桥面垂直变形的观测方法有哪些

❶ GPS桥梁变形监测技术研究

GPS技术桥梁监测测量方法有哪些？如何进行检测？请看中达咨询编辑的文章。
1变形监测
所谓的变形监测是指利用相关测量仪器及方法将矿山岩层与地表运动、大坝、边坡、地表沉降、大地形变等以数据或图像的形式记录下来，作为分析其安全性的基本资料，为预测和预报变形的发展趋势及速度做出科学的合理解释。按照变形监测的范围可以将其分为三类：工程建筑和局部性变形研究、区域性变形研究、全球性变形研究。
但无论是哪种类型的变形监测，其检测原理及方法都是类似的，监测内容也基本上可以分为以下几类：一是地面沉降，为了准确的对地面沉降做出准确的预测及及时的防护措施，需要对地面变形做周期性观测，切实掌握地面回升与沉降的基本规律；二是土工建筑物，这类变形监测主要依据不同的构造物做出不同的变形监测内容；三是工业与民用建筑物，这类变形监测主要包含垂直位移、水平位移、动态变形监测、建筑物自身倾斜裂缝监测以及建筑物基础的均匀沉陷等。变形监测的主要意义为研究变形的规律，做变形分析及预测、验证结构设计，反馈施工质量及评估建筑物的安全状态。
目前变形监测的方法和技术主要包含四大类：一是地面摄影测量技术，此类技术有着其局限性，由于摄影器材的分辨率降低，造成了监测的范围小、精度低，不过随着数字摄影技术的蓬勃发展，加上实时摄影技术的逐渐成熟，地面摄影测量技术又迎来了新的发展机遇；二是专门的测量方法，诸如倾斜测量、准直测量、静力水准测量等非土木工程变形监测传统测量范畴之内的测量方法。
三是大地测量，这是最为常用的传统方法，其主要通过水准、测边、测角等相关技术来完成变形量的测定，大地测量的准确度高，且业已形成了较为完善的理论及方法，但是其自身也存在着许多缺陷，例如测量效率低，机械化、现代化程度低，在大型的工程的测量中，工作量大，难度大；四是变形监测新技术，新技术的推广与应用一直是监测水平提高的直接动力，近年来诸如计算机层析成像技术、梁锋敬激光扫描、InSAR技术等均成了变形监测的新兴技术，虽有些技术还不够成熟，但确大大提高了监测的精确度及降低了监测的难度。
2桥梁变形监测
桥梁的健康监测已经成为预防桥梁结构失稳的重要方法，特别是在桥梁运营过程中的变形监测，具有非常大重要意义。桥梁监测的主要内容包括以下几个方面：
（1）桥塔变形监测，这其中的主要观测内容有塔柱体整体倾观测、斜塔柱体伸缩量观测、塔柱体扰度观测、塔柱顶部的水平位移观测等。
（2）桥梁平面位移监测，车辆荷载、风荷载等外界因素会造成桥梁基础的位移，所以桥面位移的监测内容为与桥轴线方向垂直的水平位移。
（3）桥梁墩台的变形监测，主要内容包括墩台的垂直位移监测以及墩台的水平位移监测。
（4）桥面挠度的监测，桥面在外界荷载的作用下会发生直接橡慎影响桥面通行安全及桥梁寿命的沿着桥轴线方向的垂直位移，即挠度。
桥梁变形监测的方法较多，在挠度观测中有摄影测量方法、全站仪观测发、水准测量方法、悬垂法、专用挠度仪观测法及GPS测量法等；水平位移的监测方法包括导线法、测角法、基准线法、交会法及GPS测量法；垂直位移的监测方法包括精密水准测量法、静力水准测量法、三角高程测量法及GPS测量法等。
从上面的介绍中可以看出，GPS测量在桥梁变形监测的各个方面都可以进行，同步性高，精度高，方便可靠等有点决定了GPS技术在桥梁变形监测中的发展前景明朗。
3基于桥梁监测的GPS变形监测技术
GPS的全称为GlobalPositioningSystem，即全球定位系统，该系统包含用户接受设备、地面监基猛控部分及空间部分等三大部分组成。用户接受设备即GPS信号接收器，通过一些列的信号捕获、数据获取、数据处理等步骤计算出设备所在地理位置的时间、速度、高度及经纬度等信息；地面控制系统是由监测站、地面天线、主控制站组成；空间部分由3颗备用卫星及21颗工作卫星组成，均匀的分布在6个轨道面上，距地表2.02万千米的上空。
GPS定位测量的原理是基于GPS卫星发射的数据码（D码）、测距码（C/A码、P码）和载波信号下计算的。伪距测量原理的基本原理是基于空间后方交会，假定某一时刻t，某点P至三颗卫星的空间距离分别为（），卫星的空间坐标为（√(〖__^〗^〖__^〗
式中：为接收机钟差改正；为卫星钟差改正为对流层延迟改正为电离层延迟改正。
载波相位测量原理是基于GPS卫星的L频带的载波和载波的两种高频信号而进行定位的，假设卫星在时刻的相位为__D_Dd______，所发生的相位变化量为，则载波相位测量原理的基本表达式为：
式中：为整数周，__D_Dd____
GPS技术在桥梁变形监测中的测量方法主要有两种，一种是决定定位法，另外一种是相对定位法。GPS静态相对定位法是相位观测量及载波相位观测量的线性组合技术，假设两台接收机和，它们分别在、时刻，分别对卫星m、n进行了同步观测，于是得到了以下的相位角：
GPSPTK模式以载波相位为基础，在基准站架设GPS接收机用于接受卫星信号，与此同时传递观测值、坐标于移动站，移动站架设在测量点上，用于接受基准站信息和卫星信号，同时利用分差技术进行信息处理，从而实现实时定位，并给出待测点的坐标。
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❷ 高架桥墩柱倾斜度的变形监测

