测绘工程本科设计论文桥梁变形监测及数据处理理论与方法Word文件下载.docx
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随着经济的进步和科技的发展，测量仪器的不断改进，测绘技术的不断演化，变形监测的方法也发生了很大的改变。
当前大型桥梁的建设越来越多，规模越来越大，旧的桥梁仍在使用，但是越来越老化，新的桥梁又在建设，这也使得大型桥梁的变形监测工作更为繁重，意义也更为重要。
而以往传统的大桥变形监测工作采用的仪器与监测方案，已经跟不上当前形势的发展需要。
本文认真研究了当前最新仪器的长处及不足，针对桥梁变形监测的特点，提出新的变形监测方法。
由于当前变形监测的变形预测还基本空白，本文还对桥梁的变形预测方法进行了研究。
总的说来，包括以下几个部分：
（1）变形测量基本理论的研究
阐述了论文研究的背景以及意义，辨析了变形测量的含义以及研究的内容和范围，重点是变形监测和变形检测的联系和区别，介绍了当今变形测量技术的研究进展，主要是当前发展迅速、应用前景广泛的几种新兴测量技术，并且总结了变形测量数据处理方法的国内外研究现状和进展。
（2）桥梁沉降的变形数据预测
说明了当前桥梁变形监测的变形预测缺失的情况，对当前流行的预测方法进行了分别的介绍，并且对它们进行了分析与比较，提出采用灰色模型来对当前的沉降变形进行预测。
灰色模型特别适用于数据序列不长的变形数据预测。
通过桥梁的主塔实测数据，检验了模型的有效性和适用性。
证明了用灰色模型来进行桥梁变形预测是确实可行的。
关键词：
变形测量，数据预测，数据处理，灰色模型
ABSTRACT
Withtheeconomicprogressandtechnologicaldevelopment，thecontinuousimprovementofmeasuringinstruments，surveyingmethodsofdeformationmonitoringhashadchangemuch．
Nowadays，moreandmorelargebridgesarebuilding，thescaleofthebridgesarelargerandlarger．Inthesametime，thebuiltbridgesarestillinuse，butever—aging．Allofwhichmakelarge-scalebridgedeformationmonitoringmoreimportant．Thetraditionalmethodofthebridgedeformationmonitoringandtheequipmentusedinthemonitoringprogramhasbeenbehindthedevelopmentneedsofthecurrentsituation．
Theauthorlearnedtheadvantageanddisadvantageofthelatestequipment．Inviewofthecharacteristicsofthebridgedeformationmonitoring，theintroductionofnewmethodsofdeformationmonitoringwasshowedinthepaper，areal—timemonitoringsystemwasdeveloped．
Becausethecurrentdeformationmonitoringdeformationpredictionisalmostblank，thepaperalsostudyonbridgedeformationprediction．Overall，thepaperincludesthefollowingsections：
（1）Researchonbasictheoryofdeformationmeasurement
Backgroundandsignificanceoftheresearchisexpatiatedinthischapter．Definitionofdeformationmeasurementanditsresearchcontentandscopeisanalyzed，focusingonlinksanddifferencesbetweendeformationmonitoringanddetection．Theresearchprogressesindeformationmeasurementaleintroduced，mainlyareseveralnewmeasurementtechniqueswhicharedevelopingrapidlyandmayenjoyawiderangeofapplication．Researchprogressindeformationmeasurementdataprocessingissummarized．
（2）Thepredictionofbridgedeformation
