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摘要：基于进行土木工程建筑物变形监测的重要性和必要性,在对木工程建筑物变形监测技术进行简要介绍的基础上,着重对土木工程建筑物变形分析与预报技术进行了较为深入的研究。
关键词：土木工程建筑物变形分析预报技术
中图分类号：S969.1文献标识码： A
0引言
ＧＰＳ测量方法及自动化监测和数据处理管理系统等。
20世纪20年代以来．国际上相继发生了圣佛朗常规地面测量方法主要是指用常规测量仪器（经纬仪、西斯（美国）、马尔巴塞（法国）、瓦伊昂特（意大利）、板测距仪、水准仪）测量角度、边长和高程的变化来测定桥和石漫滩（中国）等跨坝事件．加拿大的魁北克桥和变形。它们是目前测量的主要手段．能够提供整体变形我国重庆彩虹大桥、广东韶关特大桥坍塌等事件，给相状态，适用于不同的精度要求、不同形式的变形和不同关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失。科学技的外界条件。常规地面测量方法的完善与发展．其显著术的进步和社会经济的发展．加快了工程建设的进程．进步是全站型仪器的广泛使用．尤其是全自动跟踪全各类水工建筑物，地下建、构筑物，大型桥梁，高层建筑站仪（ＲＴＳ，ＲｏｂｏｔｉｃＴｏｔａｌＳｔａｔｉｏｎｓ），也称测量机器人．物等将越来越多．建筑物的安全就显得十分重要。为了可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动检查各类工程建筑物及其地质构造的稳定性．变形监监测，其监测精度可达到亚ｍｍ级。
１土木工程建筑物变形监测技术地面摄影测量技术在变形监测中的应用虽然起步：
合理设计土木工程建筑物变形监测技术方案是变较早，但是摄影距离不能过远．绝对精度较低。近几年形监测的首要工作。纵观国内外数10年变形监测技术发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为摄影测量的发展历程．土木工程建筑物变形监测方法主要有常技术在变形监测中的应用开拓了非常广阔的前景．使规地面测量方法、特殊的测量手段、摄影测量方法、摄影测量方法越来越广泛的应用于大型工程建筑物当中。
2 土木工程建筑物变形分析与预报技术
现代科学技术的发展和计算机应用水平的提高。使各种理论和方法为变形分析和变形预报提供了广泛的研究途径。由于变形体变形机理的复杂性和多样性。
必须采用有效模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形规律和动态特征。为工程设计和灾害防治提供科学的依据。变形分析的研究内容涉及到变形数据处理与分析。变形物理解释和变形预报的各个方面。通常可将其分为变形的几何分析和变形的物理解释两部分。
2.1变形的几何分析方法
变形的几何分析是对变形体的形状和大小的变形做几何的描述．其目的在于描述变形体变形的空间状态和时间特性。其主要方法有：
1）时间序列分析（ａｕｔｏＲｅｇｒｅｓｓｉｖｅｍｏｖｉｎｇＡｖｅｒ．
ａｇｅ）：变形观测中在测点上所获取的观测量通常组成一个离散的随机时间序列．为此可以采用时间序列分析法建立Ｐ阶自回归ｑ阶滑动平均模型ＡＲＭＡ（ｐ、ｑ）。一般认为采用动态数据系统（ＤｙｎａｍｉｃＤａｔａＳｖｓ—
ｔｅｒｎ）法或趋势函数模型＋ＡＲＭＡ的组合建模法较好。
2）频谱分析法：对于具有周期性变化的变形时间序列（如大坝的水平位移一般都具有周期性）。可采用付立叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）变换将时域信息转到频域进行分析，通过计算各谐波频率的振幅。找出最大振幅所对应的主频。揭示变形的变化周期。
