浅谈钢拱桥变形监测基准网的建立

郝泽敏

1 平面基准的建立

首先我们需要建立变形监测的平面基准，从而通过控制测量的方式，精确确定控制点的空间位置。这里我们主要介绍GPS技术在这方面的应用。

1.1 用GPS技术建立钢拱桥变形监测平面基准

GPS卫星定位技术相比于传统的测绘作业方法，具有定位精度高、观测速度快、控制点间无需通视、全天候作业等明显优势，成为当今极为重要的监测手段之一。

我们在建立平面基准时，采用的是GPS静态相对定位的方式。静态相对定位的观测值主要是载波相位，采用的模式是精度较高的差分模式，根据差分观测量的不同分为单差法、双差法和三差法三种模式。

1.2 变形监测平面基准的选点

变形监测平面基准的选点工作是特别重要的，它不仅仅关乎观测过程的进展，还直接影响观测成果的质量。考虑到是利用GPS静态相对定位的观测方法来实施的，应严格按照“GPS测量规范”的规定，结合大桥的不同特点进行。

1.3 变形监测平面基准的埋石

选点后的埋石工作也很重要，条件好的地方，埋设强制对中观测墩，现场钢筋混凝土浇筑，并安装强制对中装置。条件普通也可以埋设地面标志，用不锈钢或铜标志，刻上“＋”字，观测时要特别注意对中整平。通常情况下点位埋设半年后可以投入使用，要注意点位的保护工作。

1.4 GPS平面基准网的观测

桥梁GPS平面基准网的测量一般采用双频GPS接收机，仪器标称精度应优于±（5mm+2ppm×D）。作业前应对仪器进行有关检验，合格后方可投入作业。

由于白天仪器在车辆来回通行的情况下会产生抖动，另外车辆也会对GPS信号的接受造成影响，所以桥面工作基点的观测往往安排在夜间作业，以提高观测精度。

1.5 变形监测平面基准网的技术要求

确定采用GPS定位系统实施外业观测，基准网在技术设计时图形结构应较强，其他技术作业指标按照二等网的精度要求进行。

在某些特殊情况下，基准网个别短边长度与其它边长相差可能比较悬殊，为了满足变形观测的精度要求，基准网边长相对精度不低于1/12万、边长误差小于±5mm。

2 高程基准的建立

我们通过精密水准测量的方式，来建立大型钢拱桥变形监测的高程基准。如果桥梁两岸附近均有已知坐标的国家一级或二级水准点，可以直接通过已知水准点测定其他水准基点的高程，无需进行跨河传递。如果没有，对于跨河宽度小于2km的钢拱桥，可以利用测距三角高程法进行跨河水准测量来联测两岸高程；对于跨河宽度大于2km的钢拱桥，就需要利用桥梁通道进行跨河传递高程，把江河两岸联系起来，取得两岸高程的统一。

2.1 变形监测高程基准网的组成

在大型钢拱桥的建设过程中，两岸布设了一定数量的水准点。将两岸的水准点各自构成闭合网，对岸的高程通过跨河水准的方式联系起来，这样就组成了变形监测高程基准网的整体结构。如果在此高程基准网的附近存在国家水准点，可以将其联测进来，通过平差计算，提高高程点点位精度。

2.2 变形监测高程基准的选点埋石

为了便于观测和使用方便，钢拱桥变形监测高程基准点的布设一般将岸上的平面基准网点纳入垂直位移基准网中，它们一起构成大桥垂直位移监测的基准。还应在离桥体较近的稳定的地方增加深埋水准点作为水准基点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区。

水准基点的埋设有很高的要求，关系到后期点位的保存适用。除了埋设要稳定之外，对于变形监测此类精度要求很高的测量工作来说，最好埋设混凝土水准标石。水准点的标志以圆形标识头顶作为点的精确高程位置，标志头以强度较硬、能防腐蚀的金属制成。

2.3 高程基准网的观测及精度要求

高程基准网的观测按照“国家一、二等水准测量规范”中的二等技术规定执行，每公里水准测量偶然中误差不超过±1.0mm，每公里水准测量全中误差不超过±2.0mm。

对于两岸的水准网的测设要采用精密水准测量方法，观测时可采用高精度的数字水准仪。观测时按照二等水准测量规范进行往返测量。注意往返测时的测站观测程序，并且最好分别在上午和下午观测，控制好前后视距及视距差。

3 结语和展望

在桥梁变形监测的过程中，监测技术也得到了很好的发展。例如GPS空间相对定位技术在建立变形监测平面基准方面的运用，具备很大的经济价值。相对来说，采用常规方法建立大型桥梁变形监测高程基准的工作量比较大。如果能够降低影响GPS测高精度的因素，挖掘GPS测高精度的潜力，充分利用GPS定位所求得的高程信息将会产生更大的经济效益，GPS定位技术将会得到更广泛的普及和推广。

[1]黄声享，尹晖，蒋征.变形监测数据处理[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

[2]陈永奇.变形观测数据处理[M].北京：测绘出版社，1988.

[3]张正禄.工程测量学第二版[M].武汉：武汉大学出版社，2005.

[4]林宗云，刘宗泉，余文斌.用GPS技术建立桥梁变形监测平面基准[J].地理空间信息，2005，3（1）.