基于GPS技术的桥梁健康监测应用研究综述.doc

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1、基于GPS技术的桥梁健康监测应用研究综述YITingHua,LIHongNan,GUMing摘要：如今，大跨桥的设计更需要考虑温度变化、飓风影响以及地慝扰动。结构相应，特别是位移数据，成为有限元分析、结构相应预测与安全评估的重要参数。木文罗列了近期有关GPS技术在大桥健康监测屮的应用研究，同时简要描述了GPS技术及其测量精度。最示，就GPS技术进行大桥健康监测存在的问题以及应用前景进行了讨论。关键词：GPS,结构健康监测（SHM），桥梁，测量1介绍桥梁绘当今社会极为重要的交通基础设施。但是，大跨桥的维护与保养费用昂贵。桥梁的动态性能严重影响其使用寿命，特别是在H然灾害频发的地区。因此，定期监测

2、与维护成为桥梁维护的重要组成部分，同时，监测数据也有利于后期桥梁设计与应用维护。结构健康监测（SHM）指的是利用长期或定期的现场监测数据进行结果分析与安全预警，以避免人员伤亡，并提供结构维护与改造建议。Housner指出预警的本质在于分析各种监测手段得到的结构动态响皿数据。随着计算机技术与硬件的发展，工程建筑物监测成为可能。大桥健康监测主要涉及两个内容：负载效应和结构响应。负载效应指的是由于风、温度等因素造成的桥梁负荷。结构响应则是指由于各种原因导致的桥梁变形量，其屮，位移量是评估结构健康的重要参数，该数据可通过常规监测方法或甲板传感器得到。常规方法主要包括大地测最手段（水准仪、经纬仪和全站仪

3、）、测量机器人、激光传感器以及遥感图像处理。但是，上述方法均受限于恶劣的气象条件，且由于上述方法均需要测最员的参与，因此，无法进行长期、连续、自动化的监测。另外一种传感器则是加速度计。采用加速度计进行监测的方法虽然已经成熟，但是加速度计仅能提供共振响应，无法提供精确的静态或准静态位移量。刿外，大多数加速度计无法准确监测桥梁的缓慢变形。现在的GPS动态测量技术可以在采样率20Hz,基线距离为30km的条件下得到亚厘米级的精度。伏I此,GPS技术可以监测大跨度桥梁的变形量，完全有代替遥感成为新一代的智能检测系统。过去的20年间，关于GPS的应用研究引发了全球关注，在后瓯的章节屮我们将着重介绍GPS

4、在桥梁监测中的应川。2GPS监测技术2.1GPS定位原理GPS系统主要有三部分组成：空间段、地面段和用户段。GPS测量基于空间三角测量的原理确定地血接收机的位置，其计算公式（1）所示。式屮，（勺）是空间卫星的三维坐标，（%,y,2）则是地面监测点的坐标，»为第i颗一卫星到基于GPS技术的桥梁健康监测应用研究综述YITingHua,LIHongNan,GUMing摘要：如今，大跨桥的设计更需要考虑温度变化、飓风影响以及地慝扰动。结构相应，特别是位移数据，成为有限元分析、结构相应预测与安全评估的重要参数。木文罗列了近期有关GPS技术在大桥健康监测屮的应用研究，同时简要描述了GPS技术及其测量精度。

5、最示，就GPS技术进行大桥健康监测存在的问题以及应用前景进行了讨论。关键词：GPS,结构健康监测（SHM），桥梁，测量1介绍桥梁绘当今社会极为重要的交通基础设施。但是，大跨桥的维护与保养费用昂贵。桥梁的动态性能严重影响其使用寿命，特别是在H然灾害频发的地区。因此，定期监测与维护成为桥梁维护的重要组成部分，同时，监测数据也有利于后期桥梁设计与应用维护。结构健康监测（SHM）指的是利用长期或定期的现场监测数据进行结果分析与安全预警，以避免人员伤亡，并提供结构维护与改造建议。Housner指出预警的本质在于分析各种监测手段得到的结构动态响皿数据。随着计算机技术与硬件的发展，工程建筑物监测成为可能。大

6、桥健康监测主要涉及两个内容：负载效应和结构响应。负载效应指的是由于风、温度等因素造成的桥梁负荷。结构响应则是指由于各种原因导致的桥梁变形量，其屮，位移量是评估结构健康的重要参数，该数据可通过常规监测方法或甲板传感器得到。常规方法主要包括大地测最手段（水准仪、经纬仪和全站仪）、测量机器人、激光传感器以及遥感图像处理。但是，上述方法均受限于恶劣的气象条件，且由于上述方法均需要测最员的参与，因此，无法进行长期、连续、自动化的监测。另外一种传感器则是加速度计。采用加速度计进行监测的方法虽然已经成熟，但是加速度计仅能提供共振响应，无法提供精确的静态或准静态位移量。刿外，大多数加速度计无法准确监测桥梁的缓

7、慢变形。现在的GPS动态测量技术可以在采样率20Hz,基线距离为30km的条件下得到亚厘米级的精度。伏I此,GPS技术可以监测大跨度桥梁的变形量，完全有代替遥感成为新一代的智能检测系统。过去的20年间，关于GPS的应用研究引发了全球关注，在后瓯的章节屮我们将着重介绍GPS在桥梁监测中的应川。2GPS监测技术2.1GPS定位原理GPS系统主要有三部分组成：空间段、地面段和用户段。GPS测量基于空间三