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（1. 河南质量工程职业学院建筑工程系，河南 平顶山 467000； 2. 河南平顶山燃气有限责任公司，河南 平顶山 467000）
目前，桥梁工程建设速度不断增长，许多桥梁工程事故不可避免地也在增加，桥梁结构的变形监测工作显得越来越重要。随着测绘仪器的不断进步，新的变形监测方法不断增多，GPS测量技术日益广泛地应用在桥梁工程施工的各个领域，GPS测量的优势，省去了常规测量中大量的中间测量工作，为桥梁变形监测工作提供了高效、快捷、优质的测量服务，在桥梁工程变形观测中应用更加广泛。
1 GPS测量技术在桥梁变形监测中的应用原理
桥梁工程变形监测对精度的要求很高，要求平面精度控制在1mm内，高程精度控制在2mm内，运用GPS进行桥梁监测时，依据的原理是载波相位测量。在应用中，通过分析卫星发射信号和接收机之间的相位距离，得出二者相位距离表达式为：
ρ=λ（Φs-Φm）
其中ρ为二者的距离，λ为波长，Φs为卫星信号在卫星处的相位，Φm为卫星信号在接收处的相位。用载波相位原理利用GPS测量技术对桥梁进行变形监测，其精确度是比较高的，能达到0.5～2mm。
在桥梁变形监测中， 技术人员凭借GPS具备连续观测的能力，能够清楚地掌握桥梁在各个时期的运行状态，为以后桥梁运营中的养护、加固工作提供可靠资料，所以GPS 测量技术在桥梁运营的安全管理方面得到很好的运用。
2 桥梁工程变形监测的主要内容及施测方法
桥梁工程变形监测的工作内容，主要包括水平位移和垂直位移的监测，在桥梁工程的监测实践中，其监测内容和施测方法表现为以下四个方面。
2.1桥梁墩台的监测
主要包括水平位移监测和垂直位移监测。墩台的水平位移监测包括横向和纵向两方面的监测，其中，横向监测是指各桥墩墩台的上、下游观测；纵向监测是指各桥墩墩台沿桥轴线方向上的水平位移观测，水平位移监测以横向观测为重。对于桥梁墩台水平位移的测量，根据桥梁特性的不同，选择不同的观测方法。如直线型桥梁监测采用测角法、基准线法、GPS测量；曲线形桥梁监测一般釆用交会法、导线法、GPS测量。
墩台的垂直位移监测是对分布在桥墩上的监测点进行定期测量，求得其高程变化量，并对变形数据进行分析处理，完成墩台垂直位移规律的分析和预测。它主要包括墩台特征位置的垂直位移观测和垂直于桥梁轴线方向的倾斜观测。当前桥梁竖向位移监测的方法主要是精密水准测量，三角高程测量，静力水准测量、GPS测量。由此，墩台各部位的监测，均可运用GPS测量技术进行监测。
2.2桥梁平面的监测
桥梁平面的监测内容主要是与桥轴线方向垂直的水平位移监测。水平位移产生的原因较多，归结起来，主要有由于车荷载、风荷载等外界因素的作用，使桥梁基础发生了位移引起的变形。对于一些结构复杂、跨度很大的桥梁，如斜拉桥、悬索桥，风荷载等外部荷载对其作用影响较为明显，能够引起桥面产生较大幅度的摆动。在实际工程监测中，运用GPS测量技术，可以很好地解决桥梁结构特征对监测结果的影响。
2.3桥塔变形监测
桥塔变形监测的内容主要包括塔柱顶部的水平位移观测、挠度观测、倾斜观测等。监测时一般釆用全站仪极坐标法测量、GPS测量方法等。但GPS测量方法不受视线通视的影响，在工程监测中操作更为方便。
2.4桥面挠度观测
桥面挠度观测的内容，主要是指桥面沿着桥轴线方向发生垂直位移的幅度。桥面在外界环境影响下产生形变，使桥梁的设计线形与实际线形不相符。桥梁挠度测量的主要方法有水准测量法、摄影测量法、GPS测量法及专用挠度仪观测法等。GPS测量法同其他桥梁挠度变形观测方法相比，施测方便、效率高，在桥梁挠度形变观测中应用更为可靠、广泛。
