GPS变形监测之高层建筑

1准动态特征监测

在高层建筑的变形监测中,准动态特征监测是非常重要的环节。所以,此处引入高层建筑物整体形变模型,并通过多期观测数据的方式,对建筑物准动态特征作出如实的反映。在监测面的姿态变化中,建筑整体形变也可呈现出来。比如,某高层建筑,共28层,高度为97m。在该楼场地400m处,有一个三等水准点。为此,可将该水准点作为监测点,然后在大街上的人行道变空地上,测设一个水准基点S,并将其作为基础测面A高程基准。基准点S具有方便观测、保存的特点,且位置处于大楼形变影响范围外。借助GPS网,在大楼附近选择观测条件好的地方作为基准点,并作为基准站与参考站,分别为A、B命名。

在大楼第一层的砼柱上,布设18个监测点,使其成为基础监测面A。设置该监测面主要是为了检测大楼基础有无发生位移。另外,在大楼顶层再设3个GPS监测点,形成监测面B。然后,即可通过监测面B的运动状态,对建筑物准动态特征进行描述。为了使监测结果更精准,应采用静态测量模式进行观测。因此,可使用双频接收机,观测时段保持在30min至120min的范围内,卫星高度角限值设为15°,并使用独立坐标系统已满足工程需要。在监测面B中,先求出各监测点的坐标值,然后代入模型中,即可算出监测面B的相关数值,最后即可绘出整座大楼的形变图。因此,若下沉量及转角均较小时,绘制出的图也能较好地反映出高层建筑的形变特征。利用GPS进行多次监测,通过分析所测的数据,便能反映出建筑物形变的动态规律。

2实时动态特征监测

对高层建筑物进行实时动态特征监测,与其安全运行、维护有紧密联系,特别是受台风、地震、洪水等作用下,实时监测高层建筑物的动态特征非常重要,比如高层建筑物的相对位移、摆动频率等。因此,可使用GPS动态定位模式监测该大楼的动态特征,了解其受地脉动、风载以及其他因素影响时的自振特性。在外观监测中,应使用双频GPS接收机,一台放置在视野开阔且周边环境好的地面点上,并设为基准站;一台放置在与基准站距离为250m的固定点处,将其设为参考点;第三台则放置在楼顶的开阔处,并确保周围无干扰源。进行GPS动态监测时,接收机的采样间隔应保持在1s左右,而卫星高度角限值则设为15°,观测时间应保持在1小时左右。以X轴方向坐标变化为例,可绘制出整个时程的曲线变化图,并发现GPS观测质量良好,数据处理结果的可靠性较高。为了获得相应的频谱特征,可使用频谱分析法处理试验所获取的三维数据序列。采用该方法的优点是:能够较准确地确定时间序列的周期,并能对隐蔽性及复杂性的周期数据进行判别。

3结语

在社会快速发展的背景下,各种大型高层建筑物的数量也不断增多,对其继续变形监测也变得更加重要。对于高层建筑物的变形监测,若采用传统的测量方法,不但工作量大,且精度不高。GPS定位技术在高层建筑变形监测中的应用,虽然仍有一些不足,但还是比传统监测技术更具优越性。随着GPS技术的不断发展,其功能也会不断完善,在变形监测中的应用也将更广泛。