橋面垂直變形的觀測方法有哪些

❶ GPS橋梁變形監測技術研究

GPS技術橋梁監測測量方法有哪些？如何進行檢測？請看中達咨詢編輯的文章。
1變形監測
所謂的變形監測是指利用相關測量儀器及方法將礦山岩層與地表運動、大壩、邊坡、地表沉降、大地形變等以數據或圖像的形式記錄下來，作為分析其安全性的基本資料，為預測和預報變形的發展趨勢及速度做出科學的合理解釋。按照變形監測的范圍可以將其分為三類：工程建築和局部性變形研究、區域性變形研究、全球性變形研究。
但無論是哪種類型的變形監測，其檢測原理及方法都是類似的，監測內容也基本上可以分為以下幾類：一是地面沉降，為了准確的對地面沉降做出准確的預測及及時的防護措施，需要對地面變形做周期性觀測，切實掌握地面回升與沉降的基本規律；二是土工建築物，這類變形監測主要依據不同的構造物做出不同的變形監測內容；三是工業與民用建築物，這類變形監測主要包含垂直位移、水平位移、動態變形監測、建築物自身傾斜裂縫監測以及建築物基礎的均勻沉陷等。變形監測的主要意義為研究變形的規律，做變形分析及預測、驗證結構設計，反饋施工質量及評估建築物的安全狀態。
目前變形監測的方法和技術主要包含四大類：一是地面攝影測量技術，此類技術有著其局限性，由於攝影器材的解析度降低，造成了監測的范圍小、精度低，不過隨著數字攝影技術的蓬勃發展，加上實時攝影技術的逐漸成熟，地面攝影測量技術又迎來了新的發展機遇；二是專門的測量方法，諸如傾斜測量、準直測量、靜力水準測量等非土木工程變形監測傳統測量范疇之內的測量方法。
三是大地測量，這是最為常用的傳統方法，其主要通過水準、測邊、測角等相關技術來完成變形量的測定，大地測量的准確度高，且業已形成了較為完善的理論及方法，但是其自身也存在著許多缺陷，例如測量效率低，機械化、現代化程度低，在大型的工程的測量中，工作量大，難度大；四是變形監測新技術，新技術的推廣與應用一直是監測水平提高的直接動力，近年來諸如計算機層析成像技術、梁鋒敬激光掃描、InSAR技術等均成了變形監測的新興技術，雖有些技術還不夠成熟，但確大大提高了監測的精確度及降低了監測的難度。
2橋梁變形監測
橋梁的健康監測已經成為預防橋梁結構失穩的重要方法，特別是在橋梁運營過程中的變形監測，具有非常大重要意義。橋梁監測的主要內容包括以下幾個方面：
（1）橋塔變形監測，這其中的主要觀測內容有塔柱體整體傾觀測、斜塔柱體伸縮量觀測、塔柱體擾度觀測、塔柱頂部的水平位移觀測等。
（2）橋梁平面位移監測，車輛荷載、風荷載等外界因素會造成橋梁基礎的位移，所以橋面位移的監測內容為與橋軸線方向垂直的水平位移。
（3）橋梁墩台的變形監測，主要內容包括墩台的垂直位移監測以及墩台的水平位移監測。
（4）橋面撓度的監測，橋面在外界荷載的作用下會發生直接橡慎影響橋面通行安全及橋梁壽命的沿著橋軸線方向的垂直位移，即撓度。
橋梁變形監測的方法較多，在撓度觀測中有攝影測量方法、全站儀觀測發、水準測量方法、懸垂法、專用撓度儀觀測法及GPS測量法等；水平位移的監測方法包括導線法、測角法、基準線法、交會法及GPS測量法；垂直位移的監測方法包括精密水準測量法、靜力水準測量法、三角高程測量法及GPS測量法等。
從上面的介紹中可以看出，GPS測量在橋梁變形監測的各個方面都可以進行，同步性高，精度高，方便可靠等有點決定了GPS技術在橋梁變形監測中的發展前景明朗。
3基於橋梁監測的GPS變形監測技術
GPS的全稱為GlobalPositioningSystem，即全球定位系統，該系統包含用戶接受設備、地面監基猛控部分及空間部分等三大部分組成。用戶接受設備即GPS信號接收器，通過一些列的信號捕獲、數據獲取、數據處理等步驟計算出設備所在地理位置的時間、速度、高度及經緯度等信息；地面控制系統是由監測站、地面天線、主控制站組成；空間部分由3顆備用衛星及21顆工作衛星組成，均勻的分布在6個軌道面上，距地表2.02萬千米的上空。
GPS定位測量的原理是基於GPS衛星發射的數據碼（D碼）、測距碼（C/A碼、P碼）和載波信號下計算的。偽距測量原理的基本原理是基於空間後方交會，假定某一時刻t，某點P至三顆衛星的空間距離分別為（），衛星的空間坐標為（√(〖__^〗^〖__^〗
式中：為接收機鍾差改正；為衛星鍾差改正為對流層延遲改正為電離層延遲改正。
載波相位測量原理是基於GPS衛星的L頻帶的載波和載波的兩種高頻信號而進行定位的，假設衛星在時刻的相位為__D_Dd______，所發生的相位變化量為，則載波相位測量原理的基本表達式為：
式中：為整數周，__D_Dd____
GPS技術在橋梁變形監測中的測量方法主要有兩種，一種是決定定位法，另外一種是相對定位法。GPS靜態相對定位法是相位觀測量及載波相位觀測量的線性組合技術，假設兩台接收機和，它們分別在、時刻，分別對衛星m、n進行了同步觀測，於是得到了以下的相位角：
GPSPTK模式以載波相位為基礎，在基準站架設GPS接收機用於接受衛星信號，與此同時傳遞觀測值、坐標於移動站，移動站架設在測量點上，用於接受基準站信息和衛星信號，同時利用分差技術進行信息處理，從而實現實時定位，並給出待測點的坐標。
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❷ 高架橋墩柱傾斜度的變形監測

