GPS在变形监测中的应用及发展前景
摘要：工程的变形监测分析与灾害预报是20世纪70年代发展起来的新兴学科方向，由于建筑物以与工程建设有关的对象所可能引发的灾害，关系到人民生命和财产的安全。变形监测不仅对监测建筑物的安全、防止事故发生有重大意义，而且积累监测资料、检验工程设计是否合理也具有重要作用。本文主要讲述工程的变形监测的数据处理方面的基本知识，有关变形分析与灾害预报方面的一些问题。本文针对GPS 动态监测数据处理与分析提出的新要求，进行动态监测数据特征提取及模型化的研究，综合应用混沌等现代非线性理论与方法。在测绘领域,随着GPS 测量技术的发展,工程测量的作业方法发生了历史性的变革。GPS 技术具有全能性、全球性、全天候、连续性和实时性的精密三维导航与定位等功能,现已成功应用于工程测量等诸多领域。
关键词：变形监测；GPS；控制网；数据处理；自动化
主题
1 GPS技术和变形监测
1.1 GPS技术
全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS定位系统由于其定位的高度灵活性和常规测量技术无法比拟的高精度，成为测量学科中革命性的变化。若以从遥感影像中提取的土地利用现状进行对比分析，控制点的位置选择和精度要求较高，要在土地利用现状图上找到控制点作为几何纠正基础，GPS 的精确定位等功能则体现出卓越的优势。目前，GPS已经成功地应用于勘测制图、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科
1.2 变形监测
1.2.1 变形监测的定义
变形监测是对监测对象或物体（简称变形体）进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征。变形监测又称变形测量或变形观测，它包括全球性的变形监测、区域性的变形监测和工程的变形监测。全球性的变形监测是对地球自身的动态变化，如自转速率变化、极移、潮汐、全球板块运动和地壳形变的监测。区域性的变形监测是对区域性的地壳形变和地面沉降的监测。对于工程的变形监测来说，变形体一般包括工程建筑物、机器设备以及其他与工程建设有关的自然或人工对象，例如大坝、高层建筑物、大型科学实验室、地下工程、桥梁、隧道等都可成为变形体。变形监测分为静态监测与动态监测，静态变形通过周期测量得到，动态变形必须通过持续监测得到。变形监测分为变性分析和预报提供基础数据，对于工程的安全来说：监测是基础，分析是手段，预报是目的。
1.2.2 变形监测的作用
变形监测的作用主要体现在以下两个方面（1）实际上的作用：保障工程安全，监测各种工程建筑物、机器设备以及与工程建设有关的地质构造的变形，及时发现异常变化，对其稳定性、安全性做出判断，以便采取措施处理，防止事故发生。对于大型特种工程如大型水利枢纽工程、核工程、粒子加速器、火箭发射场有重要意义。（2）科学上的作用：积累监测分析资料，能更好的解释变形的机理，验证变形的假说，为研究灾害预报的理论和方法服务检验工程设计的理论是否正确，设计是否合理，为以后修改设计、制定设计规范提供依据，如改善建筑的物理参数、地基强度参数，以防止工程破坏事故，提高抗灾能力。
1.2.3 变形监测的内容、分类和特点
变形监测主要包括水平位移、垂直位移监测、偏距、倾斜、弯曲、扭转、扰度、震动、裂缝等的测量，主要是对描述变形体自身形变和刚体位移的几何量的监测。水平位移是监测点在平面上的变动，它可分解到某一特定方向，垂直位移是监测点在铅直面或大地水准面法线方向上的变动。偏距、倾斜、扰度等也可归结为水平和垂直位移监测。偏距和扰度可以视为某一特定方向的水平位移；倾斜可以换算成水平或垂直位移，也可以通过水平或垂直位移测量和距离测量得到。除了上面的之外，还包括与变性有关的物理量的监测，如应力、应变、温度、气
压、水位、渗流、渗压、压力等的监测。
变形监测的最大特点是要进行周期观测，所谓的周期观测就是多次的重复观测，第一次称初始周期或零周期。每一周期的观测方案如监测网的图形、使用仪器、作业方法乃至观测人员都要一致。对于扭转、震动等变形需作动态观测；对变形监测项目如偏距、倾斜、扰度等几何量和与变性有关的物理量的监测都可采用传感器技术持续的进行。对于急剧变化期也应作持续的动态监测。对于不同的任务，变形监测所要求的精度不同。为积累资料而进行的变形观测和为一般工程进行的常规监测，精度可以低一些；而对大型特种精密工程，对人民生命和财产相关的变形监测项目，则要求的精度较高。
2 GPS在变形监测中的优势
2.1 GPS在变形监测测量中的仪器优势
传统的有全站仪，水准仪，经纬仪等仪器，但是随着科技的进步，仪器的精度越来越高，价格也越来越便宜，使用范围也越来越普及。现在使用最方便的也就数GPS接收机了，电子全站仪，陀螺仪的使用，大幅度的提高了工作效率，精度也有了很大改善，甚至变形监测所花费的人力物力财力也越来越少。然而，现在仪器也越来越自动化，智能化，功能更先进，更方便人们使用。全站仪是自动化程度很高的野外测量仪器,精度高、应用广,但受通视条件、测量距离等因素制约。GPS 与全站仪相配合进行变形监测的作业方法,使用这两种仪器在实际测量中,提高了监测的工作效率、减少了外界的干扰、降低了作业人员的劳动强度,并且点位精度得到有效的保证。与传统的工程变形监测方法相比， GPS 测量技术在连续性、实时性和自动化程度等方面有明显的优势.在分析了G困在交形监测方面的特点的基础上，探讨了GPS 在大坝、地面沉降、高层建筑物等工程变形观测中的应用。GPS 作为一种全新的现代空间技术，已逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子测量仪器.自从20 世纪90 年代后， GPS 卫星定位和导航技术与现代通讯技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性变化。用GPS 同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时(准
实时)定位与导航，绝对和相对精度扩展到m 级， cm 级乃至亚mm 级，从而大大拓展了它的应用范围和在各行业中的作用在工程和局部性变现监测方面，地面常规测量技术，地面摄影测量技术，特殊和专用的测量手段，以及以G因为主的空间定位技术等均得到了较好的应用.全球定位系统的应用时测量技术的一次革命性变革，它使建立三维网的监测变得简单，且不需站间通视，可以免去造标，砍树之类的工作.GPS在精度上得优越性使得它逐步地取代传统的地面测量方法。2.2 GPS技术在变形监测数据处理中的优势
随着GPS理论及其应用技术的发展，出现了多天线GPS变形监测系统，单历元GPS 变形数据处理模型等动态监测方法和数据处理模型，为动态变形体形变监测提供了新的途径。变形监测数据源的采样频率得到大幅提高，数据量膨胀；监测数据的非线性特征也更加明确；同时，传感器技术采集数据的特点又决定了变形信息数据必然要包含噪声与粗差等特征，变形预报变的更加困难。本文针对这些问题提出了基于非线性理论的动态监测数据特征提取以及预报技术的新思想，并取得了初步成果。动态监测数据处理与分析主要还集中在数据的降噪、粗差诊断以及变形预报的研究方面，涉及变形数据序列的特征尤其是非线性特征的研究还很少。预报模型的改进工作也主要集中在模型自身的参数调整，未能更好结合变形的内在特征。GPS单历元解算的动态监测数据，经过预处理，最大可能提取与修复有效信息后，就可以进行特征提取以及进一步进行预测预报工作。预处理可以采用各种信号降噪的方法进行，如小波变换降噪、KALMAN滤波、FFT 变换等各种方法；可选择多种粗差识别技术如多尺度粗差识别技术以及拟合等各种粗差修复方法可参考文献，特征提取与量化应该综合应用非线性科学中的具体理论模型，对符合物理特性的量化特征要加以充分利用，引入到预测预报模型中进行修正或提出新的有效的预报模型为变形体安全运营、灾害防治或决策支持提供依据。小波变换降噪方法是一种新的信号处理方法。本质上是一种带通滤波器，通过正交小波快速分解算法，可以将分析信号在不同频带上分离。从而在不同尺度上展现信号的不同特征。通过某种规则，确定阈值；然后，对不同频带上的小波变换系数进行量化（通常包括软阈值和硬阈值量化方法）；最后，通过重构算法恢复信号。小波降噪可以达到滤除包含在沉降数据序列中的高频噪声信息。降噪后动态变形体的形变轨迹（此处表现为构筑物的自振、风力、光压等综合影响
