隨著大型橋梁工程建設（shè）規模和速（sù）度的（de）快速增長，各種橋梁工程事故也不可避免地有（yǒu）所增加，橋梁結構（gòu）變形監測工作就顯得愈（yù）加重要。隨著量測技術手段的（de）不斷進步，橋梁變形監（jiān）測方法也日趨多（duō）樣。因此就應變（biàn）片、光纖（xiān）傳感器、GPS等幾種（zhǒng）常用的橋梁變形監測技術，分析、討論了各自的原理、優缺點和適（shì）用情況，並對技（jì）術（shù）發展前景進行了展望。
1傳統橋梁變形監（jiān）測方法分析
1.1 常規大地測量（liàng）法（fǎ）
常規大地測量法是（shì）變形監測的傳（chuán）統方法，多采用經緯儀、測距（jù）儀、水準儀、全站儀等常規（guī）測量設（shè）備（bèi）通過測角、邊、水準等方法（fǎ）來測定被測物的變形量。該類方法（fǎ）具有理（lǐ）論和方法（fǎ）成（chéng）熟、觀測數據可（kě）靠、費用相對較低（dī）等優（yōu）點，在保證工（gōng）程（chéng）正（zhèng）常（cháng）運營方麵優（yōu）勢明顯（xiǎn），但存在以下缺陷：1）主要為手工采集數據，自動化測點（diǎn）少，自動（dòng）化程度低，工作量大，觀測容易受氣候和其（qí）他（tā）外界條件的影響（xiǎng），易漏過一些重（chóng）要及危險的信號；
2）平麵位移和垂直位移數據（jù）不能在相同的測（cè）點及相同（tóng）的時間裏采集；
3）對（duì）各監測點的變形量測定在時（shí）間上不同步；
4）精密水準網路（lù）線較（jiào）長。
1.2 物理學傳感器法
物理學傳感器法主要是應用測（cè）力計、應變計、位移計、加速度計、重（chóng）量動態測（cè）量儀、鏽（xiù）蝕監測儀以及風力、震動、壓力、溫度、濕度（dù）等（děng）傳感器來進行橋梁變形觀測。這些原位（wèi）監測手段（duàn）一般隻能用來（lái）監測橋梁的局部形變（biàn）和相對形變情況，對於橋（qiáo）梁的整體變形（xíng）監（jiān）測則顯得蒼白無力，並且測試精度和長期穩定性差，難（nán）以（yǐ）實（shí）現對橋梁結構受力狀況的長期可靠監測。
目前，應變測量多采用貼應變片的方法（fǎ），其工作原理是（shì）基於金屬絲電阻（zǔ）的應變效應，即金屬電阻絲隨著機械變形而改（gǎi）變的物理現象。不同方向的外（wài）力作用會使金屬電阻絲產生不同的（de）變形量e。
它靈敏度高、尺寸小、質量小並且粘貼牢靠，但也存（cún）在以下缺陷：
1）工作難度（dù）大，經常要在幾米甚至幾十米的高空進行貼片、焊線及封片等（děng）工作，不僅質量難以（yǐ）保證，工作效（xiào）率也（yě）不高；
2）環境的溫度（dù）和濕度對（duì）測量值影響（xiǎng）比較大，有些測點的測值會產生飄移，獲得數據的可信度不高。
2光纖傳感器技（jì）術分析
在橋梁健（jiàn）康監測中（zhōng），光纖傳感器利用了光纖（xiān）特征參量對外界環境因素（sù）變化（huà）敏感的特性，能用來采集溫度、應變(應力（lì））、動態響應、腐蝕情況、裂縫（féng）狀況以及交通情況等（děng）多（duō）種參數。光纖（xiān）傳感器的基本（běn）原理是監測（cè）光纖中的光波參數（shù）(如光（guāng）強、波長、頻率、相位等）隨被測物理量的變化情況，來（lái）檢測被（bèi）測的物理量。
常規的電類傳感檢測手段具有傳感元件壽命短、測量容易受環境影響、不（bú）能進行分布測量等缺點，難以實現對重大工程結構安全狀態的長期監測。光纖傳（chuán）感（gǎn）器與普通的機械、電子類（lèi）傳（chuán）感方式相比，則具有以下優點：
1）抗電磁千擾。
光信號在光纖中傳輸時，鑒於電磁輻射頻率（lǜ）比光波（bō）低，不會（huì）和電磁場發生作用，因而具（jù）有很強的抗電（diàn）磁幹擾能（néng）力。
2）耐腐蝕。
由高分子材料製成的光纖表麵塗覆層，能夠抵抗環（huán）境中的化學物質產生的腐蝕，可用來對結構物進（jìn）行長期監測。
3）質量輕、體積小。
對（duì）所測結構影響小，因（yīn）而測得的參數更加真（zhēn）實可靠。可安裝在結構（gòu）表麵或者埋入結構體內部。埋入安裝時可檢測到傳統傳感器很難或者（zhě）無法檢測的信號，如複合材料或者混凝土的內部應力和溫（wēn）度場分布等。
4）兼（jiān）備傳感、傳輸功能，可複用，是傳感技術的新發展。
5）壽命長，並且使用期（qī）限內維護費用低，可實現遠距離的監（jiān）測與傳輸。
近年來，雖然（rán）光纖（xiān）傳（chuán）感技（jì）術在土木工程應用中倍受重視，但需要的外部設備比較複雜且昂（áng）貴，作為（wéi）一種新技術還不夠成熟，特（tè）別是在工程應用和傳感（gǎn）器種類開發方麵還有（yǒu）許多課題有待研究（jiū）和（hé）解決。
3 GPS技術在（zài）橋梁變形監（jiān）測中的應用分析
