GPS模块实时动态差分法检测大桥位移     DATE: 2017-05-14 16:57

过去十几年里,我国已建成一批大跨度具有世界先进水平的桥梁。近年来,我国特别是沿海地区交通发展迅速,迫切需要建立一大批大跨度桥梁。为了确保这些耗资巨大,与国计民生密切相关的大桥的安全耐久,必须对这些大桥进行连续的监测。目前用于结构监测的仪器主要有:经纬仪、位移传感器、加速度传感器和激光测试方法。

GPS实时差分桥梁监控系统

三种监测方法简介及其各自的不足之处

全站仪自动扫描法,即对各个测点进行7s一周的连续扫描,其缺点是各测点不同步以及大变形时不可测;而且位移传感器是一种接触型传感器,必须与测点相接触,其缺点是对于难以接近点无法测量以及对横向位移测量有困难。而加速度传感器,对于低频静态位移鉴别效果差,为获得位移必须对它进行两次积分,精度不高,也无法实时。而大型悬索桥的频率一般都较低;激光法测试精度较高,但在桥梁晃动大时由于无法捕捉光点也无法测量。

GPS模块设备监测的新方法

除上述不足外,对桥梁的扭角测试也力不从心,为对桥梁进行安全监测,必须寻找更好的测试方法。目前出现了利用GPS模块设备进行测试的新手段,在桥梁高层结构上进行实地测试,在一些大桥的测试中获得了成功。但在国内利用GPS模块定位设备对桥梁的测试还无先例,在国外也仅限于位移监测,利用GPS模块进行动力分析和研究桥梁在风和车辆作用下的力学行为还不充分。下面介绍利用GPS监测的原理和特点。

GPS模块设备位移监测原理:大桥位移监测系统是采用卫星定位系统。它是利用接收导航卫星载波相位进行实时相位差分即RTK技术,实时测定大桥位移。GPSRTK差分系统是由GPS模块基准站、GPS监测站和通信系统组成。基准站将接收到的卫星差分信息经过光纤实时传递到监测站。监测站接收卫星信号及GPS基准站信息,进行实时差分后可实时测得站点的三维空间坐标。此结果将送到GPS监控中心。监控中心对接收机的GPS模块差分信号结果进行桥梁桥面、桥塔的位移、转角计算,提供大桥管理部门进行安全分析。


GPS模块监测大桥位移的优点有:

(1)由于GPS模块设备是接收卫星运行定位,所以大桥上各点只要能接收到6颗以上GPS卫星及基准站传来的GPS差分信号,即可进行GPSRTK差分定位。各监测站之间勿需通视,是相互独立的观测值。

(2)GPS模块定位受外界大气影响小,可以在暴风雨中进行监测。

(3)GPS测定位移自动化程度高。从接收信号,捕捉卫星,到完成RTK差分位移都可由仪器自动完成。所测三维坐标可自动存入监控中心服务器进行大桥安全性分析。

(4)GPS模块定位速度快、精度高。GPS RTK最快可达10~20Hi速率输出定位结果,定位精度平面为10mm,高程为20mm.当然,GPS进行桥梁的实时监测也存在着不足,目前仅能对变形相对较大的位移进行监测,对于小位移还需进一步提高GPS模块的定位精度,但不排除GPS模块对其他大型结构的应用前景。

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