的结果）得到很好的描述，便于进一步进行特征提取与变形预报。通过小波变换的多尺度分析，反映形变信号的内在特征，并分离形变趋势项。比起传统的分析方法，小波分析具有独特的优势。采用MALLAT多尺度分解算法，可以分析形变信号中可用的数据。
变形观测数据可分为两种：一种是监测网的周期观测数据，根据这些数据，计算网点坐标，进行参考点稳定性检验和和周期间的叠合分析，从而得到目标点的位移；另一种是各监测点上的某一种特定的形成时间序列的监测数据，如该点的沉降值、某一方向上的位移值以及其他与变形监测有关的量如气温、体温、水温、水位、应力、应变等，对它们进行回归分析、相关分析、时序分析、统计分析和统计检验，确定变形过程及趋势。此外，还应进一步做变形体的变形模型分析，进行变形模型参数如刚体变形及相对形变参数估计和统计检验。总得来说，变形监测是基础，变性分析是手段，变形预报是目的，变形观测数据处理的过程就是进行变形分析和预报的过程。
3 GPS技术在变形监测中的应用及前景展望
工程形变的种类很多，主要有大坝的变形、高层建筑物的变形和沉陷、矿区的地面沉降等等.工程变形监测是以毫米乃至亚毫米级精度为目的的工程测量工作，随GPS系统的不断完善，软件性能的不断改进， GPS已可用于精密工程变形监测。
目前， CPS技术主要用于几个领域的变形观测. 大坝变形监测包括水平位移、垂直位移(沉陷)、挠度、倾斜、表面接缝和裂缝监测.水库或水电站的大坝由于水负荷的重压可能引起变形，需要对大坝的变形进行连续而精密的监测.GPS 精密定位技术与经典测量方法相比，不仅可以满足大坝变形监测工作的精度要求( 1. 0 – 0.1) x 10 -6，而且更有助于实现监测工作的自动化.到目前为止国内应用GPS测量大坝变形并实现自动化且较成功的有湖北清江隔河岩水电站，该系
统主要由5 个坝顶测点和左右岸两个基准点组成,1998年3月正式投入试运行.系统采用AshtechZ012CGRS型双频GPS 接收机及带防护罩天线，软件采用改进后的GAMIT 软件和精密星历进行基线向量解算，由GPSADT 软件进行网平差计算其中7 台GPS 接收机365天24小时连续观测.在1998年长江流域特大洪水期间，隔河岩大坝超量拦洪蓄水，避免了清江洪峰河长江洪峰相遇，对于减轻长江中下游的防汛
抗洪压力以及最终未实施荆江分洪起到了重要作用由地下煤炭、石油和天然气的开采，引起了许多矿区的地面沉降;由于过量地抽取地下水，也使许多城市的地面，产生了显著的沉陷.矿区地面形变测量包括矿区地表移动、露天矿边坡移动测量等.其测量的最终目的是通过不同观测时间测定的地面点的水平位置和高程，进行分析对比，得出地面点位的水平位移与沉降数据，进行变形分析与预测.使用GPS 测量技术对上述沉降现象进行监测是经济而有效的. GPS 测量不要求相互通视，且速度快，作业灵活，显著地提高作业效率.监测地面的垂直位移，无需将GPS 测量的大地高程进行系统的转换，不仅简化了计算工作，同时也保障了观测精度. 高层建筑物动态特征的监测对其安全运营、维护及设计至关重要，尤其要实时或准实时监测高层建筑物受地震、台风等外界因素作用下的动态特征，如高层建筑物摆动的幅度(相对位移)和频率.传统的高层建筑物的变形监测方法(采用加速度传感器、全站仪和激光准直等)因受其能力所限，在连续性、实时性和自动化程度等方面已不能满足大型构筑物动态监测的要求.近年来，随着GPS 硬件和软件技术的发展，特别是高采样频率(如10Hz 甚至20 日z)GPS 接收机的出现，以及GPS 数据处理方法的改进和完善等，为GPS 技术应用于实时或准实时监测高层建筑物的动态特征提供了可能.目前， GPS 定位技术在这一领域的应用研究已成为热点之一，以高层建筑物动态特征的监测为例，设计了振动实验以模拟高层建筑物受地震和台风等外界因素作用下的动态特征，并采用动态GPS 技术对此进行监测.实验数据的谱分析结果表明，利用GPS 观测数据可以精确地鉴别出高层建筑物的低频动态特征，并指出了随GPS 接收机采样频率的提高，动态GPS 技术可以监测高层建筑物更高频率的动态特征，最终建立具有GPS 数据采集、数据传输、数据处理与分析、预警等功能的高层建筑物动态变形自动化监测与预警系统。
总结
通过对GPS在变形监测中的学习和研究，我们掌握了一些仪器有关的一些知识，还有就是对仪器的要求越来越苛刻，精度越来越高，所以仪器也朝着更智能，更自动的方向发展。另外变形监测测量的数据处理技术日新月异，越来越方便人们的使用，为更好的建立变形监测模型打下了良好地基础。即使如此，我们仍然面临许多重大的挑战和问题。不管结果如何，变形监测一定会更贴近我们的生活。
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变形监测的概述及分析 变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形 体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。 变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物(如大坝)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。 变形监测的首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。变形监测涉及工程测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多 学科的知识，它是一项跨学科的研究，并正向边缘学科的方向发展。 变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握水利工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。 建筑物变形监测内容一般有沉降监测、水平位移监测和倾斜变形监测等。由于高层建筑物变 形主要表现在沉降变形上，即垂直变形，所以本文中主要针对沉降监测进行研究，给出了楼房变形监测方法和步骤，以及注意的问题。 2、沉降监测方法 2.1点位布置 在适当位置选择三个参考基准点构成本次沉降观测工作的起算基准系统。基准点的稳定 是沉降观测工作中最重要的因素。在沉降观测之前和过程中应对三个基准点进行联测。三个基准点相互验证，选择最稳定的点作为沉降观测起始点。 根据规范规定，沉降观测点（所谓沉降观测点是指为了反映出建筑物的准确沉降情况, 沉降观测点设置在最能反应沉降特征且便于观测的位置,在建筑物上纵横向对称,且相邻点之 间间距以15 ～30 m为宜,均匀分布在建筑物的周围。沉降观测点要符合各施工阶段的观测 要求,特别要考虑装饰阶段因施工破坏或掩盖沉降观测点,不能连续观测而失去观测意义。另外在沉降观测点上方设置保护设施,避免重物砸到发生变形而得不到准确的沉降量。高层建筑物的沉降观测。 