由于GPS测量技术可以同时进行平面测量和高程测量，实现桥梁的垂直位移监测、水平位移监测、挠度监测，从桥梁结构变形监测的内容以及方法来看，GPS技术已成为桥梁变形监测的一种发展趋势。现代桥梁技术的发展以及GPS测量的优点证明，GPS是一种非常有效的桥梁监测手段。熟练掌握GPS测量技术进行桥梁工程变形监测的施测程序和相关要求就显得尤为必要。以下我们探讨其在桥梁工程变形监测中的监测流程和注意事项。
3 采用GPS技术进行桥梁结构变形监测的主要程序
采用GPS测量进行桥梁变形监测，要进行变形监测网的选择、监测点的布设、高程控制、平面控制、通讯数据、数据处理等方面的工作。
3.1变形网的布网原则
根据变形监测的需要来布设网点，变形网网点作为变形监测各观测点的工作基点，则应尽量布设在地质条件良好、位置稳定、周边空旷、不受外界干扰的地方，也可以根据工作点的位置来确定工作基点的位置，同时要选择一局部稳定点作为检核使用。
3.2变形观测控制网的建立
变形观测控制网的建立包括平面控制网和高程控制网的建立
采用GPS静态测量建立平面控制网。水平位移观测基准网是大桥桥面水平位移观测的基准，根据变形观测的技术要求，基准网边长误差应控制在5mm以内、边长相对精度不低于1/120000的双控精度指標，要达到规定的精度要求，在施测过程中采用了下面的措施：
1）尽量避开车辆行走引起仪器的抖动及干扰GPS接收机的信号接收的影响，充分利用GPS测量可以全天候作业的优点，夜间观测设置在桥面的工作基点，尽可能减弱外界环境对其观测的误差影响；
2）增加观测时段并延长时段观测时间。对基准点采用两时段观测；对工作点采用一时段观测，每时段长均为3小时左右。
进行变形观测时，首先应对不同时期观测到的变形数据进行详细分析，在此基础上定期复测数据，对点位观测数据进行处理，采用精度监测和约束平差坐标转化，以减少误差率，提高观测成果的质量。
3.3观测数据的通讯传输
对观测的数据进行通讯传输时，其传输的网络常常采用星形拓扑结构。这种传输的优点是：当某一网点出现故障时，不影响其他网点的正常工作。同时监控室的主机与各测站上的接收机进行实时数据交换，并转换为RINEX文件存储。为了保证正确传输数据，系统保留了FTP的下载功能，一旦数据交换失败，则系统自动更改为定时FTP下载，为传输数据的可靠性起到了很好的保护作用。
3.4观测数据的处理
变形观测数据的处理一般包括以下内容：
1）外业观测数据的计算整理，包括粗差的剔除和定位。运用数理统计知识，对基准点的稳定性进行检验。
2）运用各种位移变幅表格，对变形状态进行定性分析。
3）编绘各种过程曲线图，直观地反映出变形状态。
4）变形解释和变形预测，多运用回归分析法。同时灰色预测理论、时序分析、非线性分析方法登都在变形观测资料分析中得到广泛的应用。
数据整理后，对观测成果进行分析，主要包括：每期观测后计算出的基准点高程、坐标及其变化量；桥面、桥墩沉陷观测点、线形点的高程及变化量；桥面水平位移观测点的坐标及横向位移。根据这些变形量，绘制出相应的变形曲线，同时利用曲线拟合的方法找出变化规律，作为预报今后的变化量的依据。
4 结束语
采用GPS测量技术进行桥梁工程变形监测，具有非常明显的技术优势，克服了传统的桥梁结构监测方法的缺点，在实际工程中，可以灵活根据其施测内容及精度要求进行测量。
参考文献
[1]王继卫 ，徐学辉 ，刘茂华 .GPS在变形观测中的应用[J].江西绘，2006（4）.
