一、 項(xiàng)目概述

大型橋梁，如斜拉橋、懸索橋，自20世紀(jì)90年代初期以來(lái)在我國(guó)如雨后春筍般地發(fā)展。這種橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是跨度大、塔柱高，主跨段具有柔性特性。要真正實(shí)現(xiàn)橋梁安全監(jiān)測(cè)之目的，了解橋梁的變化情況，還必須及時(shí)測(cè)定其幾何量的變化及大小。

山東濱州黃河大橋全長(zhǎng)14.77km，設(shè)計(jì)行車(chē)時(shí)速120km/h，橋?qū)?2.8m，按雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。其中主橋長(zhǎng)768m，引橋總長(zhǎng)930m，北岸接線長(zhǎng)9.533km，南岸接線長(zhǎng)3.539km。大橋中塔高125m，兩座中塔各有52根斜拉索，最長(zhǎng)的達(dá)220m。小塔高75m，每座有24根斜拉索。主橋共有122棵基樁，其中，中塔的一個(gè)柱子下面就有25個(gè)直徑1.5m的基樁。

本項(xiàng)目用拓普康HiperM和GB-1000接收機(jī)在濱州大橋上建立監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用巖石科技RocMonitor軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)定位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大橋健康狀態(tài)。

圖1

二、 監(jiān)測(cè)方案

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與控制子系統(tǒng)及輔助支持子系統(tǒng)組成，傳感器子系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心子系統(tǒng)通過(guò)有線或無(wú)線的數(shù)據(jù)通訊方式有機(jī)連為一個(gè)整體，從而將GPS接收機(jī)原始觀測(cè)值實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?，同時(shí)控制中心能夠?qū)崟r(shí)解算GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并能遠(yuǎn)程控制各個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備。

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

1、監(jiān)測(cè)硬件

拓普康Hiper-M接收機(jī)（靜態(tài)精度：平面3mm+1ppm，高程5mm+1ppm，RTK精度：平面10mm+1.5ppm，高程20mm+1.5ppm）

圖3

拓普康GB-1000接收機(jī)（靜態(tài)精度：平面3mm+0.5ppm，高程5mm+0.5ppm，RTK精度：平面10mm+1ppm，高程15mm+1ppm）

圖4

2、解算軟件

RocMonitor變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)解算軟件見(jiàn)圖5。

圖5

三、 項(xiàng)目實(shí)施

1、測(cè)點(diǎn)布設(shè)

濱州黃河大橋變形監(jiān)測(cè)在橋體上架設(shè)5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在監(jiān)控中心附近架設(shè)1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

GPS基準(zhǔn)點(diǎn)也可以稱(chēng)為連續(xù)運(yùn)行參考站，它是整個(gè)大橋位移監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)框架，一般一個(gè)GPS參考站能夠覆蓋5km以?xún)?nèi)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，鑒于大橋的情況，設(shè)置一個(gè)參考站，為了保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，參考站需與大橋控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)坐標(biāo)與大橋坐標(biāo)的統(tǒng)一，同時(shí)校準(zhǔn)參考點(diǎn)是否會(huì)發(fā)生位移。

在大橋的淄博方向、濱州方向的跨中和塔頂架設(shè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)。bzsy、zbsy、zbxy 3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)用GB-1000接收機(jī)。td、bzxy、參考站架設(shè)的是Hiper-M接收機(jī)。GB-1000直接用網(wǎng)線接入光纖，HiperM用MOXA模塊接入光纖然后匯總到監(jiān)控中心。如圖6所示。

圖6

2、觀測(cè)箱安裝

觀測(cè)箱安裝如圖7所示。

圖7

3、監(jiān)控室建設(shè)

監(jiān)控室建設(shè)如圖8所示。

圖8

4、軟件運(yùn)行

軟件運(yùn)行界面如圖9所示。

圖9

圖10是跨中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維變形量，點(diǎn)位于大橋跨中位置，車(chē)輛經(jīng)過(guò)橋面時(shí)，震動(dòng)比較明顯，主要體現(xiàn)在垂直方向的變化量。

圖10

圖11是濱州大橋塔頂GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)曲線圖，塔頂主要受風(fēng)的影響，水平方向擺動(dòng)較明顯。

圖11

如上所示，濱州大橋監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的的曲線符合實(shí)際變化趨勢(shì)。

四、 結(jié)論

在山東濱州黃河大橋變形監(jiān)測(cè)工程中應(yīng)用的拓普康Hiper-M GNSS接收機(jī)、GB-1000 GNSS接收機(jī)和RocMonitor監(jiān)測(cè)軟件組成的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在無(wú)人值守的情況下7x24h自動(dòng)運(yùn)行。在監(jiān)測(cè)工程中，無(wú)論是兩款GNSS接收機(jī)，還是監(jiān)測(cè)軟件RocMonitor，都表現(xiàn)出優(yōu)越的品質(zhì)。整個(gè)RocMOS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在橋梁監(jiān)測(cè)中突出表現(xiàn)以下幾個(gè)特色：

與傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段相比，利用GPS定位技術(shù)構(gòu)建的高精度、全天候、自動(dòng)化、無(wú)人值守的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了大橋監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，極大地提高了監(jiān)測(cè)效率。

（1）集成度高

整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)高度集成、結(jié)構(gòu)清晰、維護(hù)方便。

（2）監(jiān)測(cè)精度高

算法先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)單歷元毫米級(jí)高精度連續(xù)解算，確保毫米級(jí)監(jiān)測(cè)精度。

（3）實(shí)時(shí)性強(qiáng)

20HZ連續(xù)高速精密數(shù)據(jù)采集，可全天候作業(yè)，真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)觀測(cè)。

（4）自動(dòng)化程度高

可以完全實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程下載數(shù)據(jù)，方便實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息發(fā)布；操作簡(jiǎn)便，無(wú)需進(jìn)行手工重復(fù)勞動(dòng)，節(jié)省了大量人力物力。