沉降观测依据以下原则布设：（1）参照设计图纸；（2）建筑物的极大转角处；（3）高低 层建筑物、纵横墙的交接处两侧；（4）建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。）应选 择在建筑物的四周和重要的承重部位，沉降缝、后浇带两侧。根据《建筑变形测量规范》的规定，并结合设计要求，重点考虑该地区的地质条件等，选取沉降观测点。工程中一般每楼分别布设沉降观测点4个，具体位置现场定。实际安装时，位置可进行调整，最终资料以调整后的为准； 2.2观测方案 在建筑物沉降区外，埋设沉降观测参考基准点三个，基准点应牢固、稳定。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/975213141.html, 工程测量发展现状与趋势分析 作者：邓绍云 来源：《科技视界》2015年第08期 【摘要】本文针对就目前我国工程建设投入和规模及速度不断加大的现实，指出了工程 测量对于国民经济建设较为关键的工程建设行业非常重要和关键，也因我国经济建设的发展，基础工程的深入，工程测量得到了空前的发展。笔者总结了我国当今工程测量的主要发展成果和现状，分析了工程测量发展过程中所存在的一些主要问题，并对我国工程测量的发展趋势进行了展望。 【关键词】工程测量；应用；发展；趋势 0 引言 基础建设是国民经济建设的基础也是关键，是民生之本，固民之根。党的十七大之后，党和国家政府将民生列为当政之首，当政者关键工作之一。随着我国经济的腾飞、社会的发展、国力的强盛，中央和各地政府逐步加大基础建设的步伐，全国建设形势一片大好。 基础建设的规模和步伐加大，从而也促使了工程测量的发展。工程测量作为一门工学基础专业和学科，与工程建设密不可分，联系非常密切，是工程建设的基础和关键。工程测量是由测量学、大地测量学、摄影测量学等学科派生并发展起来的一门专门学科，在国民经济的建设和发展中起着重要的技术服务作用。 工程测量的重要性与实用性以及科学技术的发展及制造业的发展，让工程测量在短暂的几十年中得到空前的发展。 1 发展现状 近半个世纪里，工程测量的发展取得显著成果，它依托测绘学、大地测量和航空摄影测量及地图学与地理信息系统等相关学科的理论和技术，在大量工程建设的实践中，逐渐形成有自己完整的理论体系和工程实践应用指导相关规程。其主要发展成果现分析如下： 1.1 基础理论方面 工程测量的两大任务就是测定和测设，测定就是将地球地面上的点位置通过测量的手段确定下来并通过一定的手段（测量坐标）表达出来，以让人们明确该点在地球表面的准确位置，这个工作就是我们常说的测绘。而测设则是将表达在设计图纸上的建筑物的每个点（主要是关键点）通过测量的手段（这个手段跟测绘没有多大区别）准确表达出来，并用一定的工具在地球表面加以标示显现，以使设计图纸上的建筑物得以通过施工的建设工程而成为现实，这个工作一般俗称为放样。在工程测定过程中为了能较为准确地测定地面每个关键点的位置，需要进
1.什么是变形? .什么是变形监测?变形监测的目的是什么?变形监测的意义? 变形监测的主要内容有哪些? 答：变形是物体在外来因素作用下产生的形状和尺寸的改变。 变形监测是对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。 目的：1、分析和评价建筑物的安全状态。2、验证设计参数。3、反馈设计施工质量。4、研究正常的变形规律和预报变形的方法。 意义：1、对于机械技术设备：则保证设备安全、可靠、高效地运行：为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据。 2、对于滑坡：通过监测其随时间的的变化过程：可进一步研究引起滑坡的成因：预报大的滑坡灾害。 3、通过对矿山由于矿藏开挖引起的实际变形的观测：可以控制开挖量和加固等方法：避免危险性变形的发生：同时可以改进变形预报模型。 4、在地壳构造运动监测方面：主要是大地测量学的任务。但对于近期地壳垂直和水平运动等地球动力学现象、粒子加速器、铁路工程也具有重要的工程意义。 内容：现场巡视、环境量监测、位移监测、渗流监测、应力、应变监测、周边监测。 2.变形监测技术的发展趋势。 答：由于变形监测的特殊要求：一般不允许监测系统中断监测：就要求监测系统能精确、安全、可靠长期而又实时地采集数据：而传统的设备难以满足要求：因此：科研人员在现有自动化监测技术的基础上：有针对性的研发精度高、稳定性好自动化监测仪器和设备。这方面成果有：自动化监测技术、光纤传感检测技术、CT技术的应用、GPS 在变形监测中应用、激光技术的应用、测量机器人技术、渗流热监测技术、安全监控专家系统 3. 变形监测工作有何特点：常用变形监测技术方法有哪些? 答：特点：1、周期性重复观测2、精度要求高3、多种观测技术的综合运用4、监测网着重于研究点位的变化。 测量技术：1、常规大地测量方法。如：三角测量、交会测量、水准测量。2、专门的测量方法。如：视准线、引张线测量方法。3、自动化监测方法。4、摄影测量方法。5、GPS等新技术的应用。 4. GPS用于变形测量有何优点? 答：速度快、全天候观测、测点间无需通视、自动化程度高：能进行同步变形监测：并实现了数据采集、传输、处理、分析、显示、存储等：测量精度可达到亚毫米级。6.变形观测中观测精度是如何确定的? 变形观测中确定观测周期的原则： 答：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全：则其观测的中误差应小于允许变形值的十分之一~二十分之一：如果观测的目的是为了研究其变形的过程：则其中误差应比这个数小得多。当存在多个变形监测精度要求时：应根据其最高精度选择相应的精度等级：当要求精度低于规范最低精度要求时：宜采用规范中规定的最低精度。变形监测的周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则：根据单位时间内变形量的大小及外界影响因素确定。 7.为什么要对变形监测资料进行检核?检核的方法有哪些? 答：资料分析工作必须以准确可靠的的监测资料为基础：在计算分析之前：必须对实测资料进行校核检验：对监测系统和原始资料进行考证。这样才能得到正确的分析成果：发挥监测资料应有的作用。 校核方法：任意观测元素：如高差、方向值、偏离值。倾斜值等/：在野外观测中均具有本身的观测校核方法：可参考有关的规范要求。进一步校核是在室内所进行的工作：具体有：1、校核各项原始记录检查各次变形值的计算是否有误。可通过不同方法的验算、不同人员的重复计算来消除监测资料中可能带有的错误。2、原始资料的统计分析。可采用统计方法进行粗差检验。3、原始实测值的逻辑分析。根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性。 8.如何用一元线性回归分析法对变形资料进行检核? 答：1、利用式求得变量y和x的相关系数：查阅相关系数的临界值表：判断y和x线性相关是否密切。2、利用式na+[x]b-[y]=0[x]a+[xx]b-[xy]=0 (n：观测值的个数、[]：求和计算：求回归方程=a+bx的回归系数a,b,建立回归方程。3、在回归直线两侧根据2s画两条平行线：检查新的变形值是否出现在这两条直线所夹的区间内：当观测值超出这一区间时：应作专门分析。 9.变形观测资料整理的主要内容包括哪些?成果表达的形式有哪些? 答：内容：1、收集资料：如工程或观测对象的资料、考证资料、观测资料及有关文件等。2、审核资料：如检查收集的资料是否齐全：审查数据是否有误或精度是否符合要求：对间接资料进行转换计算：对各种需要修正的资料进行计算修正：审查平时分析的结论性意见是否合理等。3、填表和绘图：将审核过的数据资料分类填入成果统计表：绘制各种过程线、相关线、等值线图等：按一定顺序进行编排。 4、编写整理成果说明：如工程或其他观测对象情况、观测工作情况、观测成果说明等。 成果：文字、表格、图形：也可采用现代科技如多媒体技术、仿真技术、虚拟现实技术进行表达。变形监测、分析、预报的技术报告和总结是最重要的成果。 13.工程建筑物变形的原因是什么?工程建筑物变形监测的内容及意义是什么? 答：原因：建筑的自重、使用中的动载荷、振动或风力因素引起的附加载荷、地下水位的升降、地质勘探不充分、设计错误、施工质量差、施工方法不当等。 内容：1、垂直位移监测2、水平位移监测3、倾斜观测4、裂缝观测5、挠度观测6、摆动和转动观测 意义：1、掌握建筑物的稳定性：为安全运行诊断提供必要的信息：以便及时发现问题并采取措施。2、理解变形的
