桥梁工程测量技术现状及发展方向

桥梁工程测量技术现状及发展方向

作者：王念栋

来源：《中国科技博览》2018年第32期

[摘 要]现代科技水平的发展推动了桥梁建设和测绘科技的发展，使得桥梁工程测量技术也得到了进步和发展。在信息化测绘时代，现代桥梁的工程测量技术也向着自动化，一体化，智能化，数字化，网络化，可视化等方向进一步发展。本文介绍了桥梁工程测量技术的当前状况及未来发展方向。

[关键词]桥梁工程；测量技术；现状；发展方向

中图分类号：TS666 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0081-01

桥梁工程测量是指在规划工程、设计勘测、施工建设及管理运营各阶段进行的测量。现代科技和桥梁建设的快速发展，共同推动和促进了桥梁工程测量技术的进步和发展。现代桥梁呈现出规模大、跨距长、桥型新颖、结构复杂、施工精度要求高和施工工期长等显著特点，对桥梁工程测量提出了更高的标准和要求。现代桥梁建设技术的发展促进了桥梁工程测量技术的发展。本文从桥梁工程控制测量、地形测绘、水文测量、施工测量及变形监测等几方面分析桥梁工程测量技术的现状及其发展趋势。 一.测量桥梁控制

桥梁工程测量的基础和基准是桥梁控制测量。桥梁控制网可按施测阶段、施测目的及施测功能划分为勘测控制网、施工控制网和运营维护控制网。勘测控制网又叫桥址控制网，一般建立在工程初测阶段，定测阶段根据需要进行改造和复测。目前桥梁工程平面控制测量中最常用的测量技术是GPS静态相对定位技术。GPS桥梁平面控制测量具有高精度、快速度、低成本，灵活选点布网，不需要点间通视，不需要建造觇标，对控制网图形要求低，可同时提供二维平面及三维空间定位基准等各方面优势，因此在现代桥梁平面控制测量中具有领导性地位。 陆地高程控制测量和跨河水准测量桥梁高程控制测量的两大组成部分。作为桥梁高程控制网陆地测量经典方法的几何水准测量，尽管存在耗费时间、耗费精力，效率低的缺点，但其高精度，高可靠性，高稳定性的优点也是显而易见的，因此，在桥址这种地形起伏不大的小区域，首选几何水准测量。当今桥梁高程控制测量中陆地测量的主流技术是基于电子水准仪的几何水准测量。全站仪三角高程测量作为桥梁高程控制测量的一种极其重要技术手段，更应该应用在地形错综复杂的山区。桥梁高程控制测量中的核心技术是跨河水准测量，也是桥梁高程控制测量的难点。传统的跨河水准测量方法有光学测微法、倾斜螺旋法、经纬仪倾角法和测距三角高程法。其中，最经典的方法是光学测微法、倾斜螺旋法和经纬仪倾角法，应用历史长，理

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

论和技术都已成熟。因此，全站仪三角高程跨河水准测量方法得到了不断完善和发展，目前成为桥梁工程跨河水准测量的主要方法。 二.测绘桥址地形

桥梁工程中，有很多阶段要用到测绘桥址地形图，如勘测设计阶段、工程规划阶段和工程竣工阶段等，经常用1：500-1：10000的比例，特殊情况的话，对局部地形进行测绘比例控制为1：200。按照测绘区域划分桥址地形图可以分为水下地形图与陆地地形图，现在放弃了以前的的模拟测图技术，用数字测图技术。水下地形测量技术和陆地地形测量技术不同，由平面定位测量和水深测量两部分构成。水深测量的发展过程较长，经历过测深杆、测深锤、回声探测等阶段，测深定位方法由当初的断面法、前方交汇法改进到现在的RTK定位法。地面数字测图技术应用于陆地范围内的桥址地形测量，该技术包括GPSRTK数字测图技术与全站仪数字测图技术。例如全站仪数字测图分为两种作业模式：一是用全站仪采集数据，借助全站仪自身内存或者电子手簿记录，完成对地形草图的手工绘制，在进行内业工作时，借助电脑进行地形编码形成数字地图；二是PDA或者便携机和全站仪进行连接，依靠屏幕将点位显示出来，在测绘现场编辑完成数字地图。 三.测量桥址水文

