润扬长江公路大桥的静载变形观测与分析

港口科技・港口建设　润扬长江公路大桥的　静载变形观测与分析　南京市栖霞区公路管理站　王正中　东南大学交通学院　蒋建东　高成发　摘要：利用ＧＰＳ技术对润扬长江大桥进行静栽变形观测是一个新的尝试。本文首先介绍　了ＧＰｓ静栽变形观测的实施流程，然后将ＧＰｓ变形观测数据与全站仪的变形观浸　数据进　行比较、分析，从而得出采用ＧＰＳ技术进行大型桥梁的静栽变形观测在实践中是可行的　结论。　关键词：ＧＰＳ挠度变形观测全站仪　１引言　润扬长江公路大桥是江苏省规划的“四纵四　横四联”公路主骨架和跨江公路通道的重要组成　部分，是我国建桥史上工程规模最大，建设标准最　高，投资最大，技术含量最高的现代化特大型桥　梁。　图１　ＧＰＳ点位分布图　为了配合东南大学润扬长江公路大桥课题组　２．１测试方法　进行润扬长江大桥南汊悬索桥静载实验，东南大　在车队进人桥面前，以ＧＰＳ静态测量的方式　学北极测绘研究院利用ＧＰＳ技术对润扬长江大　测定各点的初始坐标值，同步观测时间为ｌ５—２Ｏ　桥进行了静载变形观测。　分钟。　２静载变形观测的实施　当车队中部通过第二组测试点位后，桥梁经　过ｌＯ—ｌ５分钟的稳定后，在桥面的８台ＧＰＳ接收　本次试验共安排９台套ＧＰＳ接收机，其中　机同时开始记录数据。采集时间为ｌＯ—ｌ５分钟，　Ｎｏｖａｔｅｌ接收机３台套、Ｌｅｉｃａ接收机６台套。每套　数据采集完成后，关机。　的接收机都有自备的电池，可以确保供电时间不　同样，当车队中部分别通过第三组、第四组测　少于６个小时。每台ＧＰＳ接收机由一名专人负　试点位后，按照上述步骤和时间采集数据。　责采集数据。进场前ＧＰＳ接收机都已调试好，人　测试过程中需要量取桥面点位到ＧＰＳ天线　员也已熟悉了测试过程中的各工况。试验过程中　中心的仪器高，精确到０．１ｍｍ。　根据动、静载测试过程，分时段记录各ＧＰＳ点的　２．２静载试验的加载位置及工况流程　观测数据。总计８个ＧＰＳ点位，具体分布如图１　润扬长江大桥南汊悬索桥静载试验的加载位　所示：　置及工况安排见表１：　・ｌ８・　维普资讯 http://www.cqvip.com

港口科技・港口建设　表１　加载位置及工况安排　工　况　加载位置及工况　车辆位置说明及行驶方向　初—　１　５２辆车从跃进路进入南岸镇江ｔｔ２标路口上桥，往扬州方向行驶　ｌ　主跨３Ｉ＿．／４跨附近，５２辆车排成４列１３行，行距ｌ６．１ｍ，横桥向对称　６３＿７５吊点，扬州方向　２　主跨Ｉ．／２跨附近，５２辆车排成４列１３行，行距ｌ６．１ｍ，横桥向对称　４０—５２吊点，扬州方向　３　主跨Ｉ＿．／４跨附近，５２辆车排成４列ｌ３行，行距ｌ６．１ｍ，横桥向对称　ｌ７＿２９吊点，扬州方向　初—　２　车队从北岸扬州Ｂｌ标路口调头后，再从南岸Ｈ２标路口上桥，往扬州方向行驶　４　重复工况１　６３＿７５吊点，扬州方向　５　重复工况２　４Ｏ—５２吊点，扬州方向　６　重复工况３　ｌ７＿２９吊占扬Ｉ州青南　初—　３　车队从北岸扬州Ｂｌ标路调头后，再从南岸Ｈ２标路口上桥，往扬州方向行驶　７　主跨Ｉ＿．／２跨附近，（偏载）３９辆车排成３列ｌ３行，行距１６．１ｍ，横桥向偏心　４０＿５２吊点，扬州方向　初　车队从北岸扬州Ｂｌ标路调头后，再从南岸Ｈ２标路口上桥，往扬州方向行驶　８　重复工况７　初—　５　车队从北岸扬州Ｂｌ标路口调头后，再从南岸Ｈ２标路口上桥，往扬州方向行驶　９　主跨Ｌ／２跨附近，ｌ６辆车排成４列４行，行距９．６ｍ，横桥向对称　４６—４８吊点之间，扬州方向　１０　主跨Ｉ＿．／２跨附近，将第９工况里的所有车辆，向前移动１．６ｍ　４６—４８吊点之间．扬州方向　ｌｌ　主跨Ｉ＿．／４跨附近，ｌ６辆车排成４列４行，行距９．