桥梁工程变形监测方案内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
桥梁工程变形监测方案 一、概述 大型桥梁，如斜拉桥、悬索桥自20世纪90年代初期以来在我国如雨后春笋般的发展。这种桥梁的结构特点是跨度大、塔柱高,主跨段具有柔性特性。在这类桥梁的施工测量中,人们已针对动态施工测量作了一些研究并取得了一些经验。在竣工通车运营期间,如何针对它们的柔性结构与动态特性进行监测也是人们十分关心的另一问题。尽管目前有些桥梁已建立了了解结构内部物理量的变化的“桥梁健康系统”,它对于了解桥梁结构内力的变化、分析变形原因无疑有着十分重要的作用。然而,要真正达到桥梁安全监测之目的,了解桥梁的变化情况,还必须及时测定它们几何量的变化及大小。因此,在建立“桥梁健康系统”的同时,研究采用大地测量原理和各种专用的工程测量仪器和方法建立大跨度桥梁的监测系统也是十分必要的。 二、变形监测内容 根据我国最新颁发的“公路技术养护规范”中的有关规定和要求,以及大跨度桥梁塔柱高、跨度大和主跨梁段为柔性梁的特点,桥梁工程变形监观测的主要内容包括: 1) 桥梁墩台沉陷观测、桥面线形与挠度观测、主梁横向水平位移观测、高塔柱摆动观测； 2) 为了进行上述各项目的测量,还必须建立相应的水平位移基准网与沉陷基准网观测。 三、系统布置 1）桥墩沉陷与桥面线形观测点的布置
桥墩(台)沉陷观测点一般布置在与墩(台)顶面对应的桥面上；桥面线形与挠度观测点布置在主梁上。对于大跨度的斜拉段,线形观测点还与斜拉索锚固着力点位置对应；桥面水平位移观测点与桥轴线一侧的桥面沉陷和线形观测点共点。 2）塔柱摆动观测点布置 塔柱摆动观测点布置在主塔上塔柱的顶部、上横梁顶面以上约ｍ的上塔柱侧壁上,每柱设2点。 3）水平位移监测基准点布置 水平位移观测基准网应结合桥梁两岸地形地质条件和其他建筑物分布、水平位移观测点的布置与观测方法,以及基准网的观测方法等因素确定,一般分两级布设,基准网布设在岸上稳定的地方并埋设深埋钻孔桩标志；在桥面用桥墩水平位移观测点作为工作基点,用它们测定桥面观测点的水平位移。 4）垂直位移监测基准网布置 为了便于观测和使用方便,一般将岸上的平面基准网点纳入垂直位移基准网中,同时还应在较稳定的地方增加深埋水准点作为水准基点,它们是大桥垂直位移监测的基准；为统一两岸的高程系统,在两岸的基准点之间应布置了一条过江水准线路。 四、方法与成果精度 1）GPS定位系统测量平面基准网 为了满足变形观测的技术要求,考虑到基准网边长相差悬殊,对基准网边长相对精度应达到不低于1/120000和边长误差小于±5mm的双控精度指标；由于工作基点多位于大桥桥面,它们与基准点之间难以全部通视,可采用GPS定位系统施测。为了在观测期间不中断交通,且避开车辆通行引起仪器的抖动和干扰GPS接收机的信号接收,对设置在桥面工作基点的观测时段应安排在夜间作业,尽可能使其
附录： Distortion monitor research present situation summary [ Abstract ] this article on from distortion monitor technology, monitor data thick difference recognition, displacement analysis and distortion forecast and so on several aspects, summary distortion jail Measured the research the present situation, carries on the thorough analysis to the existing distortion monitor theory and the technical method serviceability and its the existence question, and discusses its development tendency. [ Key word ] distorts the monitor；The displacement analyzes；Distortion forecast；Research present situation 1 introduction The distortion (Deformation) is refers to the deformable body in under each kind of influence factor function, its shape, size and position in time air zone change. The nature has each kind of form the distortion, like the earth's crust deformation, the landslide, mining cave in, the high-rise construction swings as well as the dam distortion and so on. Studies and in the project domain distortion said, when the distortion quantity does not surpass the certain scope, cannot cause the harm, but when the distortion quantity surpasses the permission scope which the deformable body can withstand, then often can bring the serious disaster. The earthquake, the volcaniceruption, the crag collapse, the landslide, the dam and the bridge breaks down collapses and so on, all is the typical distortion destruction phenomenon. These disasters occurrences, seriously harm humanity's life and property security, the various countries every year therefore suffers massive loss. Because many disaster soccurrences and the distortion have the extremely close relation, thus, the distortion monitor research in domestic and foreign has received the widespread value. 