1. 问题的提出
倾斜测量是用经纬仪测量建筑物倾斜度随时间而变化的工作，一般在建筑物立面上设置上下两个观测标志，它们的高差为h，用经纬仪把上标志中心位置投影到下标志附近，量取它与下标志中心之间的水平距离s，则s/h＝α就是两标志中心联线的倾斜度。定期地重复观测，就可得知在某时间段内建筑物倾斜度的变化情况［1］。
高架桥在城市道路中已普遍使用，为了保证高架桥的运营安全，测量人员经常要对高架桥的墩柱进行变形监测。这些墩柱一般是又大又高的圆柱形，大多设在汽车不能抵达的地方。我们对墩柱进行倾斜度测量时，不能借助诸如消防车机械臂这样的工具来设置观测标志，通常只能在墩柱两旁大约90度的方向设置两个工作基点，采用方向交会法进行测量。这种方法存在着不足：一是观测工作量大；二是在无明显标志的情况下，两处设站交会的墩柱中心无法重合在一起，测量必定会产生误差；三是由于无多余观测，观测结果提不出精度分析。鉴于这种情况，我们想到了采用免棱镜全站仪对墩柱进行倾斜度测量。
2.采用免棱镜全站仪测量高架桥墩柱倾斜度的方法
2.1墩柱倾斜度计算公式［1］锋郑
α＝arc tg(s÷h)
式中：α——墩柱倾斜度
arc tg——反正切函数
s——墩柱顶部中心和底部中心的差值
h——墩柱顶部中心和底部中心的高差
2.2采用免棱镜全站仪测量高架桥墩柱倾斜度的操作方法
2.2.1当我们测量了墩柱顶部中心坐标和底部中心坐标后，通过坐标反算就能计算出墩柱上标志中心位置投影到下标志中心位置之间的水平距离和倾斜方向。加上墩柱顶部中心和底部中心的高差，利用公式α＝arc tg(s÷h) 就能计算出墩柱倾斜度。
2.2.2墩柱中心坐标和高差怎么得到呢？首先在离需要观测的圆形“墩柱”一侧（矩形“墩柱”必须在与墩柱面垂直的一侧）20多米距离的地方设置一个工作基点，使用带有免棱镜测距功能的全站仪，在工作基点上分别对墩柱顶部和底部左右两侧进行水平角观测。观测墩柱顶部或底部左右两侧水平角时，因为有各种原因可能观测不到最顶端或最底端，只能观测到相对的顶端或底端（观测时要求把天顶距记录下来，注意观测墩柱左右两侧水平角时，保持一个天顶距高度不能变）。左右两侧水平角测量后，取平均数就得到了墩柱观测点中心的水平角，加上已知数据换算为方位角，将全站仪对准墩柱顶部和底部，采用免棱镜测距方法进行距离量测和垂直角观测，化算为平距后加上墩柱半径，计算出墩柱顶部和底部中心的坐标和高程，采用反正切函数就得到了“墩柱”的倾斜度。
2.2.3以上是在一个工作基点测量得到了“墩柱”的倾斜度，如果我们在墩柱的另一侧再设置一个工作基点（这两个工作基点与“墩柱”的夹角保持在90度左右），采银梁颂用以上相同的方法再测量一次，从理论上讲在两站分别测量的两组倾斜度应该是相同的值。如果误差偏大说明观测有粗差，如果误差不大就能计算出两次测量后墩柱上下标志中心位置之间的水平距离较差和倾斜度较差。
3 工程实例分析
3.1工程准备。 近期我单位对当地某立交桥“墩柱3”进行了倾斜度测量。本次测量我们在离“墩柱3”两侧约35米左右的地方设置了两个工作基点，这两个工作基点与“墩柱3”的夹角大致在90度左右，测量仪器采用索佳SET 1130 R3免棱镜测距全站仪（测角标称精度1″测距标称精度2mm 2PPm×D）。按《建筑物变形测量规程》二级变形测量等级要求，水平角观测二测回，测距二测回，每测回四读数［2］。采用坐标系统是独立系；采用高程系统是独立系。
3.2工作方法。 在设置好的两个工作基点上，我们分别对“墩柱3”的顶部和底部左右两侧进行了水平角观测，左右两侧水平角取平均数得到了墩柱中心的水平角，换算为方位角后将全站仪对准墩柱顶部和底部，采用免棱镜测距方法进行距离量测和垂直角观测，化算为平距后加上墩柱半径，计算出墩柱顶部和渣祥底部中心的坐标和高程，反解出边长和方位角，采用正切函数得到了“墩 柱3”的倾斜度。
3.3计算数据。
3.4精度分析。 本次观测“顶中心”和“底中心”在“工作基点1”和“工作基点2”两个测站各测一组数据，两站测量倾斜度较差为19.3″。把倾斜度取用平均数后，与观测值比较改正数为9.6″，采用改正数9.6″和平均高差21.537m计算“墩柱3”中心坐标观测误差为 tg 9.6″×21.537＝1.0 mm，说明测量精度良好，不存在粗差。
4. 结束语
随着测量仪器的不断进步，测量手段也不断更新，采用免棱镜全站仪测量高架桥墩柱倾斜度我们作了初步尝试，在此把我们的工作思路和操作方法介绍给工程测量的同行，希望能起到抛砖引玉的作用，把高架桥墩柱变形监测工作搞得更好。