６ｍ，横桥向对称　２２—２４吊点之间，扬州方向　２．３外业测量　３　ＧＰＳ数据的处理结果分析　由于目前尚没有制定桥梁工程的ＧＰＳ测量　内业数据处理软件采用最新正版的“南方　技术规范，为保证控制网达到设计精度，外业测量　ＧＰＳ数据处理４．０”软件，对各种加载情况下的桥　的作业依据是《全球定位系统（ＧＰＳ）测量规范》　梁挠度观测值进行了解算。为了检核成果，我们　（ＧＢ／Ｔ１８３１４—２００１），测量过程中按照Ｅ级网的　和全站仪测量的结果做了对比。理论计算模型的　精度要求实施。　几何尺寸和有关参数按设计文件取用，加载量按　外业共观测了ｌ０个时段，每个点的平均设站　现场实际加载的大小和位置进行计算。其中４个　率大于３，网中每个点发出的基线数目至少为６，　工况的ＧＰＳ实测值和全站仪的实测值与理论计　因此网形具有很好的可靠性，图形强度比较大。　算值的比较结果见表２。由表２可以看出，ＧＰＳ　每个时段观测的时间为ｌ５分钟左右，采样间隔为　实测值与全站仪的实测值和理论计算值还是基本　１５ｓ，卫星高度角为２０。，每个时段观测卫星数Ｉ＞５，　吻合的，说明了ＧＰＳ用于大型桥梁挠度变形观测　ＰＤＯＰ＜５。　是可行的。　表２　ＧＰＳ和全站仪的实测值与理论计算值的比较结果表　Ｏ２点（ｓ２：　ｏ６点（Ｓ４）　Ｇ６点（Ｓ６：　工况　ＧＰＳ　实测　全站仪　理论　ＧＰＳ　实测　全站仪　理论　实测　理论　ＧＰＳ　全站仪　ｌ　一２．８０８　—２．８４６５　—２．８２８　０．１５６　Ｏ．１ｏ６　Ｏ．Ｏ７４　１．２８６　１．２８５５　１．２４７　２　０．０１９　Ｏ．０６１５　Ｏ．Ｏ５８　—２．３９６　—２．４１６　—２．４１４　０．０４９　Ｏ．Ｏ８２　Ｏ．Ｏ５４　３　１．２０１　１．２４７　１．２ｌ１Ｏ　０．１３２　Ｏ．Ｏ８ｌ５　０．０７６　—２．８１２　—２．８Ｏ４５　—２．８２８　８　０．０２３　０．０６１　０．０４３　—２．Ｏ７３　一１．７９９５　一１．８３ｌ　Ｏ．Ｏ５ｌ　Ｏ．Ｏ７４５　０．０４　ｏ２点　：ｓ２）　ｏ６点　、Ｓ４）　Ｇ６点（Ｓ６）　工况　实测　实测　实测　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　４　—２．８１４　—２．８５７　０．１２６　Ｏ．１０２　１．２８７　．　１．２７６　５　Ｏ．１Ｏ６　０．０８９　—２．３８４　—２．４０２　Ｏ．１ｏｏ　Ｏ．１１６　６　１．２９５　ｌ。２７９　０．０８７　０．１０５　—２．８３１　—２．８０Ｉｏ　７　Ｏ．Ｏ２８　０．０１５　’２．０８４　—２．１ｏ６　Ｏ．ｏｏ３　Ｏ．００ｏ　・ｌ９・　维普资讯 http://www.cqvip.com

港口科技・港口建设　表４　ＧＰＳ实测值和全站仪的实测值比较表二　０３点　：Ｘ２）　０９点　：Ｘ４）　Ｇ７点　：Ｘ６）　工况　实测　实测　实测　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　１　—２．８４５　—２．８５６　０．１２７　０．１０４　１．２７８　１．２９０　２　０．０２９　０．０５７　—２．４２０　—２．４０４　０．０７９　０．０８７　３　１．１９５　１．２０８　０．０８６　０．０８２　—２．８２８　—２．８２３　８　０．１３９　Ｏ．１２６　～１．５４４　一１．５０９　０．１１ｌ　Ｏ．１１８　表５　ＧＰＳ实测值和全站仪的实测值比较表三　０３点（ｘ２）　ｏ９点（Ｘ４）　Ｇ７点　：ｘ６）　工况　实测　实测　实测　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　ＧＰＳ　全站仪　４　—２．８３４　—２．８５６　０．１２７　０．