一、基于GPS技術(shù)的橋梁變形監(jiān)測

1.橋梁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測主要內(nèi)容

1.1橋梁墩臺的變形監(jiān)測

墩臺的垂直位移監(jiān)測垂直位移監(jiān)測是對分布在橋墩上的監(jiān)測點進行定期測量以求得其高程變化量，并對變形數(shù)據(jù)進行分析處理完成墩臺垂直位移規(guī)律的分析和預(yù)測。墩臺的垂直位移觀測主要包括墩臺特征位置的垂直位移觀測和垂直于橋梁軸線方向的傾斜觀測。墩臺水平位移監(jiān)測水平位移監(jiān)測包括橫向和縱向監(jiān)測，其中，橫向位移監(jiān)測是指各橋墩墩臺的上、下游觀測；縱向位移監(jiān)測是指各墩臺沿橋軸線方向的水平位移觀測，水平位移監(jiān)測以橫向觀測為重。

1.2橋梁平面位移監(jiān)測

橋梁平面位移主要指的是與橋軸線方向垂直的水平位移。水平位移產(chǎn)生的原因很多，主要是由于風(fēng)荷載、車荷載等外界因素的作用使橋梁基礎(chǔ)發(fā)生了位移引起的。對于一些跨度很大的橋梁，如斜拉橋懸索橋，風(fēng)荷載對其作用較為明顯，能夠引起橋面產(chǎn)生較大幅度的擺動。

2.橋塔變形觀測主要內(nèi)容

1)塔柱頂部的水平位移觀測；2)塔柱體撓度觀測；3)塔柱整體傾斜觀測；4)塔柱體伸縮量觀測；橋面撓度觀測橋面撓度是指橋面沿著橋軸線方向的發(fā)生垂直位移的幅度。橋面在外界環(huán)境荷載影響的作用下會產(chǎn)生變形，使得橋梁的設(shè)計線形與實際線形不相符，使橋梁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部狀態(tài)發(fā)生一定程度的變化。橋面線形的變化，不但會影響橋梁的正常安全運行，而且在一定程度上也會直接影響到橋梁的使用壽命。

3.橋梁變形監(jiān)測的主要方法

(1)垂直位移監(jiān)測

當(dāng)前橋梁垂直位移監(jiān)測的方法主要精密水準測量，三角高程測量，靜力水準測量、GPS測量。1)精密水準測量這是一種傳統(tǒng)的測量方法，精度高，數(shù)據(jù)可靠，但是勞動強度大，實際觀測時有很大的局限性。2)三角高程測量隨著電磁波測距技術(shù)的發(fā)展，三角高程測量的精度可以達到二等水準測量精度標準，完全可應(yīng)用于變形監(jiān)測。對于高精度或特殊的高程測量確時需采用三角高程測量時，應(yīng)進行詳細設(shè)計和論證。但是當(dāng)測量距離較遠時，其精度會相應(yīng)的降低。3)靜力水準測量靜力水準測量的基本原理是利用連通器測定出兩點之間的相對變形量。這種方法因為精度高、速度快等優(yōu)勢，也廣泛應(yīng)用于工程監(jiān)測中。對于兩測點之間有較大高差的情況，這種方法則很難實現(xiàn)測量，而且靜力水準只是測量的兩點之間的相對變化量，在工程應(yīng)用中有一定的局限性。4)GPS高程測量GPS高程測量的精度相比于平面測量的精度略低。一般采用靜態(tài)模式測量，觀測結(jié)果的精度能達到士10mm，動態(tài)模式測量精度相對較低，一般能達到士40mm左右。目前，國內(nèi)外利用GPS高程測量手段進行橋梁工程的變形監(jiān)測已取得了相當(dāng)成功的經(jīng)驗。

(2)水平位移監(jiān)測

對于橋梁水平位移的測量，根據(jù)橋梁線型的不同選擇不同的觀測方法。具體的，直線型橋梁監(jiān)測采用基準線法、測角法；曲線形橋梁監(jiān)測一般?用交會法、導(dǎo)線法、GPS測量。

