GPS監(jiān)測(cè)橋梁位移的現(xiàn)狀

GPS監(jiān)測(cè)橋梁位移的現(xiàn)狀
大跨度橋梁受風(fēng)荷載，車載，溫度和地震影響較大，而在沿海地區(qū)一般無地震，主要受臺(tái)風(fēng)，車載和溫度的影響，為保證其在上述條件下的安全運(yùn)營，必須研究橋梁在上述條件下的實(shí)際位移曲線，而目前對(duì)風(fēng)的研究?jī)H局限于理論和模型實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)橋在風(fēng)作用下的研究還不充分，對(duì)車載的研究也只是在特定時(shí)間和空間下進(jìn)行。主要原因是測(cè)試儀器的不合理，對(duì)大橋不能連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前用于結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)的儀器主要有：經(jīng)緯儀、位移傳感器、加速度傳感器和激光測(cè)試方法。 
位移傳感器是一種接觸型傳感器，必須與測(cè)點(diǎn)相接觸，其缺點(diǎn)是對(duì)于難以接近點(diǎn)無法測(cè)量以及對(duì)橫向位移測(cè)量有困難。 

任我游760

GARMIN任我游610

任我游200W

任我游200

任我游610

任我游320

任我游310

任我游300
加速度傳感器，對(duì)于低頻靜態(tài)位移鑒別效果差，為獲得位移必須對(duì)它進(jìn)行兩次積分，精度不高，也無法實(shí)時(shí)。而大型懸索橋的頻率一般都較低。
激光法測(cè)試精度較高，但在橋梁晃動(dòng)大時(shí)由于無法捕捉光點(diǎn)也無法測(cè)量。
除上述不足外，對(duì)橋梁的扭角測(cè)試也力不從心，為對(duì)橋梁進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，必須尋找更好的測(cè)試方法。目前出現(xiàn)了利用GPS進(jìn)行測(cè)試的新手段，在橋梁高層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行實(shí)地測(cè)試[4~6]，但在國內(nèi)利用GPS對(duì)橋梁的測(cè)試還無先例，在國外也僅限于位移監(jiān)測(cè)，利用GPS進(jìn)行動(dòng)力分析和研究橋梁在風(fēng)和車輛作用下的力學(xué)行為還不充分。下面介紹利用GPS監(jiān)測(cè)的原理和特點(diǎn)。
GPS位移監(jiān)測(cè)原理：大橋位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它是利用接收導(dǎo)航衛(wèi)星載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)相位差分即 RTK技術(shù)（Real Time Kinematic），實(shí)時(shí)測(cè)定大橋位移。原理見圖1。
GPS RTK差分系統(tǒng)是由 GPS基準(zhǔn)站、GPS監(jiān)測(cè)站和通信系統(tǒng)組成�；鶞�(zhǔn)站將接收到的衛(wèi)星差分信息經(jīng)過光纖實(shí)時(shí)傳遞到監(jiān)測(cè)站。監(jiān)測(cè)站接收衛(wèi)星信號(hào)及GPS基準(zhǔn)站信息，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分后可實(shí)時(shí)測(cè)得站點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)。此結(jié)果將送到GPS監(jiān)控中心。監(jiān)控中心對(duì)接收機(jī)的GPS差分信號(hào)結(jié)果進(jìn)行橋梁橋面、橋塔的位移、轉(zhuǎn)角計(jì)算，提供大橋管理部門進(jìn)行安全分析。
GPS監(jiān)測(cè)大橋位移特點(diǎn)：
（l）由于GPS是接收衛(wèi)星運(yùn)行定位，所以大橋上各點(diǎn)只要能接收到6顆以上GPS衛(wèi)星及基準(zhǔn)站傳來的GPS差分信號(hào)，即可進(jìn)行GPS RTK差分定位。各監(jiān)測(cè)站之間勿需通視，是相互獨(dú)立的觀測(cè)值。
（2）GPS定位受外界大氣影響小，可以在暴風(fēng)雨中進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
（3）GPS測(cè)定位移自動(dòng)化程度高。從接收信號(hào)，捕捉衛(wèi)星，到完成RTK差分位移都可由儀器自動(dòng)完成。所測(cè)三維坐標(biāo)可自動(dòng)存入監(jiān)控中心服務(wù)器進(jìn)行大橋安全性分析。
（4）GPS定位速度快、精度高。GPS RTK最快可達(dá)10～20Hi速率輸出定位結(jié)果，定位精度平面為10mm，高程為20mm。
當(dāng)然，GPS進(jìn)行橋梁的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)也存在著不足，目前僅能對(duì)變形相對(duì)較大的位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于小位移還需進(jìn)一步提高GPS的定位精度，但不排除GPS對(duì)其他大型結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景。