基（jī）於GPS技術的變形監測理論與（yǔ）方（fāng）法（fǎ），是當前（qián）廣泛采用的變形監（jiān）測新技術之一 ，GPS與（yǔ）其他（tā）傳感器結
合用於（yú）橋（qiáo）梁健（jiàn）康監（jiān）測己形成了趨（qū）勢。GPS技術（shù）多（duō）采用靜態相對定位方式和實時動態差分定位方式(GPSRTK模式）對結（jié）構（gòu）物進行變形監（jiān）測。目前（qián），橋梁工程（chéng）的（de）GPS變（biàn）形監（jiān）測係統主要采用GPSRTK模式。GPSRTK實時監測係統精度高，可以進行（háng）實時動（dòng）態（tài）的測量，主要（yào）由GPS基準站、GPS監測站、光纖通信鏈路和（hé）數據處理與監測中心等（děng）部分組（zǔ）成，其測量原理（lǐ）見圖2。
3.1 GPS的優點及適用情況
相比傳統測量方法，GPS具有大範（fàn）圍內（nèi）精度較高的優勢，利（lì）用GPS進行水平位移觀測可獲得小於2 mm的精度，高程的測量也可獲得不大於（yú）10mm的精度（dù）。GPS的測量可以不受天（tiān）氣條（tiáo）件的限製，使（shǐ）惡劣條件下的橋梁變形測量成為可能。同時其測量、記（jì）錄、計算可全自動（dòng）完成，大大減少了工作量，並（bìng）且測量點之間不需要通視，選點也不受地（dì）形的限製，可以更（gèng）全麵地了解橋梁各個時（shí）期的（de）變化（huà），甚至（zhì）於瞬時變化，實現連續觀（guān）測（cè）與數（shù）據的自動（dòng）處理（lǐ），因而相比傳統測量方法具有廣泛（fàn）的應用前景。
在橋梁變形監測中，GPS的另一個優點是可以（yǐ）實時地測得（dé）監測（cè）點的三維坐標，特別是可實（shí）現多點的同步觀測，受外界的（de）影響小，數據采集方便，可實（shí）現實（shí）時性、自動化的管理。GPS以其獨特的（de）連續觀測能力，使得（dé）掌握橋梁各個（gè）時期的運行狀態成為可能，當出現問題時能夠及時（shí）發現（xiàn），從而確保了橋梁的安（ān）全，並為以後（hòu）的養護（hù）及加固工作提供了可靠資料。
因此，GPS技術能較好地應用於大橋運營的安全性管理上。國（guó）內外（wài）的許多實例也表明，GPS技術在大、中型的橋梁變（biàn）形監測中（zhōng）有著廣闊的應用前景。
3.2 存在的缺陷（xiàn）
GPS技術用於變形監測也有許多不足之處，如：采樣率不夠高，技術不夠成熟；定位結果的精（jīng）度，尤其是高（gāo）程的精度不能夠完全（quán）地達到橋梁監（jiān）測的要求；獲得信息不全麵，隻（zhī）能獲得變形體外部一些離散點的位移信息；還有多路徑效應（yīng）的影響，是限製GPS技術應用於橋梁監測的（de）主要（yào）因素之一。
除此之外，GPS信號受障礙物的影響也較大（dà），在靠（kào）橋塔較近的位置不適（shì）宜設置測點，這也是GPS技術存在的弱點之一（yī）。因（yīn）此，GPS技術不能完全代替（tì）其他的變形監測技術，必須與其他變形監測技術相結合，取長補短，建立綜合的（de）變形監（jiān）測係統。
在數據（jù）處理方麵，橋梁長期的形變可通過對GPS數據進行長時間的平均處理獲得，並且平均處理的位置精度可達毫米級；然而（ér）對反映時間間隔很短的形變信（xìn）息則（zé）沒有條件進行平均處理，無法達到毫米級的位置精度，從（cóng）而限製了GPS對高動（dòng）態橋梁（liáng）監測的應用。
另外，橋梁（liáng）短期(動態）變（biàn）形監測（cè）還需要進一步提高GPS接（jiē）收機的采樣率，但在提高接收機采樣率的同時，卻會增加數據存儲負擔，並且由於采樣率（lǜ）高，每個（gè）曆元都需要計算坐標，也對數據處理提出了較高的要求。
4 橋梁（liáng）變形監測技術的（de）展（zhǎn）望
隨著（zhe）計（jì）算機技術、空間技術、無線通訊技術的快速發展，自動化、多層次和多視角的立體（tǐ）監測係統逐漸形成。以GPSRTK為代表的現代測量技術，逐漸取代以水準儀、全站儀為代表的傳統（tǒng）測量方法，成為橋梁變形；監測的主要技（jì）術手段。橋梁變形監測信息（xī）的（de）實時、遠程傳輸技術也（yě）伴隨著衛星、有線網絡、無線移動等通訊技術的發展在不斷進步，但還需要在傳感器、數據的無線傳輸（shū）、信號的處理與分析（xī）等技術方麵進行不斷的完善與發展，以適（shì）應（yīng）快（kuài）速發展的橋梁建設的需求（qiú）。
在大型（xíng）橋梁變形監測上可以以GPS RTK技術為主，配合應變片的應力應變測量和（hé）光纖傳感器的（de）溫度測量，取長補短，建立綜合的、完善的橋（qiáo）梁變（biàn）形監測係（xì）統。
5結語
總（zǒng）之，隨著（zhe）測（cè）量觀測手（shǒu）段的不斷進步，橋（qiáo）梁變（biàn）形觀測方法也在不斷更新。為了完成橋梁變形觀測任務，應該根據橋（qiáo）梁的類型（xíng）、變形特點等（děng）因素選擇不同的觀測方法，這也是橋梁變形觀測要考慮的重要問題。