桥址水文测量工作通一般在工程初测阶段进行，如果有特殊情况会在定测阶段进行补测，这样做是为了给通航设计、桥位选择、墩跨布置等提供基础的水文资料，把桥址地形测绘、桥址水位观测和航迹线观测等作为主要测量项目。如果遇到水文条件复杂的桥梁，应该对桥位所在的河段进行河道原型观测，以水文断面测量、悬移质水样采集和水位观测等作为观测内容，河道原型观测是为桥梁设计、水文计算和河床演变分析等水文专题研究提供基础的测绘资料。可以把水尺当做水文观测的工具进行人工观测，用于观测频率低，观测时间短的情况。如果观测频率高，观测时间长，就利用自记水位计进行观测，个别情况下有可能修建水文站进行观测，这些水位观测方法在现阶段的使用频率较高。河道地形测绘和地形断面测量的方法与桥址地形测绘方法类似，在水位范围内借助超声波测深仪和RTK定位组合测量系统，在陆地范围依靠全站仪或GPSRTK采集数据。桥址流速流向和航迹线测量用船舶观测法或RTK跟踪浮标法。桥渡水文测验专题中通常依靠专业的流速流向仪按照定点法进行测量水文断面流量、流向和流速，根据水深，结合流向和流速计算出平均流速和断面流量，采集悬移质水样。 四.监测桥梁变形

桥梁的变形监测是桥梁工程测量的重点内容之一。科技的高速发展，带动我国桥梁建设的迅速发展，越来越多的大跨径桥梁、柔性桥梁等桥梁工程的建设与运营使得桥梁工程的监测与运营需要有新的标准。从上世纪末开始，桥梁工程领域的热点问题就是桥梁安全监测研究，相关部门也开始重视安全监测问题。在我国的大型桥梁上，建立桥梁安全监测系统。桥梁工程监测的技术理论和方法也有所提高。桥梁变形观测包括桥面沉降、梁体裂缝观测和桥墩水平位移

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

观测等。沉降观测的方法有GPS高程测量、几何水准测量和三角高程测量等。挠度观测包括水准测量、GPS测量和全站仪观测等。水平位移观测法有前方交会、GPS测量和基准线法等。现在，在实际应用中，用得最为普遍的变形测量方法有三维激光扫描系统、智能全站仪三维坐标测量和近景摄影测量等。在变形预报及分析方面应用较为广泛的线性平滑理论、小波变换理论和卡尔曼滤波理论等。 五.测量桥梁施工

作为桥梁工程测量的重要内容之一的桥梁施工测量，是桥梁施工不可缺少的部分，它从头到尾贯穿桥梁施工建设。施工测量的任务就是依据设计图纸的要求，将桥梁建筑物（包括桥梁基础和上部结构）测放到实地，对工程施工质量进行测量检查，配合引导施工。桥梁施工测量有施工放样测量和竣工验收测量两种。现代桥梁向大跨、高墩高塔、大型构件工厂化预制、施工工艺复杂、施工精度要求高发展，超大规模跨海桥梁的建设使得施工建设环境趋于恶劣，这些无疑都对桥梁施工测量提出了越来越高的要求。 六.结语

测绘科技与桥梁建设应用需求共同推动了桥梁工程的发展。现代测绘学及其他相关学科技术的迅猛发展，使桥梁工程测量正朝着内外业作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化、测量服务社会化方向发展。现阶段桥梁工程测量中被广泛使用的三大核心技术是GPS测量、全站仪及电子水准仪技术。GPS桥梁高程控制测量、低空平台数字摄影测量、基于RTK的无验潮水下地形测绘、激光扫描系统、三维测绘和多传感器集成的变形监测技术也会是以后桥梁工程测量的重点发展方向。 参考文献

[1] 吴迪军，熊伟，李剑坤.精密三角高程跨河水准测量的改进方法[J].测绘通报，2010（3）：4-6.

[2] 潘正风.工程测量技术发展现状[J].铁道勘察，2004（6）：1-3.

[3] 吴迪军.单标三角高程法跨河水准测量设计与实验分析[J].地理空间信息，2012，10（4）：132-133，136.