隨著大型橋（qiáo）梁工程建（jiàn）設規模和速度的快（kuài）速增長，各（gè）種橋梁工程事故也不可（kě）避免地有所增加，橋梁結構變形（xíng）監測工作就顯得愈加重要。隨著量測技術手段的不斷進步，橋梁變形監測方法也日趨多樣。因此就應變片（piàn）、光纖傳感器、GPS等幾種常用的橋梁（liáng）變形監測技術，分（fèn）析、討論了各自的原理、優缺點（diǎn）和適（shì）用情況，並對技術發展前景進行了展望。
1 傳統（tǒng）橋梁變形（xíng）監測方（fāng）法分析（xī）
1.1 常規大（dà）地測量法
常規大地測量法是變形監測（cè）的傳統方法，多采用經緯儀、測距儀、水準儀、全站儀等常規測量設（shè）備通過測（cè）角、邊、水準等方法來測（cè）定被測物的變形量。該類方法（fǎ）具有理論和方法成熟、觀測數據可靠、費用相對較低等優點，在保證工程正常運營方麵優勢明顯，但存在以下缺陷：1）主要為手工采（cǎi）集數據，自動化測點少，自動化程度低，工作量大，觀測容易受氣候和其他外界條件的影響，易漏過一（yī）些重要及危險的信號；
2）平麵位移和垂直位移數據不能在相同的測點及相同的時間裏采集；
3）對各監測點的變形量測定在時間上不同步（bù）；
4）精密水準（zhǔn）網路線較長（zhǎng）。
1.2 物理學傳感器法
物理學傳感器法主要是應用測力計、應變計、位移計、加速度計、重量動態測量儀、鏽蝕監測儀以及風力、震動、壓力、溫度、濕度等傳感器來進行橋（qiáo）梁變形觀測。這些原位監測手段一般隻能用來監測橋梁的局部形變和相對形（xíng）變情（qíng）況，對於橋梁的整體變形監測則顯（xiǎn）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（liáng）結構受力狀況的長（zhǎng）期可靠監測。
目前，應變測量多采用貼應變片的方法，其工作原理（lǐ）是基於（yú）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使金屬（shǔ）電阻絲產生不同的變形量（liàng）e。
它靈敏度高（gāo）、尺寸小、質量小並且粘貼牢（láo）靠，但也存在（zài）以下缺陷：
1）工作難度大，經常要在幾（jǐ）米甚至幾十米的高空進行（háng）貼片（piàn）、焊線（xiàn）及封片等工作，不僅質量難以保證（zhèng），工作效率也不高；
2）環境的溫度和濕度對測量（liàng）值影響比較大，有（yǒu）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（shù）分析
在橋（qiáo）梁健康監測（cè）中，光纖傳感器利用了光纖（xiān）特征參量對外界環境因素變化敏感（gǎn）的特性，能用（yòng）來（lái）采集溫度、應變(應力）、動態響應、腐（fǔ）蝕情況（kuàng）、裂縫狀況以及交通情況（kuàng）等（děng）多（duō）種參數。光纖傳感器的基本原理是監測光纖中的光波參（cān）數(如光強、波長、頻率、相位等）隨被測（cè）物理量的變化（huà）情況，來檢測被測（cè）的物理量。光纖傳感器原理見圖1。
常規的（de）電（diàn）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、不能進行分（fèn）布測量等缺點，難以實現對重大工程（chéng）結構安全狀態的長期（qī）監測。光纖傳感器（qì）與（yǔ）普通的機械、電子（zǐ）類傳感方式相比，則具有以下優點：
1）抗（kàng）電磁千擾。
光信號在光纖中傳輸時，鑒（jiàn）於電磁（cí）輻射頻率比光（guāng）波低，不會和電磁場發生作用，因而具有很強的抗電磁幹擾（rǎo）能（néng）力。
2）耐腐蝕。
由高分子材料製成的光纖表麵塗覆（fù）層，能夠抵抗環境中的（de）化（huà）學物質產生的腐（fǔ）蝕，可用來（lái）對（duì）結
構物進行長期監（jiān）測。
3）質量輕、體（tǐ）積小。
對所測結構影響小，因而（ér）測得的參數更加真實可靠（kào）。可安裝在結構表麵（miàn）或者埋入（rù）結構體內部。埋入安（ān）裝時可檢（jiǎn）測到傳統傳感器很難或者無法檢測的信號，如複合材料或者混凝土的內部（bù）應力和溫度場分布（bù）等。
4）兼（jiān）備傳感（gǎn）、傳輸功能，可複用，是傳感技術的（de）新（xīn）發展。
5）壽命（mìng）長，並（bìng）且使用期限內維護費用（yòng）低，可實現遠距離的監測與傳輸（shū）。
近年來，雖然光纖傳感技（jì）術在土木工程應用中倍受重視，但需要的外部設（shè）備比較複雜且昂貴，作為（wéi）一種新技術還不（bú）夠成熟，特別是在工程應用和傳感器種類開發方麵還有許多課題（tí）有待（dài）研究和解決。
3 GPS技術在橋梁變形監測中（zhōng）的應用分析
基於GPS技術的（de）變形監測理論與方法，是當前廣泛采用的變形監測新技術之一 ，GPS與其他傳感器結