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❸ 变形观测的理论与方法

变形观测：
对建筑物及其地基由于荷重和地质条件变化等外界因素引起的各种变形（空间位移）的测定工作。其目的在于了解建筑物的稳定性，监视它的安全情况，研究变形规律，检验设计理论及其所采用的计算方法和经验数据，是工程测量学的重要内容之一。

振动观测
对于高层建筑物和机械设备往返摆动情况的观测工作。高层建筑物在风力、日照和温度的影响下，某些机械设备在动荷重的状态下,都会发生摆动。传统的变形观测方法无法满足这方面观测的要求。利用光电系统可以将观测点坐标自动记录在纸带上，从而求得建筑物的振动频率和振幅大小。自动倾斜仪（例如电子水准器）能将精密水准气泡的微小倾斜转换成电信号输出，可用于观测转动角的往返变动。利用电子水准器同时测定不同高度的转动角，通过换算可以求得建筑物顶点的振动。

沉降观测
测定建筑物或其基础的高程随时间变化的工作。建筑物在施工和运营期间，对埋设在基础和建筑物上的观测点，定期用精密水准测量的方法测定它们的高程，比较观测点不同周期的高程即可求得其沉降值。有时也可用地面立体摄影测量的方法及液体静力水准测量的方法测定沉降值。在液体静力水准测量中，可采用探针探测液面高程，也可采用将液面高程的变化用传感器输出等方法实现自动化观测。

位移观测
测定建筑物上某些点的平面位置随时间变化的工作。建筑物位移可能是任意方向的，也可能发生在某一特定方向。任意方向位移的测定常用前方交会法，或地面立体摄影测量的方法测定(见地面摄影测量)；对某些不宜用交会法观测的建筑物，也可采用导线测量方法。位移值均由比较不同观测周期所得的观测点坐标求得。特定方向位移的测定常用基准线法，即以垂直于位移方向的固定不变的铅垂面为观测基准面，定期测定建筑物相对于它的偏离值，以计算位移值。此外，还可采用视准线法。