3）卡尔曼滤波法：若将变形體视为一个动态系统．系统的状态可用卡尔曼滤波模型即状态方程和观测方程描述。状态方程中若含监测点的位置、速率和加速率等状态向量参数．则为典型的运动模型．这种模型特别适合滑坡监测数据的动态处理．也可用于静态点场、似静态点场（如变形监测网）在各周期观测中显著性变形点的检验识别。该法的优点是有严密的递推算法．不需要保留使用过的观测值序列．而且可把模型的参数估计和预报结合在一起。该法是一种变形的动态几何分析方法．应用时需注意初始状态向量及其协方差阵以及动态噪声向量协方差阵的确定．采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决后一问题。
4）人工神经网络法：当变形量与影响因子之间是一种非线性、非确定性的复杂关系，人工神经网络法将生物特征用到工程中．用计算机解决大数据量情况下的学习、识别、控制和预报等问题，是新近发展起来的一种行之有效的方法。以影响因子作为神经网络的输入层．以变形量作为输出层．中间为隐含层的三层反传（ＢａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）模型（简称ＢＰ网络模型）最为成熟．网络拓朴结构（每层特别是隐含层的节点数确定）、反传训练算法、初始权选取和权值调整、步长和动量系数选择、训练样本质量、训练收敛标准等是重要的研究内容。此外．将小波分析与人工神经网络相结合的小波神经网络组合预报方法．将人工神经网络与专家系统相结合建立变形、预报的神经网络专家系统也极有应用前景。
5）小波分析法：小波理论作为多学科交叉的结晶在科研和工程中被广为研讨和应用．被誉为“数学显微镜”．它能从时频域的局部信号中有效地提取信息。利用离散小波变换对变形观测数据进行分解和重构．可有效地分离误差．能更好地反映局部变形特征和整体变形趋势。与付立叶变换相似。小波变换能探测周期性的变形。将小波分析法用于动态变形分析．可构造基于小波多分辨卡尔曼滤波模型。将小波的多分辨分析和人工神经网络的学习相结合．建立小波神经网络组合预报模型，可用于线性和非线性系统的变形预报。
2.2变形的物理解释方法变形物理解释的任务是确定变形体的变形和变形原因之间的关系，解释变形的原因。其主要方法有：
1）统计分析法：以建立回归分析模型为主．通过分析所观测的变形（效应量）和影响因子（原因量）之间的相关性。来建立荷载一变形之间关系的数学模型。统计分析法具有“后验”的性质，是目前应用比较广泛的变形成因分析法。
2）确定函数法：确定函数法中以有限元法为主。它是在一定的假设条件下，利用变形体的力学性质和物理性质．通过应力与应变的关系来建立荷载与变形的函数模型，然后利用确定的函数模型预报在载荷作用下变形体的可能变形。确定性模型具有“先验”的性质．比统计模型有更明确的物理概念。但往往计算工作量较大．并对用作计算的基本资料有一定的要求。
3）混合模型法：它是统计模型和确定性模型的进一步发展．对那些与效应量关系比较明确的原因量用有限元法（ＦＥＭ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）计算。而对另一些与效应量关系不很明确或采用相应的物理理论计算成果很难以确定它们之间的函数关系的原因量（比如温度，时效），则仍用统计模式，然后与实际值进行拟合而建立的模型。例如．林兵（１９９８）采用混合模型分析坝体形态得到了较好的效果。反分析是仿效系统识别理论。将正分析成果作为依据。通过一定的理论分析，借以反求建筑物及其周围的材料参数．以及寻找某些规律和信息。及时反馈到设计、施工和运行中去。
结束语
几何变形分析和物理解释的综合研究将深入发展，以知识库、方法库、数据库和多媒体库为主体的安全监测专家系统的建立是未来发展的方向．变形的非线性系统问题将是一个长期研究的课题。
参考文献