2 distortions monitors technology Along with the science and technology progress and to the distortion monitor request unceasing enhancement, the distortion monitor technology also in unceasingly develops. Before 1980s, the distortion monitor mainly is uses the convention ground survey technology and certain special survey methods. The convention ground survey, is uses routine measurement instrument station the and so on the altazimuth, level, distance gauge, entire
第1章变形监测概述 一、什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？ 工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。 变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。 内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等； 外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。 意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量和使用安全； 更好地了解建（构）筑物变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的变形预报理论和方法； 以及对某种工程的新结构、新材料和新工艺的性能作出科学的客观评价。 二、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？ 原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。 (2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。 (3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。 分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形 三、变形监测的主要任务和目的？ 任务：是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。 目的：(1)监测——以保证建（构）筑物的安全为目的，通过变形观测取得的资料，可以监视工程建筑物的变形的空间状态和时间特性；在发生不正常现象时，可以及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证建（构）筑物的安全。（变形的几何分析） (2)科研——以积累资料、优化设计为目的，通过施工和运营期间对建筑物的观测，分析研究其资料，可以验证设计理论，所采用的各项参数与施工措施是否合理，为以后改进设计与施工方法提供依据。（变形的物理解释） 四、高层建筑的主要变形特点？ （1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测（4）风荷载大，需进行风振测量（5）墙体温差大，需进行日照变形观测 五、制约变形监测质量的主要因素有哪些？ （1）观测点的布置；（2）观测的精度与频率；（3）观测所进行的时间。 六、确定变形监测精度的目的和原则？ 变形监测的精度，取决于建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。如何根据允许变形值来确定观测的精度，因其与观测条件和待测建（构）筑物的类型以及观测的目的相关。 七、确定变形监测的频率主要由哪些因素决定？应遵循什么原则？ （一）因素:观测的频率取决于变形值的大小和变形速度，同时与观测目的也有关系。（二）原则: 1.变形监测的频率应以既能系统地反映所测变形的变化过程，又不遗漏其变化的时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响来确定。
变形监测技术在桥梁监测中的应用 摘要：桥梁的建设展示了我国大桥梁发展的最新技术水平和成就，代表了大桥梁发展方向，使我国公路桥梁建设步人世界先进行列，并对促进区域经济繁荣和发展，完善国道主干线网起到十分重要作用，并产生了巨大的经济效益和社会效益。本应用研究通过对江阴长江公路大桥的沉降和水平位移监测，探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用，通过合适的数据处理方法，分析和总结桥梁变形的规律，为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。 关键字：变形监测技术、桥梁监测、应用 一、引言 近年来，随着我国桥梁建设事业的迅猛发展，桥梁结构和形势日趋复杂，规模也越来越大，桥梁的施工正朝着超大化的方向发展，对其进行变形监测也就显得尤为重要。变形监测是对被监测的对象或物体进行测量，以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。其主要意义是分析和评价建筑物的安全状态、验证设计参数、反馈设计施工质量、研究正常的变形规律和预报变形。桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测，其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器，对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测，并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态，预测其变形规律，为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。 二、桥梁变形监测发展现状 2.1桥梁结构变形监测内容 2.1.1垂直位移监测内容 桥梁结构竖向位移主要包括梁式桥施工期间桥墩、梁体以及运营期间桥墩、桥面的竖向位移测量；拱桥施工期间的桥墩、拱圈以及运营期间的桥墩、桥面垂直位移；悬索桥、斜拉桥施工期间索塔、梁体、锚碇以及运营期间索塔、桥面垂直位移；桥梁两岸边坡垂直位移。 2.1.2水平位移监测内容 桥梁结构水平位移监测主要包括梁式桥施工期间梁体以及运营期间桥面的水平位移监测；拱桥施工期间的拱圈以及运营期间的桥面水平位移监测；悬索桥、斜拉桥施工期间索塔倾斜，塔顶、梁体、锚碇以及运营期间索塔倾斜、桥面水平位移；桥梁两岸边坡水平位移。 2.2 桥梁结构变形监测控制测量 2.2.1 垂直位移监测控制测量 高程控制测量等级的划分，依次为二、三、四、五等。各等级高程控制宜采用水准测量；四等及以下等级可采用电磁波测距三角高程测量，五等也可采用GPS 拟合高程测量。 首级高程控制网的等级，应根据工程规模、控制网的用途和精度要求合理选择。首级网应布设成环形网，加密网应布设成符合路线或节点网。 特级沉降观测的高程基准点数不应少于4个；其他级别沉降观测的高程基准点数不应少于3个。高程工作基点可根据需要设置。基准点和工作基点应形成闭合环或形成由附合路线构成的结点网。 高程基准点应选设在变形影响范围以外且稳定、易于长期保存的地方。高程基准点、工作基点之间宜便于进行水准测量。当使用电磁波测距三角高程测量方法进行观测时，宜使各点周围的地形条件一致。当使用静力水准测量方法进行沉
