橋墩傾斜監測系統方案

橋墩作為橋梁的承重結構，其傾斜過大將造成橋面伸縮縫擴大、支座變形等，嚴重時影響橋梁整體構件的受力形式及使用壽命。對于高墩由于墩身高，重心高等，施工精度要求較高。橋墩的傾斜在一定程度上也反映設計參數是否合理，施工工藝是否符合要求。通過對橋墩傾斜監測，反映出橋梁的健康狀態，了解橋墩的變形情況，及時預警，驗證設計參數及施工工藝是否合理。

測點布設

測點布設在橋墩頂部，每個橋墩各布置一個測點，共4個測點，具體如下圖所示。

監測設備

橋墩傾斜監測采用盒式固定測斜儀，該儀器主要用于橋梁（典型有橋塔、高墩等）、基坑（典型有基坑周圍建筑物、高聳結構物）、電塔、石油機械（磕頭機、高原機）等結構物水平位移或傾角的長期自動化監測。該儀器精度較高，測試數據穩定可靠，操作簡便，適合各種環境，具體技術參數指標如表所示。

表 盒式固定測斜儀技術指參數

監測原理

測斜儀通過測量被測點偏移角度值，利用三角函數換算得到該點位置的位移大小。盒式固定測斜儀測量角度核心部件為一個基于MEMS技術開發生產的高精度雙軸傾角傳感器，器件內部包含了硅敏感微電容傳感器以及ASIC集成電路。測斜儀通過內部傾斜傳感器測量地球的重力加速度在X、Y軸上分量來對傾角進行測量。也就是說傾斜傳感器所測量到的重力加速度分量等于傾斜角度的正弦(sin)×1g，通過逆運算就能得到角度數據。如果所測量到的重力加速度分量為0g，那么傾斜角就為0°。

設備安裝

1）安裝前準備

①X、Y方向確定

在安裝前，統一指定盒式測斜儀X、Y正方向同現場方位對應關系（比如測斜儀X軸正方向指定同現場下游方向一致），以便各測斜儀安裝X、Y軸指向都保持一致；

②儀器檢測

把盒式測斜儀放置于光滑的水平地面上，利用綜合采集軟件對每個測斜儀各采集5組數據，各測斜儀5組數據間波動正常應不超過30″，同時對測斜儀向X、Y軸方向轉動，測斜儀X、Y軸數據應有變化。

2）安裝

①在測點區域位置選取盒式測斜儀安裝點，并利用角磨機對安裝點表面進行打磨，以保證測斜儀安裝面平滑；

②把盒式測斜儀安裝支架置于測點安裝面上，利用水平尺保證安裝支架左右方向基本處于水平狀態（在尺上橫向玻璃管內氣泡基本處于中心位置），然后使用記號筆標記出測斜儀安裝支架上三個安裝孔在混凝土安裝面上映射位置；

③利用鐵錘和鋼釘在盒式測斜儀支架安裝孔標記處中心鑿出一小凹槽，防止后續電錘鉆孔時打滑偏位；

④在電錘鉆頭上用記號筆或膠帶標記出鉆孔深度，鉆孔深度應為膨脹螺絲底部至頂部螺母下邊沿長度，且電錘選用直徑為Ф10mm鉆頭，然后在第②步標記的位置處鉆出3個安裝孔（若混凝土硬度較高，Ф10mm鉆頭鉆孔較為困難，可先采用Ф6mm鉆頭預鉆，之后再用Ф10mm鉆頭鉆孔）；

⑤用氣吹把安裝孔內雜質及灰塵吹出，并用酒精棉把安裝孔周圍及整個安裝面擦拭干凈；

⑥在Ф8mm膨脹螺絲外部及均勻涂抹環氧樹脂膠，然后塞入安裝孔內，接著把螺帽擰緊2-3圈后感覺膨脹螺栓比較緊而不松動后擰下螺帽，再把盒式測斜儀支架上安裝孔位對準膨脹螺絲嵌入，最后逐個安裝每個膨脹螺絲墊片、彈簧片及螺母，并擰緊；

⑦測斜儀支架安裝完畢后，把盒式固定測斜儀X、Y軸正方向指向規定要求的方向，然后利用Ф8mm不銹鋼螺母把測斜儀緊固于安裝支架上；

⑧24小時候后，讀取盒式測斜儀數據，共讀取5組數據，取其平均值作為初始讀數。

⑨記錄好測斜儀安裝信息，如儀器編號、埋設日期、測試方向、初始讀數等，填入《盒式固定測斜儀埋設考證表》內。

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