[1] 方海全,王睿.建筑工程质量管理问题及对策[J]. 价值工程. 2011(30)
[2] 师艳红,刘肖飞.关于建筑工程质量监督措施的分析[J]. 中国城市经济. 2010(11)
[3] 王立明.浅谈建筑工程项目成本管理[J]. 黑龙江科技信息. 2008(13)
关键词：土木工程建筑物变形分析预报技术
中图分类号：S969.1文献标识码： A
0引言
ＧＰＳ测量方法及自动化监测和数据处理管理系统等。
20世纪20年代以来．国际上相继发生了圣佛朗常规地面测量方法主要是指用常规测量仪器（经纬仪、西斯（美国）、马尔巴塞（法国）、瓦伊昂特（意大利）、板测距仪、水准仪）测量角度、边长和高程的变化来测定桥和石漫滩（中国）等跨坝事件．加拿大的魁北克桥和变形。它们是目前测量的主要手段．能够提供整体变形我国重庆彩虹大桥、广东韶关特大桥坍塌等事件，给相状态，适用于不同的精度要求、不同形式的变形和不同关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失。科学技的外界条件。常规地面测量方法的完善与发展．其显著术的进步和社会经济的发展．加快了工程建设的进程．进步是全站型仪器的广泛使用．尤其是全自动跟踪全各类水工建筑物，地下建、构筑物，大型桥梁，高层建筑站仪（ＲＴＳ，ＲｏｂｏｔｉｃＴｏｔａｌＳｔａｔｉｏｎｓ），也称测量机器人．物等将越来越多．建筑物的安全就显得十分重要。为了可以进行一定范围内无人值守、全天候、全方位的自动检查各类工程建筑物及其地质构造的稳定性．变形监监测，其监测精度可达到亚ｍｍ级。
１土木工程建筑物变形监测技术地面摄影测量技术在变形监测中的应用虽然起步：
合理设计土木工程建筑物变形监测技术方案是变较早，但是摄影距离不能过远．绝对精度较低。近几年形监测的首要工作。纵观国内外数10年变形监测技术发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为摄影测量的发展历程．土木工程建筑物变形监测方法主要有常技术在变形监测中的应用开拓了非常广阔的前景．使规地面测量方法、特殊的测量手段、摄影测量方法、摄影测量方法越来越广泛的应用于大型工程建筑物当中。
2 土木工程建筑物变形分析与预报技术
现代科学技术的发展和计算机应用水平的提高。使各种理论和方法为变形分析和变形预报提供了广泛的研究途径。由于变形体变形机理的复杂性和多样性。
必须采用有效模型来逼近、模拟和揭示变形体的变形规律和动态特征。为工程设计和灾害防治提供科学的依据。变形分析的研究内容涉及到变形数据处理与分析。变形物理解释和变形预报的各个方面。通常可将其分为变形的几何分析和变形的物理解释两部分。
2.1变形的几何分析方法
变形的几何分析是对变形体的形状和大小的变形做几何的描述．其目的在于描述变形体变形的空间状态和时间特性。其主要方法有：
1）时间序列分析（ａｕｔｏＲｅｇｒｅｓｓｉｖｅｍｏｖｉｎｇＡｖｅｒ．
ａｇｅ）：变形观测中在测点上所获取的观测量通常组成一个离散的随机时间序列．为此可以采用时间序列分析法建立Ｐ阶自回归ｑ阶滑动平均模型ＡＲＭＡ（ｐ、ｑ）。一般认为采用动态数据系统（ＤｙｎａｍｉｃＤａｔａＳｖｓ—
ｔｅｒｎ）法或趋势函数模型＋ＡＲＭＡ的组合建模法较好。
2）频谱分析法：对于具有周期性变化的变形时间序列（如大坝的水平位移一般都具有周期性）。可采用付立叶（Ｆｏｕｒｉｅｒ）变换将时域信息转到频域进行分析，通过计算各谐波频率的振幅。找出最大振幅所对应的主频。揭示变形的变化周期。