合用於橋（qiáo）梁健康監測己形成了趨勢。GPS技術多采用靜態相對定位方式和實（shí）時動態差分定位方式(GPSRTK模（mó）式（shì））對結構物進行（háng）變形監測（cè）。目前（qián），橋梁工程的GPS變形監測係統主（zhǔ）要采用GPSRTK模式。GPSRTK實時（shí）監（jiān）測係統精度高，可以進行實時動態的測量，主要由GPS基準站、GPS監測（cè）站、光（guāng）纖通信鏈路和數據處理與監測中心等部分組成，其測量原理見圖2。
3.1 GPS的優點及適用情況
相比（bǐ）傳統（tǒng）測量方（fāng）法，GPS具有大範圍內精度較高的（de）優勢，利用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10mm的（de）精度。GPS的測量可以（yǐ）不受天氣條（tiáo）件的限製，使惡劣條件下的橋梁變形測量成為可能。同（tóng）時其測量、記錄（lù）、計算可全自動完成，大大減少了工作量，並（bìng）且測量點之間不需要通視，選點也不受地形的（de）限製，可以更全麵地了解橋梁各（gè）個時期的變化（huà），甚至（zhì）於瞬時變化，實現連續觀測與數據的（de）自（zì）動處理，因而相比傳統測量方法具有廣泛的應用前（qián）景。
在（zài）橋梁變（biàn）形監測中，GPS的（de）另（lìng）一個優點是可（kě）以實（shí）時地測（cè）得監測點的三維坐標，特別是可實現多點（diǎn）的同步觀測，受外界的影響小，數據采（cǎi）集方便，可實現（xiàn）實時性、自動化的管理。GPS以其獨特的（de）連續觀測能力，使得掌握橋梁各個時期的運行狀態成為可（kě）能，當（dāng）出現問題時能夠及時發現，從而確保（bǎo）了橋梁的安全，並為以後的養護及加固工作提供了可靠（kào）資料。
因此，GPS技術能（néng）較好地應用於（yú）大橋運營的安（ān）全性管理上。國內（nèi）外的許多實例也表明，GPS技術在（zài）大、中型的（de）橋梁變形監測中有著廣闊的應用前景。
3.2 存在的缺陷
GPS技術用（yòng）於（yú）變形監測也（yě）有（yǒu）許多（duō）不足之處，如：采樣率不夠高，技術不夠成（chéng）熟；定位結果的精度，尤其是高程的精度不能（néng）夠完全地達到橋梁（liáng）監測的要求；獲得信（xìn）息不全麵，隻能獲得變形體外部一些離散點（diǎn）的位移信息；還有多路徑效應的影響，是限製GPS技術應（yīng）用（yòng）於橋梁監測的主要因素之一。
除此（cǐ）之外，GPS信號受（shòu）障（zhàng）礙物的（de）影響也較大，在靠橋塔較近的位置不適宜設置測點，這也是（shì）GPS技術存在的弱點之一。因此，GPS技術不能完全代替其他（tā）的變形監（jiān）測技術，必須與其他變（biàn）形（xíng）監測技術相結（jié）合，取長（zhǎng）補短，建立綜合的變形監測係統。
在數據（jù）處理方麵（miàn），橋梁長期的形變可通過對GPS數據進行（háng）長時間的平（píng）均處理獲得，並且平均處理（lǐ）的位置（zhì）精（jīng）度可達毫米級；然而對（duì）反映時間間隔（gé）很短的形變（biàn）信息則沒有條件進行平（píng）均處理，無法達到毫（háo）米級的位置精度，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（gāo）GPS接（jiē）收機（jī）的采樣（yàng）率，但在（zài）提高接收機采樣率的（de）同時，卻會增加數據存儲負擔，並且由於采樣率高，每個曆元都需要計算坐標（biāo），也對數據處理提出了較高的要求。
4 橋梁變形監測（cè）技（jì）術的展望
隨著計算機技術、空間技術、無線（xiàn）通訊技術的快速（sù）發展，自動化、多層次和多視（shì）角的立體監測係統逐漸形成。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測量方法，成為橋梁變形；監測的主要技術手段（duàn）。橋梁變（biàn）形監測信息的實（shí）時、遠程傳輸技術也伴隨著衛星、有線網絡、無線移動等通訊技術的發展（zhǎn）在不斷進步（bù），但還需要在傳感器、數據的無（wú）線傳輸、信號的處理與分析等技術方麵進（jìn）行（háng）不斷的完善與發展，以適應快速發展的橋梁（liáng）建設的需求。
在大（dà）型橋梁變形監測上可以以GPS RTK技術（shù）為（wéi）主，配合應變片的應力應變測量（liàng）和光纖傳感器的溫度測（cè）量，取長（zhǎng）補短，建立綜合的、完善的橋梁變形監測係統。
5結語
總之，隨著測量觀測手段的不斷進步，橋梁（liáng）變形（xíng）觀測方法（fǎ）也在不斷更新。為了完成橋梁變形觀測任務，應該根據（jù）橋（qiáo）梁的類型、變形特點等因素選擇不同的觀測方法，這也是橋梁變形（xíng）觀測要考慮的重要問題。