❹ 铁路工程施工中，垂直位移监测可采用以下哪些方法

工作基点（以下简称基点）是沉降观测的基准点，应根据工程的沉降施测方案和布网原则的要求建立，而沉降施测方案应根据滑竖工程的布局特点、现场的环境条件制订。依据工作经验，一般高层建筑物周围要布设三个基点，且与建筑物相距50m至100m间的范围为
建筑物变形观测 (就找了这些) 测定建筑物及其地基在建筑物本身的荷载或受外力作用下，一定时间段内所产生的变形量及其数据的分析和处理工作。内容包括沉降、倾斜、位移、挠曲、风振等变形观测项目。其目的是监视建筑物在施工过程中和竣工后，投
在平行于主体围护结构的方向,并分别距围护结构边缘、0.6米、4米、8米、12米、16米、20米、24米、28米处,用Φ108的钻机将地面硬化层钻透，随即打入作为监测点的钢筋，使钢筋与土体结为整体，可随土体的变化而变。为了避免车辆对测点的破坏，打入的
监测房屋沉降状况，保证房屋安全！ 沉降观测点一般应设在以下位置： 建筑物的四角、大转角处及凳让锋沿外墙10～15m处或每隔2～3根柱基上； 高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧； 建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与
沉降观测在建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的监测等过程中，具有安全预报、科学评价及检验施工质量等的职能。通过现场监测数据的反馈信息，可以对施工过程等问题起到预报作用，及时做出较合理的技术决策和现场的应变决定。
建筑物沉降观测的水准点包括高程基准点和工作基点，其位置的选择应符合下列规定： 1 高程基准点和工作基点应避开交通干道主路、地下管线、仓库堆枣晌栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他可能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地方

❺ 建筑物的变形观测包括哪些内容

1、外部变形观测是指变形体外部形状及其空间位置的变化，如倾斜、裂缝、垂直和水平位移等，因此变形观测又可分为垂直位移观测（常称为沉降观测）、水平位移观测（常简称为位移观测）、倾斜观测、裂缝观测；

挠度(建筑的基础、上部结构或构件等在弯矩作用下因挠曲引起的垂直于轴线的线位移)观测、风振观测（对受强风作用而产生的变形进行观测）、日照观测（对受阳光照射受热不均而产生的变形进行观测）以及基坑回弹观测（对基坑开挖时由于卸除土的自重而引起坑底土隆起的现象进行观测）等。

2、内部变形则观测是指变形体内部应力、温度、水位、渗流、渗压等的变化。通常，测量人员主要负责外部变形的观测，而内部变形的观测一般由其他相关人员进行。

与常规测量相比，变形观测的一个显着特点就是测量精度要求较高，一般性的也要达到毫米级，重要的、变形比较敏感的则要达到0.1mm甚至0.01mm。因此，变形观测多属于精密测量。

(5)桥面垂直变形的观测方法有哪些扩展阅读

监视对象和变形体可大可小，可以是整个地球，也可以是一个区域或某一工程建（构）筑物，因此变形观测可分为全球性变形观测、区域性变形观测和工程变形观测。

另外，对于工程变形观测而言，变形体和监视对象又可以是各种建（构）筑物，也可以是机器设备及其他与工程建设有关的自然或人工对象，所以工程变形观测又分为工业与民用建筑变形观测、水工建筑变形观测（如大坝变形观测）、地下建筑变形观测（如隧道变形观测）、桥梁变形观测、建筑场地变形观测、滑坡（变形）观测等。

进一步，还可以分为基坑及支护变形观测、地基基础变形观测、上部结构变形观测、相邻建筑及设施变形观测等。

通过变形观测，一方面可以监视建（构）筑物的变形情况，以便一旦发现异常变形可以及时进行分析、研究、采取措施、加以处理，防止事故的发生，确保施工和建（构）筑物的安全(因此，变形观测又常常称为变形监测)；

另一方面，通过对建（构）筑物的变形进行分析研究，还可以检验设计和施工是否合理、反馈施工的质量，并为今后的修改和制订设计方法、规范以及施工方案等提供依据，从而减少工程灾害、提高抗灾能力。可见，变形观测的意义非常重大，必须予以高度重视。