3）卡尔曼滤波法：若将变形體视为一个动态系统．系统的状态可用卡尔曼滤波模型即状态方程和观测方程描述。状态方程中若含监测点的位置、速率和加速率等状态向量参数．则为典型的运动模型．这种模型特别适合滑坡监测数据的动态处理．也可用于静态点场、似静态点场（如变形监测网）在各周期观测中显著性变形点的检验识别。该法的优点是有严密的递推算法．不需要保留使用过的观测值序列．而且可把模型的参数估计和预报结合在一起。该法是一种变形的动态几何分析方法．应用时需注意初始状态向量及其协方差阵以及动态噪声向量协方差阵的确定．采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决后一问题。
4）人工神经网络法：当变形量与影响因子之间是一种非线性、非确定性的复杂关系，人工神经网络法将生物特征用到工程中．用计算机解决大数据量情况下的学习、识别、控制和预报等问题，是新近发展起来的一种行之有效的方法。以影响因子作为神经网络的输入层．以变形量作为输出层．中间为隐含层的三层反传（ＢａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）模型（简称ＢＰ网络模型）最为成熟．网络拓朴结构（每层特别是隐含层的节点数确定）、反传训练算法、初始权选取和权值调整、步长和动量系数选择、训练样本质量、训练收敛标准等是重要的研究内容。此外．将小波分析与人工神经网络相结合的小波神经网络组合预报方法．将人工神经网络与专家系统相结合建立变形、预报的神经网络专家系统也极有应用前景。
5）小波分析法：小波理论作为多学科交叉的结晶在科研和工程中被广为研讨和应用．被誉为“数学显微镜”．它能从时频域的局部信号中有效地提取信息。利用离散小波变换对变形观测数据进行分解和重构．可有效地分离误差．能更好地反映局部变形特征和整体变形趋势。与付立叶变换相似。小波变换能探测周期性的变形。将小波分析法用于动态变形分析．可构造基于小波多分辨卡尔曼滤波模型。将小波的多分辨分析和人工神经网络的学习相结合．建立小波神经网络组合预报模型，可用于线性和非线性系统的变形预报。
2.2变形的物理解释方法变形物理解释的任务是确定变形体的变形和变形原因之间的关系，解释变形的原因。其主要方法有：
1）统计分析法：以建立回归分析模型为主．通过分析所观测的变形（效应量）和影响因子（原因量）之间的相关性。来建立荷载一变形之间关系的数学模型。统计分析法具有“后验”的性质，是目前应用比较广泛的变形成因分析法。
2）确定函数法：确定函数法中以有限元法为主。它是在一定的假设条件下，利用变形体的力学性质和物理性质．通过应力与应变的关系来建立荷载与变形的函数模型，然后利用确定的函数模型预报在载荷作用下变形体的可能变形。确定性模型具有“先验”的性质．比统计模型有更明确的物理概念。但往往计算工作量较大．并对用作计算的基本资料有一定的要求。
3）混合模型法：它是统计模型和确定性模型的进一步发展．对那些与效应量关系比较明确的原因量用有限元法（ＦＥＭ，ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ）计算。而对另一些与效应量关系不很明确或采用相应的物理理论计算成果很难以确定它们之间的函数关系的原因量（比如温度，时效），则仍用统计模式，然后与实际值进行拟合而建立的模型。例如．林兵（１９９８）采用混合模型分析坝体形态得到了较好的效果。反分析是仿效系统识别理论。将正分析成果作为依据。通过一定的理论分析，借以反求建筑物及其周围的材料参数．以及寻找某些规律和信息。及时反馈到设计、施工和运行中去。
结束语
几何变形分析和物理解释的综合研究将深入发展，以知识库、方法库、数据库和多媒体库为主体的安全监测专家系统的建立是未来发展的方向．变形的非线性系统问题将是一个长期研究的课题。
参考文献
[1] 方海全,王睿.建筑工程质量管理问题及对策[J]. 价值工程. 2011(30)
[2] 师艳红,刘肖飞.关于建筑工程质量监督措施的分析[J]. 中国城市经济. 2010(11)
[3] 王立明.浅谈建筑工程项目成本管理[J]. 黑龙江科技信息. 2008(13)