Thepaperintroducesthesituationofpredictionforthedeformationmonitoring．Thenthecommonmethodsofpredictionwereintroduced．Afteranalysisofthosemethods，thegraymodelwasselectedtopredictforthepredictionofbridgedeformation．Thegraymodelwassuitforthedatasequencewhichwasnottoolong．Throughthedataofthemaintower，thegraymodelwastastedtobeefficiencyandapplicability．
Keywords：
deformationmeasurement，dataforecasting，dataprocessing，graymodel
1引言
1.1概述
桥梁是国民经济的基础结构，作为交通网络的重要联接，在经济建设中发挥着不可忽视的作用。
由于正常的以及非正常的荷载导致了许多桥梁出现了不同程度的损坏，因此桥梁的健康监测已经成为了桥梁运营及管理阶段的主要任务。
随着国民经济的发展，为了满足日益增加的交通需求，需要建设越来越多的柔性大型桥梁（如斜拉桥，悬索桥）。
因而桥梁的安全将会成为桥梁界面临的非常重要的问题。
随着科学技术与工业化大生产的发展，桥梁理论、建筑材料、施工技术的高度发展以及交通运输的急速膨胀，许多大跨度桥梁应运而生。
另外，随着理论的完善和技术的进步，工程师们力图使桥跨结构的预定功能以最经济的方法实现，即桥跨结构施工期和运营期富裕的抗力安全储备将在尽可能的范围削减。
所以，成桥监测无疑是桥梁新型结构和计算理论发展中不可缺少的工作。
近年来，世界各国桥梁事故频繁发生，每一次事故都造成重大的人员伤亡和财产损失．例如，1967年12月横跨美国俄亥俄河上的银桥突然倒塌，造成46人死亡；
1994年10月韩国圣水大桥中央断塌，造成32人死亡，17人重伤；
2000年8月27日，连接台湾省高雄与屏东的重要交通要道上的高屏大桥突然拦腰断裂，交通中断，22人受伤；
2001年11月7日，被誉为“亚洲第一拱桥”的宜宾小南门大桥突然发生断裂，市区南北交通中断，已停止11年的轮渡重新启用．这些损伤一方面由于桥梁建成通车后，受到雨水冲刷、空气氧化，以及在长期的静载和动载作用下其主要受力构件逐步老化，强度和刚度随时间减低所致；
另一方面则是由于人为的原因，如货车的严重超载和各种车船的撞击事故。
因此，在桥梁的竣工和运营阶段，通过实时监测桥梁结构的实际状态和环境状况，对结构性能进行实时的监测和诊断，及时地发现结构的损伤，获得桥梁结构实际状态与理想状态之间的差异（误差），运用现代控制理论，对误差进行识别、调整、预计，对可能出现的灾害进行预测，评估桥梁安全性已经成为未来工程建设的必然要求。
因此桥梁变形监测的数据可以被用来检测桥梁潜在的损伤以及帮助今后桥梁的设计。
采集大量的、实时的以及精确的桥梁运营状态数据（如桥梁几何形状的变形，桥梁在变化的载荷下实时的或者接近实时的动态响应等）对于桥梁相关机构来说是相当有意义的。
1.2国内外研究现状
桥梁在设计时需要考虑对外力具有一定的抵制能力，如风力、交通、温度、潮汐以及一些不可预知的载荷，如地震、洪水及台风。
这些外力因素是桥梁在设计阶段和运营阶段需要考虑的主要因素。
不像桥梁基础沉降很容易利用常规测量仪器测量，桥梁的动态变形特性或者说是挠度变形用一般的仪器难以达到很好的测量效果，这是桥梁监测的主要监测内容。
典型的大型柔性桥梁的动态形变有由于风力引起的横向振动，以及由于交通或者环境温度变化引起的竖直方向运动等。
近年来许多大型桥梁由于使用过度而导致了损坏。
很明显，桥梁的运营时问和近几十年来日益增加的交通量是主要的原因。
在美国大约有600，000座的公路梁在1940年以前建成的（NCH1冲1987），其中大多数的桥梁的最大设计通车量、车辆大小、通车速度等没有现在实际运营的大，据美国联邦公路总署（FHWA）统计其中有将近一半的桥梁为结构性损伤或功能性荒废。
据NCHRP估计，维修或者重建这部分损坏的桥梁的费用要超过500亿美元以上（1987），然而实际上每年只有20到30亿美元的费用可以获得，这显然不能完全满足维修或者重建所有损坏桥梁，所以这一笔有限的资金必需用在位于整个交通运输网络中至关重要的桥梁上。
同样的情况也发生在其他国家的交通运输部分。
比如在英国的苏格兰，维修和重建资金被用在关键的损坏设施上，而像伦敦千年桥（LondonMillenniumBridge）由于不正常的横向摆动已经在2000年6月12日关闭了。
自从1988年以来，用于英国主干路网上的桥梁的维护费用超过了8亿英镑。
另外，由于桥梁技术的进步、建设材料的革新以及飞速增加的交通量，促使了很多新型桥梁的诞生，这些新型桥梁运营状态需要详细的监测数据来显示，这就需要对这些桥梁运用合适的监测技术。
下面表格给出了目前世界上最长的10座悬索桥和斜拉桥和各自的所属国家与开放的年份。
表1-1世界上最长的10座悬索桥
序号
桥名
主跨（米）
所在国家
建成年限
1
多多罗大桥
890
日本
1999
2
诺曼底大桥
856
法国
1995
3
南京长江二桥
628
中国
2001
4
武汉白沙长江大桥
618
2000
5
福州市青州闽江大桥
605
6
上海杨浦大桥
602
1993
7
上海徐州大桥
590
1997
8
明港中央大桥
1998
9
Roin-Antirion
3*560
希腊
2004
10
森卡鲁特桥
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