(3)撓度觀測方法

橋梁的撓度測量是指確定橋面沿著橋軸線方向的發(fā)生垂直位移的幅度大小。主要方法有懸垂法、水準測量方法、全站儀觀測法、攝影測量方法、GPS測量及專用撓度儀觀測法等。GPS技術(shù)可以同進行平面測量和高程測量，實現(xiàn)橋梁的垂直位移監(jiān)測、水平位移監(jiān)測、撓度監(jiān)測，但從橋梁結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測的內(nèi)容以及方法來看，GPS技術(shù)與其它變形監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合已成為橋梁變形監(jiān)測的一種發(fā)展趨勢。

二、GPS技術(shù)應(yīng)用在橋梁測繪上的特點

1.GPS技術(shù)應(yīng)用在橋梁測繪方面的優(yōu)點

1)定位精度高。科學(xué)研究表明,GPS定位技術(shù)在距離目標300-1500m,持續(xù)觀測1h以上的情況下,可使精度誤差值調(diào)整在1mm內(nèi);與傳統(tǒng)的定位儀相比,其對橋梁的定位長度的較差可控制在0.5mm內(nèi)。2)測站時無需通視。GPS技術(shù)不需要測站之間相互通視,節(jié)約了大量資金的同時,因為不需要點間通視,靈活性較強,節(jié)省時間與資源。3)采用GPS定位方法布設(shè)大地控制網(wǎng),能夠有效并快速地得到真實數(shù)據(jù)和坐標,給橋梁測繪帶來方便。4)可直接顯示出三維坐標圖。GPS技術(shù)應(yīng)用到橋梁測繪中,在得到數(shù)據(jù)的同時,會自動顯示出三維坐標圖,以便于更直觀、簡便地繪制橋梁測繪圖,減少不必要的麻煩。5)GPS技術(shù)具有全天候的特點,受外界氣候影響較小。進行傳統(tǒng)測繪時,往往要考慮陰天、夜晚、起霧、下雨、下雪和刮風(fēng)等不良氣候因素的影響,使測繪具有較大的局限性,耽誤測量的進度,消耗人力物力并浪費大量時間,而GPS技術(shù)則不需要考慮這些情況的發(fā)生,天氣不會影響到測繪數(shù)據(jù)的準確性。6)GPS系統(tǒng)操作更簡便,擁有自動化系統(tǒng)。在測繪中,GPS技術(shù)可自動完成數(shù)據(jù)的測定,不用花費時間在繁瑣的數(shù)據(jù)處理上面,減輕了操作者的負擔(dān)。7)隨著定位系統(tǒng)的不斷完善,定位的速度在持續(xù)加快,對于中長基線的靜態(tài)定位來說,只需要15~20min,快速靜態(tài)定位甚至耗時更短。

2.GPS應(yīng)用到橋梁測繪上存在的問題及解決辦法

1)目前的GPS技術(shù)并不完善,GPS技術(shù)是通過接收機接收信號的形式來完成信息輸出,但是,在信號接收的過程中,信號易受到各種因素的干擾或使其中斷,這都將直接影響到測繪數(shù)據(jù)的準確度、系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。針對這種現(xiàn)象,一般采用多種檢測技術(shù)相結(jié)合的方式,提高檢測數(shù)據(jù)的精度是目前相關(guān)工作人員主要研究的方向之一。2)函數(shù)處理較為復(fù)雜,誤差源較多。與類似的測繪手段比較來看,GPS定位系統(tǒng)所需要運用的函數(shù)關(guān)系較為復(fù)雜,由衛(wèi)星、信號傳遞過程以及接收機中造成的誤差難以避免,針對這種現(xiàn)象,工作人員要仔細處理好每一個可能造成誤差的環(huán)節(jié),才能保證最終計算結(jié)果與理論數(shù)據(jù)相近。3)檢測起點的選擇受到很多方面的約束。測點要盡量選在避開房屋和水域等對測繪結(jié)果造成影響的地方,以避免路徑多而造成的誤差;除此之外,測點還要與高壓線、變壓器等設(shè)施保持一定安全距離。約束的條件越多,測量的準確性越難控制。

三、總結(jié)

GPS定位系統(tǒng)已經(jīng)越來越多地運用到各個領(lǐng)域,其在橋梁方面的應(yīng)用已經(jīng)初見成效。以上對GPS在橋梁測繪方面的研究還不是很透徹,但我相信,一定會出現(xiàn)更完善的處理辦法。

作者：陳玉良 林錦花 黃美燕 單位：中交第二航務(wù)工程局五分公司 湖南城建職業(yè)技術(shù)學(xué)院