城市的大型桥梁及立交桥的安全直接影响到城市的稳定与发展，其检测工作越来越受到重视。 大型桥梁的主跨段具有柔性特性，其变形按类型可分为静态变形和动态变形，桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形^[1]。

桥梁挠度测量是桥梁检测的重要组成部分之一。桥梁建成后，在运营过程中时刻承受着静荷载与动荷载，所以必然会产生挠度变形^[2]。

1 方法研究

挠度观测的方法随使用仪器不同而也不同，其观测精度与花费的时间均有差异，应根据实际情况选择适当的方法和仪器来满足规范的要求^[3]。

1.1 精密水准法

精密水准是桥梁挠度测量的一种传统方法，由于其测量精度和成果的可靠性不容置疑，目前在国内广泛使用。该方法获取桥梁检测部位挠度值的原理是将基准点设置在稳固处，在桥梁结构上设置变形监测点(桥体测点)，以观测加载前后的监测点的高程变化。目前大多数桥梁的跨径都在1~2 km以内，采用二等水准测量的方法，监测点的精度达到1 mm以内是完全可能的。但是使用该方法进行观测，封桥时间过长，工作效率也较低^[4]。

1.2 全站仪观测法

由于全站仪的精度越来越高，加之造价降低，使全站仪得以广泛地使用到各种工程中。在晚上进行桥梁挠度变形的观测，可以有效减弱大气折光的影响，在1~2 km以内采用三角高程测量的方法，监测点的精度可达5~10 mm^[5]。

1.3 静力水准观测法

主要原理为连通管的静力水准仪，其精度却可以达到亚毫米级，除此之外，该方法能够实现数据采集和处理自动化。该技术已十分普遍应用于建筑物的安全监测上，观测仪器的稳定性和数据的可靠性也有相当的保障，只是其测量范围受一定限制不能任意安装静力水准仪装置^{[6, 7]}。

1.4 GPS观测法

在保证良好的观测时间1~2 h情况下，GPS测量的精度在水平方向可以达到毫米级^[8]，但其垂直方向观测精度只能达到厘米级。所以，对于挠度变形值较大的桥梁，才考虑应用GPS进行观测。

2 应用实例 2.1 工程概况

鹅公岩长江大桥位于重庆市主城区，大桥呈东西走向，是连接主城西部片区与南部片区的重要高速跨江通道。该大桥采用双塔三跨连续钢箱梁悬索桥结构，共208根吊杆，其中部分为双吊杆，大缆通过散索鞍固定在东西锚锭内，现场照片见图 1。针对挠度和沉降变形监测，本文主要采用精密水准和全站仪观测法。

2.2 大桥挠度、沉降观测 2.2.1 桥面挠度观测

在东西锚碇之间的主桥桥面上布设有大桥挠度变形点，一部分挠度点布设于离单吊索1 m处，一部分挠度点布设于双吊索之间，还有一部分挠度点布设于桥面中部，桥面挠度点共141点，所有挠度点编号均以奇数序列进行，如表 1所示。

桥面挠度点观测在封桥中断交通情况下进行观测，期间大桥无外加动荷载。挠度变形点采用Leica DNA03电子水准仪按《建筑变形测量规范》二级水准精度要求观测。

2.2.2 引桥桥面挠度观测及桥墩沉降观测

在大桥西桥台与西锚碇之间的引桥桥面上布设有16点挠度变形点，编号以2开始，点间编号间隔3，位于桥面上游挠度点编号分别为 “引上2上”~“引上23上”；位于桥面下游挠度点编号分别为“引上2下”~“引上23下”。引桥桥面挠度观测在封桥中断交通情况下进行施测，期间大桥无外加动荷载。桥面挠度点采用Leica DNA03电子水准仪按《建筑变形测量规范》二级水准精度要求观测。

