能评价提供试验测试方法。
参考文献
[1] 杨学山，侯兴民，廖振鹏等，桥梁挠度测量的一种新方法[J].土木工程学报，2002，35（2）：92-96.
[2] 钱寅泉，张学亮，袁桂芳，中小跨径桥梁挠度测试方法比较[J].中外公路，2012，32（2）：89-92.
[3] 张耀庭，孙尧州，张正哲，预应力钢筋混凝土梁挠度计算研究[J].华中科技大学学报，2006，23（4）：27-30.
[4] 王永平，陈彦江，傅金科，单车荷载下简支梁桥的动力特性和响应的试验研究[J].土木工程学报，1995，28（ 5 ）： 39-46.
作者简介
王昆伦（1986.07-），男，汉族，辽宁抚顺县人，专科，助理工程师，从事道桥测量技术的研究与现场测量。
[关键词]桥梁；扰度；GPS；全站仪
中图分类号：P228.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0363-01
0.前言
桥梁是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物，它是交通运输系统的重要组成部分，其性能好坏直接关系到国家交通运输的安全性和可靠性。 近年来，由于桥梁在设计、施工及养护阶段的技术不足，导致很多因桥梁坍塌引起的灾难性事故。1994年10月21日，竣工通车15年的韩国首尔圣水大桥，随着一声巨响，一块长达48米的桥板从大桥中段落入江中，6辆汽车包括1辆载满学生及上班族的巴士和1辆载满警员前往庆祝会场地的客货车跌进汉江，导致 32人死亡，17人受重伤。2010年1月3日下午14时20分，昆明新机场建设工地航展区A三标东引桥工人在浇灌混凝土过程中，有一段支撑体系失稳造成垮塌，事发时，桥梁已浇灌到八米高，浇灌工作臨近结束。事故造成7人死亡，8人重伤，26人轻伤。
桥梁是交通运输的重要枢纽，如果发生桥梁坍塌，则交通运输被迫中断，并且修复时间较长，将会给社会带来人员伤亡及巨大的经济损失。目前大规模的较量建设工作已经结束，桥梁的后期养护、维修和改造将是当今工作的重点。影响桥梁安全性能的因素很多，挠度测量是众多桥梁安全状况评价因素的重要内容，它可以直接反映出桥梁的整体刚度。根据桥梁扰度测量结果中，可以得到桥梁的冲击系数及桥梁扰度的周期性变化规律，进而判断桥梁的运行状态是否安全。为了保证桥梁的安全运行和行车的舒适，对桥梁的挠度测量技术提出了更高的要求。可见开展桥梁扰度测量技术的研究对于保证桥梁质量，及时排除交通事故的安全隐患，保证人民生命财产安全和社会稳定具有十分重要的意义。
1.桥梁扰度
桥梁扰度是指桥梁由于弯曲引起中面或者轴线在垂直于中面或轴线方向的线位移，桥梁扰度通常是指竖向扰度。根据扰度产生的原因，桥梁扰度可以分为自身重力、预应力、桥面铺设等永久作用产生的静扰度和桥面行驶的汽车、人群等可变作用引起的动扰度。静扰度是恒久存在的，它并不表征结构的刚度特性，一般可以通过施工时预设的反向扰度来加以抵消，是完工后的桥梁能够达到预计设计的线形。动扰度是临时出现的，扰度伴随可变作用力位置的变化而变化，当可变作用离开桥梁，动扰度也随之消失。动扰度能够使桥梁反复产生变形，可能发生冲击和振动作用随着变形幅度的增加不断增强，对车辆和行人的影响也不断增强。随着建筑水平和桥梁技术的发展，桥梁的跨度不断变大，直接导致桥梁的结构刚度与以往相对减小，产生的扰度越来越大。
2.扰度测量方法
桥梁扰度是衡量桥梁承载能力的重要指标，扰度的测量技术也经历了长期的发展，目前常用的有悬锤法、全站仪法、GPS法和水准仪法等，下边对各个方法的优劣分别进行介绍。
2.1 悬锤法
悬锤法是在被测量的桥梁下面悬挂一个重锤，重锤尖端对应到地面具有固定标志的一点，用来测量重锤倾斜的角度和距离，同时可以计算出的倾角的变化。该方法具有操作容易、成本低、设备简单和测量结构数据较为精准等特点，在桥梁扰度测量中具有广泛的应用。但是悬锤法要求测量现场必须有静止的基准点，只能应用在高架桥、干河床桥梁和河边结冰时期的有水桥梁，严重限制了该方法的应用场合和测量时间。并且该方法只能测量某些观察点（跨中）的静扰动，不能测量出其他观察点的扰动值，同时也不能对桥梁的动扰动进行精确测量，测量周期长，工作效率低，所以该测量方法的应用具有局限性。
2.2 全站仪法
全站仪法测量桥梁扰度依据三角高程的测量原理，它通过测两点的水平位移与竖直角的变化，近而利用三角关系求得两点间的高程差。这种测量方法自动化程度高，不需要搭设测量支架，不易受被测桥梁地形条件的限制。但常规使用的全站仪测量精度低，限制了该方法的应用，若果采用高精度的全站仪根以提高该方法在测量桥梁扰度精度。
2.3 GPS法
GPS法是利用两台接收机同步配合，一台接收机安置在不动的点上，另一台接收机安装在桥梁需要测量点，一般取变形较大的点。测量时两台接收机同步测量4颗或者更多的卫星，然后计算所测扰度点相对于不动点的位置变化，来获得所测桥梁的扰度值。该测量方法保密性和抗干扰能力好，测量精度能够达到毫米级，能够实现桥梁的静扰度和动扰度的测量。但GPS法受天气影响较大，测量动扰度时数据具有滞后性，并且GPS法所需要的设备价格较高。
2.4 水准仪法
水准仪法测量桥梁扰度是利用连通管的原理，将被测点和基准点位置的变化即扰度，转变成液面的变化。测量时选用一个面积较大的容器放置在相对稳定的桥墩上，连通管固定在壳体的侧壁上。桥梁的扰度发生变化时，水准管中的水平液面依旧保持水平，但每个测量点的水位会发生变化，将水位的变化值经过计算就可以得到桥梁的扰度。该方法测量桥梁的扰度不受天气情况影响，测程在20cm之内，测量精度能够达到毫米级，但安装比较复杂，维护工作量大，成本较高，不易测量小扰度的桥梁。
4.结论
通过测量扰度可以得到桥梁关键点的变形量，作为验证其能否满足设计指标的重要参数。通过采用悬锤法、全站仪法、GPS法和水准仪法进行分析，为桥梁的动、静扰度测量提供参考，同时本文的研究内容为桥梁的安全性能评价提供试验测试方法。
参考文献
[1] 杨学山，侯兴民，廖振鹏等，桥梁挠度测量的一种新方法[J].土木工程学报，2002，35（2）：92-96.
[2] 钱寅泉，张学亮，袁桂芳，中小跨径桥梁挠度测试方法比较[J].中外公路，2012，32（2）：89-92.
[3] 张耀庭，孙尧州，张正哲，预应力钢筋混凝土梁挠度计算研究[J].华中科技大学学报，2006，23（4）：27-30.
[4] 王永平，陈彦江，傅金科，单车荷载下简支梁桥的动力特性和响应的试验研究[J].土木工程学报，1995，28（ 5 ）： 39-46.
作者简介
王昆伦（1986.07-），男，汉族，辽宁抚顺县人，专科，助理工程师，从事道桥测量技术的研究与现场测量。