1. 問題的提出
傾斜測量是用經緯儀測量建築物傾斜度隨時間而變化的工作，一般在建築物立面上設置上下兩個觀測標志，它們的高差為h，用經緯儀把上標志中心位置投影到下標志附近，量取它與下標志中心之間的水平距離s，則s/h＝α就是兩標志中心聯線的傾斜度。定期地重復觀測，就可得知在某時間段內建築物傾斜度的變化情況［1］。
高架橋在城市道路中已普遍使用，為了保證高架橋的運營安全，測量人員經常要對高架橋的墩柱進行變形監測。這些墩柱一般是又大又高的圓柱形，大多設在汽車不能抵達的地方。我們對墩柱進行傾斜度測量時，不能藉助諸如消防車機械臂這樣的工具來設置觀測標志，通常只能在墩柱兩旁大約90度的方向設置兩個工作基點，採用方向交會法進行測量。這種方法存在著不足：一是觀測工作量大；二是在無明顯標志的情況下，兩處設站交會的墩柱中心無法重合在一起，測量必定會產生誤差；三是由於無多餘觀測，觀測結果提不出精度分析。鑒於這種情況，我們想到了採用免棱鏡全站儀對墩柱進行傾斜度測量。
2.採用免棱鏡全站儀測量高架橋墩柱傾斜度的方法
2.1墩柱傾斜度計算公式［1］鋒鄭
α＝arc tg(s÷h)
式中：α——墩柱傾斜度
arc tg——反正切函數
s——墩柱頂部中心和底部中心的差值
h——墩柱頂部中心和底部中心的高差
2.2採用免棱鏡全站儀測量高架橋墩柱傾斜度的操作方法
2.2.1當我們測量了墩柱頂部中心坐標和底部中心坐標後，通過坐標反算就能計算出墩柱上標志中心位置投影到下標志中心位置之間的水平距離和傾斜方向。加上墩柱頂部中心和底部中心的高差，利用公式α＝arc tg(s÷h) 就能計算出墩柱傾斜度。
2.2.2墩柱中心坐標和高差怎麼得到呢？首先在離需要觀測的圓形「墩柱」一側（矩形「墩柱」必須在與墩柱面垂直的一側）20多米距離的地方設置一個工作基點，使用帶有免棱鏡測距功能的全站儀，在工作基點上分別對墩柱頂部和底部左右兩側進行水平角觀測。觀測墩柱頂部或底部左右兩側水平角時，因為有各種原因可能觀測不到最頂端或最底端，只能觀測到相對的頂端或底端（觀測時要求把天頂距記錄下來，注意觀測墩柱左右兩側水平角時，保持一個天頂距高度不能變）。左右兩側水平角測量後，取平均數就得到了墩柱觀測點中心的水平角，加上已知數據換算為方位角，將全站儀對准墩柱頂部和底部，採用免棱鏡測距方法進行距離量測和垂直角觀測，化算為平距後加上墩柱半徑，計算出墩柱頂部和底部中心的坐標和高程，採用反正切函數就得到了「墩柱」的傾斜度。
2.2.3以上是在一個工作基點測量得到了「墩柱」的傾斜度，如果我們在墩柱的另一側再設置一個工作基點（這兩個工作基點與「墩柱」的夾角保持在90度左右），采銀梁頌用以上相同的方法再測量一次，從理論上講在兩站分別測量的兩組傾斜度應該是相同的值。如果誤差偏大說明觀測有粗差，如果誤差不大就能計算出兩次測量後墩柱上下標志中心位置之間的水平距離較差和傾斜度較差。
3 工程實例分析
3.1工程准備。 近期我單位對當地某立交橋「墩柱3」進行了傾斜度測量。本次測量我們在離「墩柱3」兩側約35米左右的地方設置了兩個工作基點，這兩個工作基點與「墩柱3」的夾角大致在90度左右，測量儀器採用索佳SET 1130 R3免棱鏡測距全站儀（測角標稱精度1″測距標稱精度2mm 2PPm×D）。按《建築物變形測量規程》二級變形測量等級要求，水平角觀測二測回，測距二測回，每測回四讀數［2］。採用坐標系統是獨立系；採用高程系統是獨立系。
3.2工作方法。 在設置好的兩個工作基點上，我們分別對「墩柱3」的頂部和底部左右兩側進行了水平角觀測，左右兩側水平角取平均數得到了墩柱中心的水平角，換算為方位角後將全站儀對准墩柱頂部和底部，採用免棱鏡測距方法進行距離量測和垂直角觀測，化算為平距後加上墩柱半徑，計算出墩柱頂部和渣祥底部中心的坐標和高程，反解出邊長和方位角，採用正切函數得到了「墩 柱3」的傾斜度。
3.3計算數據。
3.4精度分析。 本次觀測「頂中心」和「底中心」在「工作基點1」和「工作基點2」兩個測站各測一組數據，兩站測量傾斜度較差為19.3″。把傾斜度取用平均數後，與觀測值比較改正數為9.6″，採用改正數9.6″和平均高差21.537m計算「墩柱3」中心坐標觀測誤差為 tg 9.6″×21.537＝1.0 mm，說明測量精度良好，不存在粗差。
4. 結束語
隨著測量儀器的不斷進步，測量手段也不斷更新，採用免棱鏡全站儀測量高架橋墩柱傾斜度我們作了初步嘗試，在此把我們的工作思路和操作方法介紹給工程測量的同行，希望能起到拋磚引玉的作用，把高架橋墩柱變形監測工作搞得更好。

