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GPS監測橋梁位移的現狀

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GPS監測橋梁位移的現狀
大跨度橋梁受風(fēng)荷載,車(chē)載,溫度和地震影響較大,而在沿海地區一般無(wú)地震,主要受臺風(fēng),車(chē)載和溫度的影響,為保證其在上述條件下的安全運營(yíng),必須研究橋梁在上述條件下的實(shí)際位移曲線(xiàn),而目前對風(fēng)的研究?jì)H局限于理論和模型實(shí)驗,對實(shí)橋在風(fēng)作用下的研究還不充分,對車(chē)載的研究也只是在特定時(shí)間和空間下進(jìn)行。主要原因是測試儀器的不合理,對大橋不能連續實(shí)時(shí)監測。目前用于結構監測的儀器主要有:經(jīng)緯儀、位移傳感器、加速度傳感器和激光測試方法。 
位移傳感器是一種接觸型傳感器,必須與測點(diǎn)相接觸,其缺點(diǎn)是對于難以接近點(diǎn)無(wú)法測量以及對橫向位移測量有困難。 
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    加速度傳感器,對于低頻靜態(tài)位移鑒別效果差,為獲得位移必須對它進(jìn)行兩次積分,精度不高,也無(wú)法實(shí)時(shí)。而大型懸索橋的頻率一般都較低。
    激光法測試精度較高,但在橋梁晃動(dòng)大時(shí)由于無(wú)法捕捉光點(diǎn)也無(wú)法測量。
    除上述不足外,對橋梁的扭角測試也力不從心,為對橋梁進(jìn)行安全監測,必須尋找更好的測試方法。目前出現了利用GPS進(jìn)行測試的新手段,在橋梁高層結構上進(jìn)行實(shí)地測試[4~6],但在國內利用GPS對橋梁的測試還無(wú)先例,在國外也僅限于位移監測,利用GPS進(jìn)行動(dòng)力分析和研究橋梁在風(fēng)和車(chē)輛作用下的力學(xué)行為還不充分。下面介紹利用GPS監測的原理和特點(diǎn)。
    GPS位移監測原理:大橋位移監測系統是采用衛星定位系統。它是利用接收導航衛星載波相位進(jìn)行實(shí)時(shí)相位差分即 RTK技術(shù)(Real Time Kinematic),實(shí)時(shí)測定大橋位移。原理見(jiàn)圖1。
    GPS RTK差分系統是由 GPS基準站、GPS監測站和通信系統組成;鶞收緦⒔邮盏降男l星差分信息經(jīng)過(guò)光纖實(shí)時(shí)傳遞到監測站。監測站接收衛星信號及GPS基準站信息,進(jìn)行實(shí)時(shí)差分后可實(shí)時(shí)測得站點(diǎn)的三維空間坐標。此結果將送到GPS監控中心。監控中心對接收機的GPS差分信號結果進(jìn)行橋梁橋面、橋塔的位移、轉角計算,提供大橋管理部門(mén)進(jìn)行安全分析。
    GPS監測大橋位移特點(diǎn)
    (l)由于GPS是接收衛星運行定位,所以大橋上各點(diǎn)只要能接收到6顆以上GPS衛星及基準站傳來(lái)的GPS差分信號,即可進(jìn)行GPS RTK差分定位。各監測站之間勿需通視,是相互獨立的觀(guān)測值。
    (2)GPS定位受外界大氣影響小,可以在暴風(fēng)雨中進(jìn)行監測。
    (3)GPS測定位移自動(dòng)化程度高。從接收信號,捕捉衛星,到完成RTK差分位移都可由儀器自動(dòng)完成。所測三維坐標可自動(dòng)存入監控中心服務(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10~20Hi速率輸出定位結果,定位精度平面為10mm,高程為20mm。
    當然,GPS進(jìn)行橋梁的實(shí)時(shí)監測也存在著(zhù)不足,目前僅能對變形相對較大的位移進(jìn)行監測,對于小位移還需進(jìn)一步提高GPS的定位精度,但不排除GPS對其他大型結構的應用前景。
  • 發(fā)布人:2011/4/1 10:22:001119 發(fā)布時(shí)間:2011/4/1 10:22:00 此新聞已被瀏覽:1119次