隨著大型橋（qiáo）梁工（gōng）程建設（shè）規模和速度的快速增長，各（gè）種橋（qiáo）梁工程事故也不可避免地有所增加，橋（qiáo）梁結構變形監測工作就顯得愈加重要。隨著量測技術手段的（de）不斷進步，橋梁變形監測方法也日（rì）趨多樣。因此就（jiù）應變片、光（guāng）纖傳感器、GPS等幾種常（cháng）用的橋梁變形監測技術，分析（xī）、討論了各自的原理、優缺點和適用情況，並對技術發展前景進行了展（zhǎn）望。
1 傳統橋梁（liáng）變形監測方法分析
1.1 常規大地測量法
常（cháng）規大地（dì）測量法是變形監測的傳統（tǒng）方法，多采用（yòng）經緯儀、測距儀、水準儀、全站儀等常規測量設備通過測（cè）角、邊、水準等方法來測定被測物的變形量。該類方法具有理論和方法成熟、觀測數據可靠、費用相對（duì）較低（dī）等優點，在保證工程（chéng）正常運（yùn）營方麵優勢明顯，但存在以下缺陷：1）主（zhǔ）要為手工采集數據，自動化測點少，自動化程度低，工作（zuò）量大，觀測（cè）容易受氣候和其他（tā）外界條件（jiàn）的影響，易漏過一些（xiē）重要及危險的信號；
2）平麵位移和垂直位移數據不能在相同的測點及相同（tóng）的（de）時間（jiān）裏采集（jí）；
3）對（duì）各監測點的變形量測定在時間（jiān）上（shàng）不（bú）同步；
4）精密水準網路線較長。
1.2 物理學傳感器法（fǎ）
物（wù）理學傳感器法主要是應用測力計、應變計、位移計、加速度計、重（chóng）量動態測量儀、鏽蝕監（jiān）測（cè）儀以及風（fēng）力、震動（dòng）、壓力、溫度、濕度等傳感器來進行橋梁變形觀測。這（zhè）些原位監測手（shǒu）段一般隻能用來監測橋梁（liáng）的局部（bù）形變和相對形變情況，對於橋梁的整體變形監測則顯得蒼白無力，並且測試精度和長期穩定性差，難以實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，其（qí）工作原理是基於金屬絲電阻的應變效應，即金屬電阻絲隨著機械變形而改變的物理現象。不同方向的外力作用會（huì）使金屬電阻絲產生不同的變形量e。
它靈敏度高、尺寸小、質量小並且粘貼牢靠，但（dàn）也存在以下缺陷：
1）工作難（nán）度大，經常要在幾米甚至幾十米的高空進行貼片、焊線及封（fēng）片等工作，不僅質量難以保證，工（gōng）作效（xiào）率也不高；
2）環境的溫度和濕度對測量（liàng）值影響比較大，有些測點的測值會產生飄移，獲得數據的可信度不高。
2光纖傳感器技術分析
在橋梁健康（kāng）監（jiān）測中，光（guāng）纖傳感器利用（yòng）了光纖特征參量對外界（jiè）環境因素變化敏感的特性，能用來采集溫度、應變(應力）、動態響應、腐（fǔ）蝕情況、裂縫狀況以及交通情況等多種參數。光纖傳感（gǎn）器（qì）的基本原理是監測光纖中的光波參數(如（rú）光強、波長、頻（pín）率、相位等）隨（suí）被測物理量的變化（huà）情況，來檢測被測（cè）的物理量。光纖傳（chuán）感器原理見圖1。
常規的電類傳（chuán）感檢測手段具有傳感元件（jiàn）壽命短、測（cè）量容易受（shòu）環境影（yǐng）響、不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。光纖傳感器與（yǔ）普通的機械、電子類傳感方式相比，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（shè）頻率比光波低，不會和電磁場（chǎng）發生作用，因而具有很強的抗電磁幹擾能力。
2）耐腐蝕。
由高分子材（cái）料（liào）製成的（de）光纖表麵塗覆層，能夠抵抗環境中的化學物質產生的腐蝕（shí），可用來對結
構物進行（háng）長期監測。
3）質量輕、體積小。
對所測結構影響小，因而測得（dé）的參數（shù）更加真實可靠。可安裝在結（jié）構（gòu）表（biǎo）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（nán）或者無法檢測的信號（hào），如複合材料或者混凝土的（de）內部（bù）應力和（hé）溫度場分布等。
4）兼備傳感、傳輸功能，可複用，是傳感技術的新（xīn）發展。
5）壽命長，並且使用期限內維護費用低，可實現遠距離的（de）監測與傳輸。
近年來，雖然光纖傳感技術在土木工程應用中倍受重視，但需要的（de）外部設備比較複雜且昂貴，作為一種新技（jì）術（shù）還不夠成熟，特別是在工程應（yīng）用和傳感器種類開發方麵還有許多課題有待研究（jiū）和解決。
3 GPS技術在橋梁變形監測中的應用分析
基於GPS技術的變形監測（cè）理（lǐ）論與方法，是當前（qián）廣泛采（cǎi）用的變形監測新技術之一 ，GPS與其他傳感器結