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❸ 變形觀測的理論與方法

變形觀測：
對建築物及其地基由於荷重和地質條件變化等外界因素引起的各種變形（空間位移）的測定工作。其目的在於了解建築物的穩定性，監視它的安全情況，研究變形規律，檢驗設計理論及其所採用的計算方法和經驗數據，是工程測量學的重要內容之一。

振動觀測
對於高層建築物和機械設備往返擺動情況的觀測工作。高層建築物在風力、日照和溫度的影響下，某些機械設備在動荷重的狀態下,都會發生擺動。傳統的變形觀測方法無法滿足這方面觀測的要求。利用光電系統可以將觀測點坐標自動記錄在紙帶上，從而求得建築物的振動頻率和振幅大小。自動傾斜儀（例如電子水準器）能將精密水準氣泡的微小傾斜轉換成電信號輸出，可用於觀測轉動角的往返變動。利用電子水準器同時測定不同高度的轉動角，通過換算可以求得建築物頂點的振動。

沉降觀測
測定建築物或其基礎的高程隨時間變化的工作。建築物在施工和運營期間，對埋設在基礎和建築物上的觀測點，定期用精密水準測量的方法測定它們的高程，比較觀測點不同周期的高程即可求得其沉降值。有時也可用地面立體攝影測量的方法及液體靜力水準測量的方法測定沉降值。在液體靜力水準測量中，可採用探針探測液面高程，也可採用將液面高程的變化用感測器輸出等方法實現自動化觀測。

位移觀測
測定建築物上某些點的平面位置隨時間變化的工作。建築物位移可能是任意方向的，也可能發生在某一特定方向。任意方向位移的測定常用前方交會法，或地面立體攝影測量的方法測定(見地面攝影測量)；對某些不宜用交會法觀測的建築物，也可採用導線測量方法。位移值均由比較不同觀測周期所得的觀測點坐標求得。特定方向位移的測定常用基準線法，即以垂直於位移方向的固定不變的鉛垂面為觀測基準面，定期測定建築物相對於它的偏離值，以計算位移值。此外，還可採用視准線法。