[2]黄水钦，GPS技术在垂直位移监测方面的应用探讨[J].地质勘测，2013年14期
目前，桥梁工程建设速度不断增长，许多桥梁工程事故不可避免地也在增加，桥梁结构的变形监测工作显得越来越重要。随着测绘仪器的不断进步，新的变形监测方法不断增多，GPS测量技术日益广泛地应用在桥梁工程施工的各个领域，GPS测量的优势，省去了常规测量中大量的中间测量工作，为桥梁变形监测工作提供了高效、快捷、优质的测量服务，在桥梁工程变形观测中应用更加广泛。
1 GPS测量技术在桥梁变形监测中的应用原理
桥梁工程变形监测对精度的要求很高，要求平面精度控制在1mm内，高程精度控制在2mm内，运用GPS进行桥梁监测时，依据的原理是载波相位测量。在应用中，通过分析卫星发射信号和接收机之间的相位距离，得出二者相位距离表达式为：
ρ=λ（Φs-Φm）
其中ρ为二者的距离，λ为波长，Φs为卫星信号在卫星处的相位，Φm为卫星信号在接收处的相位。用载波相位原理利用GPS测量技术对桥梁进行变形监测，其精确度是比较高的，能达到0.5～2mm。
在桥梁变形监测中， 技术人员凭借GPS具备连续观测的能力，能够清楚地掌握桥梁在各个时期的运行状态，为以后桥梁运营中的养护、加固工作提供可靠资料，所以GPS 测量技术在桥梁运营的安全管理方面得到很好的运用。
2 桥梁工程变形监测的主要内容及施测方法
桥梁工程变形监测的工作内容，主要包括水平位移和垂直位移的监测，在桥梁工程的监测实践中，其监测内容和施测方法表现为以下四个方面。
2.1桥梁墩台的监测
主要包括水平位移监测和垂直位移监测。墩台的水平位移监测包括横向和纵向两方面的监测，其中，横向监测是指各桥墩墩台的上、下游观测；纵向监测是指各桥墩墩台沿桥轴线方向上的水平位移观测，水平位移监测以横向观测为重。对于桥梁墩台水平位移的测量，根据桥梁特性的不同，选择不同的观测方法。如直线型桥梁监测采用测角法、基准线法、GPS测量；曲线形桥梁监测一般釆用交会法、导线法、GPS测量。
墩台的垂直位移监测是对分布在桥墩上的监测点进行定期测量，求得其高程变化量，并对变形数据进行分析处理，完成墩台垂直位移规律的分析和预测。它主要包括墩台特征位置的垂直位移观测和垂直于桥梁轴线方向的倾斜观测。当前桥梁竖向位移监测的方法主要是精密水准测量，三角高程测量，静力水准测量、GPS测量。由此，墩台各部位的监测，均可运用GPS测量技术进行监测。
2.2桥梁平面的监测
桥梁平面的监测内容主要是与桥轴线方向垂直的水平位移监测。水平位移产生的原因较多，归结起来，主要有由于车荷载、风荷载等外界因素的作用，使桥梁基础发生了位移引起的变形。对于一些结构复杂、跨度很大的桥梁，如斜拉桥、悬索桥，风荷载等外部荷载对其作用影响较为明显，能够引起桥面产生较大幅度的摆动。在实际工程监测中，运用GPS测量技术，可以很好地解决桥梁结构特征对监测结果的影响。
2.3桥塔变形监测
桥塔变形监测的内容主要包括塔柱顶部的水平位移观测、挠度观测、倾斜观测等。监测时一般釆用全站仪极坐标法测量、GPS测量方法等。但GPS测量方法不受视线通视的影响，在工程监测中操作更为方便。
2.4桥面挠度观测
桥面挠度观测的内容，主要是指桥面沿着桥轴线方向发生垂直位移的幅度。桥面在外界环境影响下产生形变，使桥梁的设计线形与实际线形不相符。桥梁挠度测量的主要方法有水准测量法、摄影测量法、GPS测量法及专用挠度仪观测法等。GPS测量法同其他桥梁挠度变形观测方法相比，施测方便、效率高，在桥梁挠度形变观测中应用更为可靠、广泛。