合用（yòng）於橋梁健康監測己形成了趨（qū）勢。GPS技術多采用靜（jìng）態相對定位方式（shì）和實時動態差分定位方（fāng）式(GPSRTK模式）對結構物進（jìn）行（háng）變形監測。目前，橋梁工程的GPS變形監測（cè）係統主要采用GPSRTK模式。GPSRTK實時監測係統精度高，可以進行實時動態的測（cè）量，主要由GPS基準站、GPS監測站、光纖通信鏈路和數據處理與監測中心等部分（fèn）組成，其（qí）測量原理見（jiàn）圖2。
3.1 GPS的優（yōu）點及適用情況
相（xiàng）比傳統測量方法，GPS具有大範（fàn）圍內精（jīng）度較高的優勢，利用GPS進行（háng）水平位移觀測可獲得小（xiǎo）於2 mm的（de）精度，高程的測量也（yě）可獲得不大於10mm的精度。GPS的測量可以不受天氣條件（jiàn）的限製，使惡劣條件下的橋梁變形測（cè）量成為可能。同（tóng）時（shí）其（qí）測量（liàng）、記錄、計算可（kě）全自動完（wán）成，大大減少了工作（zuò）量（liàng），並且測量點之間不需要通視（shì），選點也不（bú）受地形的限製，可以更全麵地了解橋梁各個（gè）時期的變化，甚至於瞬時變化，實現連續觀測與（yǔ）數據的自動處理，因而相比傳統測量方法具有廣泛的應用前（qián）景。
在橋梁變形監測（cè）中，GPS的另一個優點是可以實時地（dì）測得監測（cè）點的（de）三維坐標，特（tè）別是可實現多點的同步觀測，受外界的影響小，數據采集方便，可實現實時性、自動（dòng）化的管理。GPS以其獨特的連續觀測能力，使得（dé）掌握橋梁各個時期（qī）的運行狀態成（chéng）為可能，當出現（xiàn）問題時能夠及時發現，從（cóng）而確保了橋梁的（de）安全，並為以後的養護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（qiáo）運營的安（ān）全性管理上。國內外的許多實例也表（biǎo）明，GPS技術在大、中型的橋梁變形監測中（zhōng）有著（zhe）廣闊的應用前景。
3.2 存在的缺陷
GPS技術用於變形監（jiān）測（cè）也（yě）有許多不足之處（chù），如（rú）：采樣率不夠高，技術不夠成熟；定位結果的精度，尤其是（shì）高程的精度不能夠完全地達到橋梁監測的要求；獲得信息不全麵，隻能獲得變形體外部一些（xiē）離散點的位移信息；還（hái）有多路徑效應的（de）影響，是限製GPS技術應用於橋梁監測的主要（yào）因素之一。
除此之外，GPS信號受障礙物的影響也較（jiào）大，在靠橋塔較（jiào）近的位置不適宜（yí）設（shè）置測點（diǎn），這也是GPS技術存（cún）在的弱點之一。因此，GPS技術不（bú）能完全代替其（qí）他（tā）的變形監（jiān）測技術，必須與其他變形監測技術相結合，取長補短（duǎn），建立（lì）綜合的變形監（jiān）測係統。
在數據處理方麵，橋梁長期（qī）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（kě）達毫米級；然而（ér）對反映時間間隔很短的形變信息則沒有條件進行平均處理，無法達到（dào）毫米級的位置精（jīng）度，從而限製了GPS對高動態橋梁監測的應用。
另外，橋梁短期(動態）變形監（jiān）測還需要進一步提高GPS接收機的采樣率，但在提（tí）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（yàng）率高，每個曆（lì）元都需要計算坐（zuò）標，也對數據處理提出了較高的（de）要求。
4 橋梁變形監測（cè）技術的展望
隨著計算機技術、空（kōng）間技術、無線通訊技術的快（kuài）速發展，自動化、多層次和多視角的立體監測係統逐漸形成。以GPSRTK為代表（biǎo）的現代測量技術，逐漸取代以水準儀、全（quán）站儀為代表的傳統測量方法，成為（wéi）橋梁變形；監測的主要（yào）技術手段。橋梁變形監測信息（xī）的實時、遠程傳輸技術也伴隨著衛星、有線網絡（luò）、無線（xiàn）移動等通訊技術的發展在不斷進步，但還需（xū）要在傳感器、數據的無線傳輸、信號的處理與分析等技術方麵進行不斷的（de）完善與發展，以適應快（kuài）速（sù）發展（zhǎn）的橋梁（liáng）建設的需求。
在大型橋梁變形監測上可以以（yǐ）GPS RTK技術為主，配合應（yīng）變片的應力應變測量和光纖傳感器的溫度測量，取長補短，建立綜合的、完善的橋梁變形監測係統。
5結語
總之，隨著測量觀測手（shǒu）段的不斷進步，橋梁變形（xíng）觀（guān）測方法也在不斷更新。為（wéi）了（le）完成橋梁變形觀測任務，應該根據橋梁的類型、變形特點等因素選擇不同的觀測（cè）方法，這（zhè）也是橋（qiáo）梁變形觀測要考慮的重要問題。