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，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，而目前對風的研究僅局限于理論和模型實驗，對實橋在風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。目前用于結構監(jiān)測的儀器主要有：經緯儀、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進行測試的新手段，在橋梁高層結構上進行實地測試[4~6]，但在國內利用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進行動力分析和研究橋梁在風和車輛作用下的力學行為還不充分。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)。它是利用接收導航衛(wèi)星載波相位進行實時相位差分即 RTK技術（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基準站、GPS監(jiān)測站和通信系統(tǒng)組成。基準站將接收到的衛(wèi)星差分信息經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基準站信息，進行實時差分后可實時測得站點的三維空間坐標。此結果將送到GPS監(jiān)控中心。監(jiān)控中心對接收機的GPS差分信號結果進行橋梁橋面、橋塔的位移、轉角計算，提供大橋管理部門進行安全分析。
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)星及基準站傳來的GPS差分信號，即可進行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，可以在暴風雨中進行監(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。所測三維坐標可自動存入監(jiān)控中心服務器進行大橋安全性分析。
（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行監(jiān)測，對于小位移還需進一步提高GPS的定位精度，但不排除GPS對其他大型結構的應用前景。