状态监测技术国内外研究现状调查报告
目录 1 检修的定义与检修体制的发展历程 (1) 2 状态监测国内外研究现状 (2) 2.1状态检修业务流程 (2) 2.2状态监测技术的分类与发展 (3) 2.2.1变压器在线监测技术 (3) 2.2.2电容型设备在线监测技术 (5) 2.2.3金属氧化物避雷器在线监测技术 (6) 2.2.4断路器和GIS设备在线监测技术 (6) 2.2.5交联聚乙烯电缆在线监测技术 (7) 2.2.6输电线路在线监测技术 (7) 2.2.7带电检测技术 (7) 2.3在线监测及带电检测技术在中国的应用现状 (8) 3 状态监测技术存在的问题 (8) 参考文献 (10) 附录A (12)
1 检修的定义与检修体制的发展历程 正常运行的设备可能会发生故障，要求对设备进行检修，日本工业标准JIS 对检修做了如下定义：“所谓检修，是指把产品保持在使用及运用状态以及为排除故障和缺陷所进行的一切处置及活动”。有效的检修应该能够降低设备故障的频率，减小设备故障的影响，延长设备使用寿命，对于电网企业来说，输变电设备的有效检修还可以提高供电可靠性，保证良好的供电质量，减少停电造成的经济损失，提升企业的社会影响与形象。因此，确保经济、合理、有效的设备检修方式对电网企业的发展意义深远。 工业发展从手工作坊到机械化和电气化，各个时期的设备管理与检修方式有很大的变化，一般来说可以概括为四个阶段，各阶段特点见表A-1。第一次产业革命时期对设备实行事后维修，运行人员兼做维修工作。第二次产业革命时期开始实行预防性计划检修，检修从生产中分离出来，形成相对独立的专业工作，产生了检修人员，有了专业性检修队伍。第三次产业革命时期推行考虑经济目标的检修，开始应用设备寿命周期费用概念进行设备管理。第四次产业革命时期正逐渐实施以设备状态监测和故障诊断为基础的状态检修，即基于设备状态的检修。从该表可以清楚地看到，设备检修体制是随着生产力的发展、科学技术的进步而不断演变的。它在很大程度上反映出生产力发展水平和技术管理水平的高低。在检修体制演变的过程中，根据不同的行业特点、不同的设备管理要求，出现了各种追求不同具体目标的检修方式。 事后维修(Corrective Maintenance)是当设备发生故障或其它失效时进行的非计划性维修。在现代管理设备要求下，事后维修仅用于对生产影响极小的非重点设备、有冗余配置的设备或采用其它检修方式不经济的设备。这种检修方式又称为故障维修。 预防性计划检修(Preventive Maintenance)是一种以时间为基础的预防检修方式，也称计划检修。它是根据设备磨损的统计规律或经验，事先确定检修类别、检修周期、设备检修内容、检修备件及材料等的检修方式。定期检修适合于已知设备磨损规律的设备，以及难以随时停机进行检修的流程工业、自动生产线设备。 状态检修(Condition Based Maintenance)是从预防性检修发展而来的更高层次的检修体制，是一种以设备状态为基础、以预测设备状态发展趋势为依据的检修方式。它根据设备的巡检、例行试验、在线监测、诊断性试验等方式提供的信息、经过分析处理，判断设备的健康和性能劣化状况及其发展趋势，并在设备故障发生前及性能降低到不允许极限前有计划地安排检修。 根据以上的定义可以看出，状态检修与事故检修均着眼于设备故障发生的时
针对目前变形监测项目应符合以下规范要求 基坑开挖对临近轻轨高架结构的影响主要集中在以下方面：一是坑外土体的位移；二是既有高架桥与基坑相对位置的关系；三是轻轨高架上下部的结构关系；四是轻轨高架的结构基础和埋深情况。五是轻轨高架自身的结构自重和轻轨高架中动载荷的控制与变化情况等。基坑周边轻轨高架在基坑开挖中的变形情况是复杂的，变形的原因是多元的，变形的效果是动态的。在实践工程中，基坑开挖将要造成土体的不均匀沉降和水平方向的位移，不仅要做好岩土工程计算，制定可行性基坑开挖方案，同时还要做好变形监测工作，防止各种因素对轻轨高架桥产生的影响。对于建筑基坑施工对周边轻轨高架的变形影响，高程和平面控制可参考规范二级要求。 变形监测应设置平面和高程基准点，要求设置在变形区域以外，位置稳定、易于长期保存的地方，并应定期复测。复测周期应视基准点所在位置的情况而定，在建筑基坑施工过程中宜1~2月复测一次，点位稳定后宜每季度或每半年复测一次。 1、沉降观测的高程基准点不应少于3个，应与工作基点形成闭合环或附合线路。高程基准点和工作基点布设应避开交通干道主路、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器震动区以及其他可能使标石、标志易遭腐蚀或破坏的地方，其点位与邻近建筑的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍。当使用静力水准测量方法测量沉降时，用于联测观测点的工作基点宜与沉降观测点设在同一高程面上，偏差不应超过±1cm。不能满足这一要求时，应设置上下高程不同但位置垂直对应的辅助
点传递高程。实际工作中采用精度不低于1mm级水准仪配合铟瓦尺或条码尺进行水准测量，观测方式其中高程控制测量、工作基点联测及首次观测值应采用往返测或单程双测站法，其他各次沉降观测点可采用单程观测或单程双测站法。起始点高程宜采用测区原有高程系统。较小规模的监测项目可假定高程系统，较大规模的项目宜与国家水准网联测。二级水准视线长度应≤50m，前后视距差≤2.0m，前后视距差累积≤3.0m，视线高度（下丝）≥0.3m。用数字水准仪观测时最短视线长度不宜小于3m，最低水平视线高度不应低于0.6m。限差要求往返较差及附合或环线闭合差≤1.0√n（mm），单程双测站所测高差较差≤0.7√n（mm），检测已测段高差之差≤1.5√n（mm）。ｎ为测站数。用于运营阶段的结构、轨道和道床的垂直沉降监测点高程中误差±0.5mm,相邻监测点高程中误差±0.3mm。同一项目在不同周期进行变形监测应采用相同的观测路线和观测方法，使用相同的仪器和设备，并应固定观测人员。首次观测应独立观测2次取平均值作为初始值。监测频率可按照设计要求结合基坑施工进度进行拟定，当发生较大沉降时可加密监测频率；连续一个月沉降趋势趋于稳定状态（无沉降差，纯属仪器误差）的情况下，可要求减少监测频率。在项目开始前和结束后应对使用的水准仪、水准标尺进行检验，二级水准观测仪器ｉ角不得大于１５”。水准仪i角的测定办法，如图所示：
