基于GPS的超高桥墩形变监测与数据分析

摘要

随着我国西部地区交通建设的快速发展，越来越多的高桥墩大跨连续刚构桥被采用。由于地形等因素的影响，此类桥梁的桥墩高度普遍较高。因此，在施工过程中，高桥墩易受温度和风力等因素的影响，其墩项变形量也会随着高度的增加而加剧。由于桥墩变形会对整个桥梁的结构受力和使用安全产生很大影响。因此，对桥墩的变形监测是非常有必要的。经过多年发展，GPS变形监测技术已经在高大结构物监测方面取得了突破性的进展，能很好的完成高大结构物的变形监测。但GPS变形监测技术所获取的观测数据序列需要经过有效的处理才能满足变形监测的需要。因此，本文以赫章特大桥超高桥墩的GPS变形监测为依托，针对其在实施变形监测和数据处理时所面对的问题，作了以下几个方面的研究:
　　 1、在阅读大量已有文献资料的基础上，对引起超高桥墩变形的因素进行了总结与具体阐述。同时根据桥墩监测的要求与目的，从超高桥墩结构监测与几何监测两个方面具体论述了目前常用的监测方法与项目。
　　 2、采用动态轨迹估计法处理所获取GPS变形观测数据。对变形监测数据进行分析并得到GPS观测数据主要受多路径误差、风振和日照等因素的影响，同时结合赫章特大桥超高桥墩的具体实际环境，具体分析了各因素对高桥墩变形影响的特性。
　　 3、针对GPS变形监测数据的预处理，研究利用TEQC+QCVIEW32方法消除多路径效应影响显著的数据段，并且分析利用一阶差分法和小波分析法对数据进行粗差探测的优劣。研究利用快速傅里叶变换(FFT)获取超高桥墩的主频所在的频段，并利用小波分析得到超高桥墩的自振信号和频谱特性，掌握了超高桥墩的健康状况。最后结合GPS与TCA2003所监测的数据，分析并总结了超高桥墩的变形规律及其变形原因，为超高桥墩的施工控制提供依据。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景与意义

1．2 GPS技术在高桥墩监测的应用现状

1．3 GPS形变监测数据处理现状

1．4 本文主要的研究内容

第二章 高桥墩的形变监测

2．1 高桥墩的结构监测

2．2 高桥墩的几何监测

2．3 本章小结

第三章 高桥墩GPS形变监测数据的误差来源

3．1 高桥墩变形原因分析

3．2 GPS观测数据误差的来源

3．4 本章小结

第四章 基于GPS的高桥墩形变监测及数据的分析

4．1 超高桥墩形变监测的实施

4．2 高桥墩形变监测数据的预处理

4．3 高桥墩动态特性分析

4．4 基于小波变换的超高桥墩形变监测数据的分析

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录A 公开发表的学术论文及参与的科研项目