2.2.3 主缆线形沉降观测

主缆线形沉降点共10点，分别在东跨、中跨东中跨、中跨西、西跨5处上下布点，采用Leica TCR402漫反射全站仪三角高程的中间设站观测方式要求观测。

2.3 测量精度及变形分析 2.3.1 测量精度

本案例主桥桥面挠度、引桥桥面挠度及桥墩沉降变形点采用Leica DNA03电子水准仪按《建筑变形测量规范》二级水准精度要求观测，主缆线形沉降采用三角高程观测。每一期采用同一仪器、相同测量方法及手段进行变形监测。以最后一期为例统计其测量精度。

水准观测基准网由二等水准已知点GJ2、CJJ1、CJJ2和桥面挠度、引桥挠度、桥墩沉降工作基点BM1、BM2、BM6构成附合水准网。对其进行往返观测，其中闭合环最大闭合差1.35 mm，该附合线路长0.89 km，满足闭合差限差β=4$\sqrt l = 4\sqrt {0.89} $=3.77 mm要求，最大点位误差0.46 mm，最大点间误差0.54 mm。

桥面挠度、引桥桥面挠度变形点观测以基准网为工作基点，构成水准附合线路，其中最大闭合差为-6.82 mm，该段测站数236个，满足闭合差限差β=$\sqrt n = \sqrt {236} $=15.36 mm的要求，最大点位误差1.99 mm，最大点间误差0.51 mm。

桥墩沉降变形观测以基准网为工作基点，采用附合水准线路往返观测方式，每千米往返测高差中数的偶然中误差为：M_Δ=$\sqrt {\frac{1}{{4n}}\left[ {\frac{{\Delta \Delta }}{R}} \right]} $=0.061 mm，其中最大闭合差-1.38 mm，该段测站数70个，满足闭合差限差β=$\sqrt n = \sqrt {70} $=8.37 mm的要求，最大点位误差0.34 mm，最大点间误差0.25 mm。

主缆线形沉降点监测利用Leica 2003采用三角高程观测，仪器测角标称精度0.5″，在固定点上，对每一个监测点，采取变换仪器高度，两次设站，每次设站测距离和垂直角，观测4个测回，对比两次观测高差，对满足要求的取高差平均值作为最终高差值。经统计主缆线形沉降点观测中，“东跨下”高差较差最大，为3.5 mm，观测平距为276.468 7 m，“西上”观测平距最大，为397.106 2 m，高差较差为3.4 mm。

2.3.2 主桥桥面挠度变化量及分析

由于数据量较大，选取其中具有代表性、观测周期较长的挠度变形点进行分析。主桥桥面挠度变化趋势见图 2~图 4。

监测结果分析： ①东跨上下游挠度对应变化，其上下游沉降差基本一致；西跨上下游挠度变化较小； ②中跨的上下游挠度点变化大小和方向基本一致；经过一定的变化后，挠度曲线随季节变化受温度影响呈现周期性变化的特征明显。

2.3.3 统计引桥桥面挠度及桥墩沉降

引桥桥面挠度变化趋势见图 5~图 6。

引桥桥面的上、下游挠度点变化值增减、变化方向基本一致；挠度变化随季节变化受温度影响而呈现周期性变化。

2.3.4 统计主缆线形沉降

本文选择具有针对性的主缆线形沉降监测点与所对应的平面位置的桥面挠度监测点进行对比分析，监测成果见图 7~图 9。

监测结果分析：①东西跨缆绳挠度较上期下挠，桥面较上期上挠； ②中跨缆绳挠度与桥面相应挠度点随季节变化受温度影响而呈现周期性变化。本期中跨上下游缆绳与桥面挠度变化一致。

3 结束语

本文的研究对大型桥梁的挠度监测提供了有益的实践，也为中小桥梁的变形监测提供了较好的借鉴。但考虑到本文方法仍然属于人工采集，自动化程度不高，而且只研究了静挠度测量，动挠度测量还需进一步研究。几种方法并存使用，随着科技的进步，监测数据自动采集、实时传输、数据自动化处理、自动化预警等一系列技术将成为自动化监测研究的一个新方向。