精密水准法在河渡槽挠度检测中的应用

摘要：挠度检测中采用精密水准法与挠度检测仪、机械式位移计、连通管等进行比较，具有操作简易、方便、成本较低、结果准确、效率较高的特点。

关键词：挠度；精密水准；机械式位移计

中图分类号：V448.25+1 文献标识码；A

1、概述

1.1工程概况

河渡槽位于河北省高邑县，是南水北调中线工程总干渠上的一座大型交叉建筑物，渡槽设计流量220m3/s，加大流量240m3/s。河渡槽主要建筑物为1级建筑物，次要建筑物按3级建筑物设计，防洪标准为100年一遇设计，300年一遇校核。渡槽由进口渐变段、进口检修闸段、进口落地槽段、槽身段、出口落地槽段、出口检修闸段和出口渐变段七部分组成，总体布置图见图1。

槽身段起止桩号（175+795）～（176+035），长240m，分8跨，每跨长30m，简支型式，槽身断面为三槽一联多侧墙矩形槽，采用三向预应力钢筋混凝土结构，

槽身段纵剖面图见图2。

1.2充水试验

1.2.1 必要性

为保障总干渠通水安全及顺利进行，需要通过充水试验，对总干渠输水建筑物、沿线控制建筑物及其他相关设施进行安全性检验；及时发现并处理渠道及建筑物可能存在的施工质量问题，排查安全隐患；为南水北调中线一期工程初期通水顺利进行创造条件。

1.2.2 充水试验期监测

第一次充水试验已经结束，二次充水试验需要对不同充水状况下分别进行安全监测，即充水前中槽设计水位中槽加大水位两侧边槽设计水位两侧边槽加大水位，然后依次退水，并监测底梁的挠度变化。

2、挠度的观测方法

挠度是指在一定的荷载作用下，桥梁结构所产生的竖向位移。观测挠度的主要仪器有挠度检测仪、机械式位移计、连通管等。

挠度检测仪由于其价格昂贵，一般只在特大桥梁动态监测时采用。连通管精度只能达到1mm，且安装和观测困难。机械式位移计需要搭设专门的平台支架，平台支架要求具有一定的刚度，并与被检测结构分开，在跨河或山谷时难以实现。以上几种方法各有其不足之处。

随着电子水准仪测量精度的提高，应用其进行挠度观测具有操作简易、方便的特点，不需专门搭设平台支架，只要应用精密水准仪即可测量，精度指标能满足一般桥梁检测的要求。

3、仪器特点

河渡槽底梁挠度监测，使用仪器为Trimble DiNi12电子水准仪，具有如下特点：

① 世界上目前最高精度的电子水准仪，每公里观测精度达±0.3mm，最小显示0.01mm 。

② 易于操作 可实现无纸化作业。

③ 先进的感光读数系统，可见白光即可测量，测距范围1.5～100mm。

④ 自动进行地球曲率及气象改正 。

⑤ 15′内自动补尝，安平精度±0.2″。

⑥ 完善的数据管理系统 。

⑦ 8种水准测量模式。

⑧ 可方便输入点号、点名、线名、线号以及代号信息。

⑨ 可直接设定正/倒尺模式。

⑩ 测量快捷键设置在微动螺旋旁边，在瞄准测尺后，轻触即可测量

4、精密水准仪法

测量原理：利用水准测量原理通过基准点测定每个测点在每个工况加载前、加载后、卸载后的相对高程，再计算出其相对位移。

测设方法：在渡槽底梁和墩柱对应位置设置监测点，并在施工区域外（不受荷载影响处）设置基准点，测量每个工况加载前、加载后、卸载后的相对高程。

挠度值应按下列公式计算

（3-1）

( 3-2 )

（3-3）

式中SA、SB――为基础上A、B点的沉降量（mm）

SE――――基础上E点的沉降量（mm），E点位于A、B两点之间

LAE――――A、E之间的距离（m）

LEB――――E、B之间的距离（m）

图3挠度

5、校核结果分析

通过以往项目中使用精密水准的检测结果与机械式位移计（千分表）检测的结果进行比较，结果非常吻合，检测数据均成一定的线性变化，与理论计算挠度的变化相符；挠度最大偏差值相对于规范中要求的偏差值很小，基本可以忽略不计，可满足建筑物挠度检测的要求。检测数据比较见表1。

表1河渡槽挠度检测数据（单位：mm）

6、结语

实践表明，使用精密水准仪测定建筑物挠度的方法具有操作简易、方便，成本较低，结果准确、效率较高的特点，可省去每次专门搭设平台支架的费用。该方法相对于使用价格昂贵的挠度检测仪，或者机械式位移计法需搭设平台耗时耗力耗资而言，更具有可行性。