GPS監(jiān)測橋梁位移的現(xiàn)狀

GPS監(jiān)測橋梁位移的現(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，主要受臺風(fēng)，車載和溫度的影響，為保證其在上述條件下的安全運營，必須研究橋梁在上述條件下的實際位移曲線，而目前對風(fēng)的研究僅局限于理論和模型實驗，對實橋在風(fēng)作用下的研究還不充分，對車載的研究也只是在特定時間和空間下進(jìn)行。主要原因是測試儀器的不合理，對大橋不能連續(xù)實時監(jiān)測。目前用于結(jié)構(gòu)監(jiān)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，必須與測點相接觸，其缺點是對于難以接近點無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，也無法實時。而大型懸索橋的頻率一般都較低。
激光法測試精度較高，但在橋梁晃動大時由于無法捕捉光點也無法測量。
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(jiān)測，必須尋找更好的測試方法。目前出現(xiàn)了利用GPS進(jìn)行測試的新手段，在橋梁高層結(jié)構(gòu)上進(jìn)行實地測試[4~6]，但在國內(nèi)利用GPS對橋梁的測試還無先例，在國外也僅限于位移監(jiān)測，利用GPS進(jìn)行動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)測的原理和特點。
GPS位移監(jiān)測原理：大橋位移監(jiān)測系統(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)行實時相位差分即 RTK技術(shù)（Real Time Kinematic），實時測定大橋位移。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)過光纖實時傳遞到監(jiān)測站。監(jiān)測站接收衛(wèi)星信號及GPS基準(zhǔn)站信息，進(jìn)行實時差分后可實時測得站點的三維空間坐標(biāo)。此結(jié)果將送到GPS監(jiān)控中心。監(jiān)控中心對接收機(jī)的GPS差分信號結(jié)果進(jìn)行橋梁橋面、橋塔的位移、轉(zhuǎn)角計算，提供大橋管理部門進(jìn)行安全分析。
GPS監(jiān)測大橋位移特點：
（l）由于GPS是接收衛(wèi)星運行定位，所以大橋上各點只要能接收到6顆以上GPS衛(wèi)星及基準(zhǔn)站傳來的GPS差分信號，即可進(jìn)行GPS RTK差分定位。各監(jiān)測站之間勿需通視，是相互獨立的觀測值。
（2）GPS定位受外界大氣影響小，可以在暴風(fēng)雨中進(jìn)行監(jiān)測。
（3）GPS測定位移自動化程度高。從接收信號，捕捉衛(wèi)星，到完成RTK差分位移都可由儀器自動完成。所測三維坐標(biāo)可自動存入監(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)行橋梁的實時監(jiān)測也存在著不足，目前僅能對變形相對較大的位移進(jìn)行監(jiān)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(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景。