❹ 鐵路工程施工中，垂直位移監測可採用以下哪些方法

工作基點（以下簡稱基點）是沉降觀測的基準點，應根據工程的沉降施測方案和布網原則的要求建立，而沉降施測方案應根據滑豎工程的布局特點、現場的環境條件制訂。依據工作經驗，一般高層建築物周圍要布設三個基點，且與建築物相距50m至100m間的范圍為
建築物變形觀測 (就找了這些) 測定建築物及其地基在建築物本身的荷載或受外力作用下，一定時間段內所產生的變形量及其數據的分析和處理工作。內容包括沉降、傾斜、位移、撓曲、風振等變形觀測項目。其目的是監視建築物在施工過程中和竣工後，投
在平行於主體圍護結構的方向,並分別距圍護結構邊緣、0.6米、4米、8米、12米、16米、20米、24米、28米處,用Φ108的鑽機將地面硬化層鑽透，隨即打入作為監測點的鋼筋，使鋼筋與土體結為整體，可隨土體的變化而變。為了避免車輛對測點的破壞，打入的
監測房屋沉降狀況，保證房屋安全！ 沉降觀測點一般應設在以下位置： 建築物的四角、大轉角處及凳讓鋒沿外牆10～15m處或每隔2～3根柱基上； 高低層建築物、新舊建築物、縱橫牆等交接處的兩側； 建築物裂縫和沉降縫兩側、基礎埋深相差懸殊處、人工地基與
沉降觀測在建築物的施工、竣工驗收以及竣工後的監測等過程中，具有安全預報、科學評價及檢驗施工質量等的職能。通過現場監測數據的反饋信息，可以對施工過程等問題起到預報作用，及時做出較合理的技術決策和現場的應變決定。
建築物沉降觀測的水準點包括高程基準點和工作基點，其位置的選擇應符合下列規定： 1 高程基準點和工作基點應避開交通幹道主路、地下管線、倉庫堆棗晌棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機器振動區以及其他可能使標石、標志易遭腐蝕和破壞的地方

❺ 建築物的變形觀測包括哪些內容

1、外部變形觀測是指變形體外部形狀及其空間位置的變化，如傾斜、裂縫、垂直和水平位移等，因此變形觀測又可分為垂直位移觀測（常稱為沉降觀測）、水平位移觀測（常簡稱為位移觀測）、傾斜觀測、裂縫觀測；

撓度(建築的基礎、上部結構或構件等在彎矩作用下因撓曲引起的垂直於軸線的線位移)觀測、風振觀測（對受強風作用而產生的變形進行觀測）、日照觀測（對受陽光照射受熱不均而產生的變形進行觀測）以及基坑回彈觀測（對基坑開挖時由於卸除土的自重而引起坑底土隆起的現象進行觀測）等。

2、內部變形則觀測是指變形體內部應力、溫度、水位、滲流、滲壓等的變化。通常，測量人員主要負責外部變形的觀測，而內部變形的觀測一般由其他相關人員進行。

與常規測量相比，變形觀測的一個顯著特點就是測量精度要求較高，一般性的也要達到毫米級，重要的、變形比較敏感的則要達到0.1mm甚至0.01mm。因此，變形觀測多屬於精密測量。

(5)橋面垂直變形的觀測方法有哪些擴展閱讀

監視對象和變形體可大可小，可以是整個地球，也可以是一個區域或某一工程建（構）築物，因此變形觀測可分為全球性變形觀測、區域性變形觀測和工程變形觀測。

另外，對於工程變形觀測而言，變形體和監視對象又可以是各種建（構）築物，也可以是機器設備及其他與工程建設有關的自然或人工對象，所以工程變形觀測又分為工業與民用建築變形觀測、水工建築變形觀測（如大壩變形觀測）、地下建築變形觀測（如隧道變形觀測）、橋梁變形觀測、建築場地變形觀測、滑坡（變形）觀測等。

進一步，還可以分為基坑及支護變形觀測、地基基礎變形觀測、上部結構變形觀測、相鄰建築及設施變形觀測等。

通過變形觀測，一方面可以監視建（構）築物的變形情況，以便一旦發現異常變形可以及時進行分析、研究、採取措施、加以處理，防止事故的發生，確保施工和建（構）築物的安全(因此，變形觀測又常常稱為變形監測)；

另一方面，通過對建（構）築物的變形進行分析研究，還可以檢驗設計和施工是否合理、反饋施工的質量，並為今後的修改和制訂設計方法、規范以及施工方案等提供依據，從而減少工程災害、提高抗災能力。可見，變形觀測的意義非常重大，必須予以高度重視。