变形监测的若干新技术 秦滔 摘要：主要介绍了光纤监测技术、卫星合成孔径雷达差分干涉测量技术及GPS 伪卫星组合定位技术在变形监测中的应用，同时分析了使用这些新技术的优势和应用前景。 关键词：变形监测 GPS伪卫星组合定位 光纤监测合成孔径雷达差分干涉测量 Abstract:Mainly introduce the fiber-optic monitoring technology, D-InSAR and integration of GPS and Pseudolite positioning technology in the application of deformation monitoring, and analysis of the use of the advantages of these new technologies and applications. Keywords: deformation monitoring integration of GPS and Pseudolite positioning fiber-optic monitoring D-InSAR 1 引言 我国的变形监测工作起步于20世纪50年代，经过半个世纪的发展，形成了完成的理论体系和技术方法。尤其近20年来，许多大型工程开工建设，各种先进的仪器设备飞速发展，变形监测工作也取得了很大的进步。 早期的变形监测，主要采用精密的光学测量仪器进行观测，例如精密水准测量、经纬仪、垂线及视准线等。随着电子仪器的发展，应变计、无应力计、测缝计、钢筋计、测压计、渗压计等广泛应用于变形监测中。另外，用于监测环境量的电子温度计、水位计等也开始使用。电子计算机的广泛应用和发展，促使变形监测工作提高效率，走向自动化、智能化之路，尤其是全站仪、GPS等先进仪器出现，计算机技术不断发展，数据处理技术不断优化，变形监测工作走上了数据采集、传输、存储、处理自动化的道路。 近年来，变形监测工作中又出现了若干新的技术方法，这些新技术拥有广阔的应用前景，本文主要介绍以光纤传感器为基础的光纤监测技术、以卫星合成孔径雷达为基础的差分干涉测量技术（D-InSAR）及以GPS伪卫星组合定位技术在变形监测中的应用。 2 光纤监测技术 光纤技术是一种集光学、电子学为一体的新兴技术，其核心技术是光纤传感
变形监测定义 是指对被监测的对象或物体进行测量以确定其空间位置几内部形态随时间的变化特征。 变形监测的目的 1）分析和评价建筑物的安全状态2）验证设计参数3）反馈设计施工4）研究正常的变形监测规律和预报变形的方法 变形监测的意义 对于机械技术设备，则保证设备安全、可靠、高效地运行，为改善产品质量和新产品的设计提供技术数据；对于滑坡，通过监测其随时间的变化过程，可进一步研究引起滑坡的成因，预报大的滑坡灾害；通过对矿山由于矿藏开挖所引起的实际变形观测，可以采用控制开挖量和加固等方法，避免危险性变形的发生，同时可以改变变形预报模型；在地壳构造运动监测方面，主要是大地测量学的任务，但对于近期地壳垂直和水平运动以及断裂带的应力积聚等地球动力学现象、大型特种精密工程以及铁路工程也具有重要的意义。 变形监测的特点 1）周期性重复观测2）精度要求高3)多种观测技术的综合应用4）监测网着重于研究电位的变化 变形监测的主要内容 现场巡视；环境监测；位移监测；渗流监测；应力、应变监测；周边监测 变形监测的精度和周期如何确定，有何依据 精度：1917年国际测量工作者联合会（FIG）第十三届会议上工程测量组提出：如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10～1/20；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中误差应比这个数小的多。 周期：变形监测的周期应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界影响因素确定。 变形监测系统设计的原则 1）针对性2）完整性3）先进性4）可靠性5）经济性 变形监测系统设计主要内容 1）技术设计书2）有关建筑物自然条件和工艺生产过程的概述3）观测的原则方案4）控制点及监测点的布置方案5）测量的必要精度论证6）测量的方法及仪器7）成果的整理方法及其它要求或建议8）观测进度计划表9）观测人员的编制及预算 变形监测点的分类及每类要求 1）基准点：埋设再稳固的基岩上或变形区外，尽可能长期保存。每个工程一般应建立3个基准点，以便相互校核，确保坐标系统的一致。当确认基准点稳定可靠时，也可以少于3个，应进行定期观测。2）工作点：埋设再被研究对象附近，要求在观测期间保持点位的稳定，其点位由基准点定期监测。3）变形观测点：埋设再建筑物内部，0 变形呢监测点标石埋设后，应在其稳定后方可开始观测。稳定期一般不宜少于15天。 变行监测技术在哪几方面取得了较好的发展？ ①自动化监测技术②光纤传感检测技术③CT（计算机层析成像）技术的应用④GPS在变形监中的应用⑤激光技术的应用⑥测量机器人技术⑦渗流热监测技术⑧安全监控专家系统 什么是垂直位移和沉降？建筑物沉降与哪些因素有关？ 从词面来说，垂直位移能同时表示建筑物的下沉或上升，而沉降只能表示建筑物的下沉，对大多数建筑物来说特别是施工阶段，由于垂直方向上的变形特征和变形过程主要表现为沉降变化，因此实际应用中通常采用沉降一词。 影响建筑物沉降的因素有：（1）建筑物基础的设计（2）建筑的上部结构（3）施工中地下水的升降 监测方法与技术要求有哪些 视线长度、前后视距差和视线高度；水准测量主要限差；沉降监测点的精度要求。 精密水准测量的误差来源有哪些？如何减弱i角误差对沉降观测结果的影响？ 误差来源:1）仪器误差：水准仪i角误差；水准尺长与名义尺长不符2）外界环境引起的误差：高压输电线和变电站等强磁场的影响；温度和大气折光影响3）人为引起的误差 方法：减小i角误差的影响，必须严格控制前后视距差和前后视距累计差，又由于i角误差会受温度等影响，减弱其影响的有效方法是减少仪器受辐射热的影响；若i角误差与时间成比例地均匀变化，则可以采用改变观测程序（奇数站—后前前后；偶数站—前后后前）的方法减小i角误差影响。 精密水准测量监测方法与技术要求有哪些 方法：采用精密水准测量方法进行沉降监测时，从工作基点开始经过若干监测点，形成一个或多个闭合或附合路线，其中以闭合路线为佳，特别困难的监测点可以采用支水准路线往返测量。 要求：视线长度、前后视距差和视线高度；水准测量主要限差；沉降监测点的精度要求。 测点布设原则与方法 建筑物水平位移监测的测点宜按两个层次布设，即由控制点组成控制网，由观测点及所联测的控制点组成扩展网；对单个建筑物上部或构件的位移监测，可将控制点连同观测点按单一层次布设。 水平位移监测常用的观测方法有 1）大地测量法2）基准线法3）专用测量法4）GPS测量法 交会观测方法有几种及什么情况用哪种方法 1）测角交会法：采用测角交会法时，交会角最好接近90°若条件限制，也可设计在60°~120°，工作基点到测点的距离不宜大于300m。2）侧边交会法：r角通常应保持60°~120°，测距仔细，交会边长度a和b应力求相等，一般不大于600m；3）后方交会法 精密导线测量方法 1）边角导线法 2）弦矢导线法 数据处理和分析主要内容 1）粗差检查及处理2）点温度条件检查3）数据可靠性检查。 挠度及挠度观测及方法 定义：测定建筑物受力后挠曲程度的工作称为挠度观测。建筑物在应力的作用下产生弯曲和扭曲，弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂
第1章变形监测概述一、什么是工程建筑物的变形？对工程建筑物进行变形监测的意义何在？ 工程建筑物的变形：由于各种相关因素的影响，工程建筑物及精密设备都有可能随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象，这些现象统称为变形。 变形监测：利用专门的仪器和设备测定建（构）筑物及其地基在建（构）筑物荷载和外力作用下随时间而变形的测量工作。 内部变形监测内容主要有工程建筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性及其加速度的测定等； 外部变形监测又称变形观测，其主要内容有建（构）筑物的沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测、挠度观测等。 意义：通过变形监测，可以检查各种工程建筑物及其地质构造的稳定性，及时发现问题，确保工程质量和使用安全； 更好地了解建（构）筑物变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，建立正确的变形预报理论和方法； 以及对某种工程的新结构、新材料和新工艺的性能作出科学的客观评价。 二、工程建筑物产生变形的主要原因，及变形的分类？ 原因：(1) 自然条件及其变化：建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度的变化，以及相邻建筑物的影响等。 (2) 与建筑物本身相联系的原因：如建筑物本身的荷重、建筑物的结构、形式以及动荷载的作用、工艺设备的重量等。 (3) 由于勘测、设计、施工以及运营管理方面的工作缺陷，还会引起建筑物产生额外变形。分类：(1)按变形性质可以分为周期性变形和瞬时变形(2)按变形状态则可分为静态变形和动态变形 三、变形监测的主要任务和目的？ 任务：是周期性地对拟定的观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量；或采用自动遥测记录仪监测建（构）筑物的瞬时变形。 目的：(1)监测——以保证建（构）筑物的安全为目的，通过变形观测取得的资料，可以监视工程建筑物的变形的空间状态和时间特性；在发生不正常现象时，可以及时分析原因，采取措施，防止事故发生，以保证建（构）筑物的安全。（变形的几何分析） (2)科研——以积累资料、优化设计为目的，通过施工和运营期间对建筑物的观测，分析研究其资料，可以验证设计理论，所采用的各项参数与施工措施是否合理，为以后改进设计与施工方法提供依据。（变形的物理解释） 四、高层建筑的主要变形特点？ （1）基础较深，需进行基坑回弹测量（2）沉降量较大，需进行沉降观测（3）楼体高力矩大，需进行倾斜观测（4）风荷载大，需进行风振测量（5）墙体温差大，需进行日照变形观测五、制约变形监测质量的主要因素有哪些？ （1）观测点的布置；（2）观测的精度与频率；（3）观测所进行的时间。 六、确定变形监测精度的目的和原则？ 变形监测的精度，取决于建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。如何根据允许变形值来确定观测的精度，因其与观测条件和待测建（构）筑物的类型以及观测的目的相关。 七、确定变形监测的频率主要由哪些因素决定？应遵循什么原则？ （一）因素:观测的频率取决于变形值的大小和变形速度，同时与观测目的也有关系。 （二）原则: 1.变形监测的频率应以既能系统地反映所测变形的变化过程，又不遗漏其变化的时刻为原则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素的影响来确定。 2.当实际观测中发现异常情况时，则应及时相应地增加观测次数。 八、简述变形监测的主要技术和数据处理分析的主要内容。
测绘第35卷第1期2012年2月 13 变形监测技术在桥梁监测中的应用 董学智1 李胜1 李爱民2 （1．四川省第三测绘工程院，四川 成都 610500 ；2．广州博瑞测绘技术有限公司，广东 广州 510430） [摘要] 变形监测是工程测量的重要研究内容，它可以分析和评价建筑物或工程设施的安全状态，研究变形规 律及预报变形，是一种重要的测量监测手段。本文通过对某高速公路的桥梁沉降监测和承台水平位移监测，探 究了在桥梁监测中变形监测的实施方法及数据分析与处理模式，分析了桥梁变形的规律，为桥梁养护提供准确 的监测意见及报告。 [关键词] 变形监测；桥梁监测；数据处理 [中图分类号] P258 [文献标识码] A [文章编号] 1674-5019（2012）01-0013-03 Deformation Monitoring on the Application of Bridge Monitor DONG Xue-zhi1 LI Sheng1 LI Ai-min2 Abstract: Deformation monitoring is an important content of project surveying. It can analysis and evaluate the safe status of buildings or engineering facilities, and find the deformation law for the forecast, which is an important measurement for monitoring. This article through monitoring the subsidence and horizontal displacement of bridges along the other Expressway, to explore the method of deformation monitoring, data analysis with special model, analysis the deformation law of bridges, for bridge maintenance based on the accurate monitoring reports. Key words: Deformation monitoring; Bridge monitor; Data processing 1 引言 近年来，随着我国桥梁建设事业的迅猛发展，桥梁结构和形势日趋复杂，规模也越来越大，桥梁的施工正朝着超大化的方向发展，对其进行变形监测也就显得尤为重要。 变形监测是对被监测的对象或物体进行测量，以确定其空间位置及内部形态随时间的变化特征。其主要意义是分析和评价建筑物的安全状态、验证设计参数、反馈设计施工质量、研究正常的变形规律和预报变形[1]。桥梁的变形监测是对桥梁整体性能的监测，其基于工程测量的原理、技术和精密测量仪器，对桥梁在垂直方向和水平方向的位移变形进行定期或实时监测，并通过绘制相应的位移变形影响线或影响面来监测桥梁各部位位移的变形状态，预测其变形规律，为桥梁的维修、养护和管理决策提供依据和指导。 本应用研究通过对广深高速公路的桥梁沉降和水平位移监测，探讨变形监测理论在实际工程问题中的应用，通过合适的数据处理方法，分析和总结桥梁变形的规律，为桥梁的养护、管理和决策提供依据和指导。 2 桥梁变形监测实施原理 变形监测的主要目的是确切地反映建筑物、构筑物的实际变形程度或变形趋势，并以此作为确定作业方法和检验成果质量的基本要求。在桥梁变形监测中，主要包括桥梁沉降监测及承台水平位移监测。地面沉降是一种普遍而又日趋显著的地质现象，是区域性地面高程下降的一种环境地质变化[2]，反映在桥梁监测中主要是桥梁沉降监测。同时，还需要考虑承台在水平方向上的位移，以此来整体把握桥梁的变形方向及程度。 根据不同的测量要求和规范，桥梁变形测量的等级及精度要求也各不相同。在实际的工程监测中，需要根据不同的规范要求实施监测。 2.1 桥面沉降监测 桥面沉降监测主要是监测桥梁在垂直方向上的变形。在沉降观测中，需要始终遵循“五定原则”，即基准点、工作基点、观测点点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测环境条件要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定[3]。 桥面沉降监测的主要内容包括：沉降观测点布设及网的测量、沉降监测、跨河桥沉降观测等。沉降观测网一般采用闭合水准路线或附合水准路线，用高精度数字水准以进行观测。而对于跨河桥沉降观测，由于桥墩在河中时，观测采用闭合水准测量。