由于GPS测量技术可以同时进行平面测量和高程测量，实现桥梁的垂直位移监测、水平位移监测、挠度监测，从桥梁结构变形监测的内容以及方法来看，GPS技术已成为桥梁变形监测的一种发展趋势。现代桥梁技术的发展以及GPS测量的优点证明，GPS是一种非常有效的桥梁监测手段。熟练掌握GPS测量技术进行桥梁工程变形监测的施测程序和相关要求就显得尤为必要。以下我们探讨其在桥梁工程变形监测中的监测流程和注意事项。
3 采用GPS技术进行桥梁结构变形监测的主要程序
采用GPS测量进行桥梁变形监测，要进行变形监测网的选择、监测点的布设、高程控制、平面控制、通讯数据、数据处理等方面的工作。
3.1变形网的布网原则
根据变形监测的需要来布设网点，变形网网点作为变形监测各观测点的工作基点，则应尽量布设在地质条件良好、位置稳定、周边空旷、不受外界干扰的地方，也可以根据工作点的位置来确定工作基点的位置，同时要选择一局部稳定点作为检核使用。
3.2变形观测控制网的建立
变形观测控制网的建立包括平面控制网和高程控制网的建立
采用GPS静态测量建立平面控制网。水平位移观测基准网是大桥桥面水平位移观测的基准，根据变形观测的技术要求，基准网边长误差应控制在5mm以内、边长相对精度不低于1/120000的双控精度指標，要达到规定的精度要求，在施测过程中采用了下面的措施：
1）尽量避开车辆行走引起仪器的抖动及干扰GPS接收机的信号接收的影响，充分利用GPS测量可以全天候作业的优点，夜间观测设置在桥面的工作基点，尽可能减弱外界环境对其观测的误差影响；
2）增加观测时段并延长时段观测时间。对基准点采用两时段观测；对工作点采用一时段观测，每时段长均为3小时左右。
进行变形观测时，首先应对不同时期观测到的变形数据进行详细分析，在此基础上定期复测数据，对点位观测数据进行处理，采用精度监测和约束平差坐标转化，以减少误差率，提高观测成果的质量。
3.3观测数据的通讯传输
对观测的数据进行通讯传输时，其传输的网络常常采用星形拓扑结构。这种传输的优点是：当某一网点出现故障时，不影响其他网点的正常工作。同时监控室的主机与各测站上的接收机进行实时数据交换，并转换为RINEX文件存储。为了保证正确传输数据，系统保留了FTP的下载功能，一旦数据交换失败，则系统自动更改为定时FTP下载，为传输数据的可靠性起到了很好的保护作用。
3.4观测数据的处理
变形观测数据的处理一般包括以下内容：
1）外业观测数据的计算整理，包括粗差的剔除和定位。运用数理统计知识，对基准点的稳定性进行检验。
2）运用各种位移变幅表格，对变形状态进行定性分析。
3）编绘各种过程曲线图，直观地反映出变形状态。
4）变形解释和变形预测，多运用回归分析法。同时灰色预测理论、时序分析、非线性分析方法登都在变形观测资料分析中得到广泛的应用。
数据整理后，对观测成果进行分析，主要包括：每期观测后计算出的基准点高程、坐标及其变化量；桥面、桥墩沉陷观测点、线形点的高程及变化量；桥面水平位移观测点的坐标及横向位移。根据这些变形量，绘制出相应的变形曲线，同时利用曲线拟合的方法找出变化规律，作为预报今后的变化量的依据。
4 结束语
采用GPS测量技术进行桥梁工程变形监测，具有非常明显的技术优势，克服了传统的桥梁结构监测方法的缺点，在实际工程中，可以灵活根据其施测内容及精度要求进行测量。
参考文献
[1]王继卫 ，徐学辉 ，刘茂华 .GPS在变形观测中的应用[J].江西绘，2006（4）.
[2]黄水钦，GPS技术在垂直位移监测方面的应用探讨[J].地质勘测，2013年14期