１０７　１．２８０　１．２８２　５　０．Ｏ９３　０．０８２　—２．４１０　—２．４２３　０．０７９　０．０８４　６　１．２７７　１．２８３　０．ｏ９６　Ｏ．１ｌ６　—２．８ｌ７　—２．８０２　７　０．１３８　Ｏ．１０４　—１．５５６　—１．５１５　０．１０６　０．１２６　从上面的对比可以看出，ＧＰＳ与全站仪观测　锁，产生周跳，多路径效应明显。另外，根据卫星　结果对比一个最大的差值为０．２７３５ｍ。出现这一　星历信息得到的测区最佳观测时段与试验进行的　差值的原因，可以从三个方面作初步的分析。　时间不同时，这些都使得观测数据的质量受到影　３．１从上面的工况流程我们可以看出，第七和第　响。这些影响通过数据处理，在一些工况的同步　八工况是偏载试验，３９辆车排成３列ｌ３行，车对　环闭合差中表现得非常明显。为了保证参与平差　停靠的位置为主梁中跨１＿／２截面，刚好为０６号测　的基线的质量，不得不剔除相当多的基线，从而破　站点旁边。车辆和旁边吊索的遮挡明显，数据文　坏了原有网形的强度。　件中历元中断的地方较多。　尽管如此，从上面的ＧＰＳ数据处理结果与全　３．２这一工况是偏载试验，车辆又是停靠在０６点　站仪和理论值的比较结果来看，采用ＧＰＳ进行悬　一侧的车道上，位于桥梁中间的０６点不可避免要　索桥挠度变形监测，当满足ＧＰＳ技术的观测条件　受到桥梁振动的影响，而且全站仪的观测点位与　的要求时，采取适当的措施是能够满足监测需要　ＧＰｓ测站点位也不是同一点位。　的。　３．３　０６号测站的接收机里面，没有记录天线高，而　５主要参考文献　在这一工况里，其它测站点都有天线高。　ｌ李征航．ＧＰＳ定位技术在变形监测中的应用　从上面的分析，第／ｋ＿Ｚ况０６号点位的观测值与　［Ｊ］．全球定位系统，２００１，２６（２）　全站仪的观测值差值之所以大，也就不难理解了。　２刘立龙，林文介．ＧＰＳ监测城市地表形变及数据　对于类似情况的解决，主要的原因是接收机　处理分析研究［Ｊ］．桂林工学院学报，２００２，２２（１）　的天线的遮挡问题，提高天线高度不失为一种好　３乔学军，王琪，游新兆，沈春琳．中国ＧＰＳ地壳运　办法，但是同时也带来新的问题，因为此时桥面是　动监测网的精度分析与评定（１９９２—１９９６）［Ｊ］．　倾斜的，天线就不是水平的，这样测量的结果肯定　地壳形变与地震，１９９８，１８（１）　就会与实际的情况有偏差。　４邵占英，刘经南，姜卫平，李延兴．ＧＰＳ精密相对　４结束语　定位中用分段线性法估算对流层折射偏差的影响　［Ｊ］．地壳形变与地震，１９９８，１８（３）　由于ＧＰＳ接收机架设在正在加载试验过程　５姜卫平，刘经南，叶世榕．ＧＰＳ形变监测网基线　中的桥面上，虽然接收数据是在加载十分钟后待　处理中系统误差的分析［Ｊ］．武汉大学学报．信息　桥梁相对稳定后进行的，但桥梁的振动影响依然　科学版，２ｏｏ１．２６（３）　存在。试验时，桥面上车辆比较多，特别当车辆停　６　Ｋｅｎｎｅ￣Ｗ．Ｈｕｄｎｕｔ，Ｊｅｆｆｒｅｙ　Ａ．ｂｅｈｒ．Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　靠在测站旁边，接收机接收卫星信号时的遮挡很　ＧＰＳ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　Ｓｔｒｕｔｒａｌ　Ｄｅｇｒｍａｆｉｏｎ　ａｔ　ＰａｃｏｉｍａＤ．　严重，同时测站周围都是大面积的水面，对卫星信　ａｍ，Ｃａｌｉｆｏｎｒｉａ［Ｊ］．Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，　号的接收有一定的影响，不可避免会有信号的失　１９９８，６９（４）　・２０・