闫晓天变形监测读书报告.docx

测绘工程学院 姓名：闫晓天 学号：09351122 专业：测绘工程 班级：093511 指导教师：陈老师一、几种水平位移监测方法的分析和比较摘要本文对几种常用的水平位移监测方法进行了比较系统的分析和比较，包括视准线法、测小角法、测角交会法、测边交会法、极坐标法、方向线偏移法、精密导线测量、全站仪观测、引张线测量、垂线测量、激光准直测量。列举出了这几种方法的原理、精度分析、优点、缺点以及它们适用的场合等，对于在生产实践中进行水平位移观测时进行方法的选取具有一定的指导价值。关键词：水平位移、视准线法、测小角法、前方交会法、测角交会、测边交会、极坐标法、方向线偏移法、精密导线测量、全站仪观测、引张线测量、垂线测量、激光准直测量。一、引言当需要观测某一特定方向（譬如垂直于基坑围护体系）的位移时，经常采用视准线法、测小角法等观测方法。但当变形体附近难以找到合适的工作基点或需同时观测变形体两个方向位移时，则一般采用前方交会法。水平位移观测观测实践中利用较多的前方交会法主要有两种：测角前方交会法和测边前方交会法。另外还有极坐标法以及一些适合困难条件下使用的水平位移观测方法。二、水平位移观测方法分析和比较：1、视准线法：原理：如图所示：图为视准线法点A、B是视准线的两个基准点（端点），d1、d2、d3为水平位移监测点。观测时将经纬仪置于A点，将仪器照准B点，将水平制动装置制动。竖直方向转动经纬仪望远镜，分别转至d1、d2、d3三个点附近，用小钢尺等工具分别量取水平位移监测点d1、d2、d3至AB这条视准线的距离。根据前后两次量取的距离，得出这段时间内水平位移量。精度分析：由视准线的设置过程可知，观测误差主要包括仪器测站点仪器对中误差、视准线照准误差、读数照准误差，其中，影响最大的无疑是读数照准误差。可知，当视准线太长时，目标模糊，读数照准精度太差。且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。另外此方法还受到大气折光等因素的影响。优点：视准线观测方法因其原理简单、方法实用、实施简便、投资较少的特点，在水平位移监测中得到了广泛应用，并且派生出了多种多样的观测方法，如分段视准线、终点设站视准线等。缺点：对较长的视准线而言, 由于视线长, 使照准误差增大, 甚至可能造成照准困难。当视准线太长时，目标模糊，照准精度太差且后视点与测点距离相差太远，望远镜调焦误差较大，无疑对观测成果有较大影响。精度低，不易实现自动观测，受外界条件影响较大，而且变形值（水平位移监测点的位移量）不能超出该系统的最大偏距值，否则无法进行观测。2、测小角法：原理：如图所示，图为测小角法如需观测某特定方向上的水平位移PP，在距离监测区域一定距离以外选定工作基点A，水平位移监测点的布设应尽量与工作基点在一条直线上。在一定远处（施工影响范围之外）选定一个控制点B，作为零方向。在B点安置觇牌，用测回法观测水平角BAP，测定一段时间内观测点与基准点连线与零方向之间的角度变化值，根据公式计算得出水平位移量。=*D/式中D为监测点P至工作基点A的水平距离，=206265。精度分析：由小角法的观测原理可知，水平位移观测京都受距离D和水平角的观测误差的影响，由于D经一次观测后可作为固定值，水平位移观测精度可认为仅与测角精度有关，其观测中误差可按照公式计算：水平位移观测中误差的公式，表明：距离观测误差对水平位移观测误差影响甚微，一般情况下此部分误差可以忽略不计，采用钢尺等一般方法量取即可满足要求；影响水平位移观测精度的主要因素是水平角观测精度，应尽量使用高精度仪器或适当增加测回数来提高观测度；经纬仪的选用应根据建筑物的观测精度等级确定，在满足观测精度要求的前提下，可以使用精度较低的仪器，以降低观测成本。优点：此方法简单易行，便于实地操作，精度较高。缺点：须场地较为开阔，基准点应该离开监测区域一定的距离之外，设在不受施工影响的地方。3、前方交会:(1)测角前方交会：原理：如图所示：图为测角前方交会用经纬仪分别在已知点A和B上测出角和角，可根据公式(3)计算待定点P的坐标。精度分析：前方交会点P的点位中误差的计算公式为：式中m为测角中误差，=206265，D为A、B间距离。对该式的进一步分析表明：当=90时，点位中误差不随,的变化而变化；当90时，对称交会时的点位中误差最小，精度最高；当90时，对称交会时点位中误差最大，对精度不利。(2)、测边交会：原理：如图所示，图为测边前方交会A1、A2表示工作基点，P表示水平位移监测点。设A1坐标为(X1,Y1)，A2坐标为(X2,Y2)，P坐标为(XP,YP)。观测D1，D2边，求交会点P的坐标。用测距仪在A1点测得A1到P点的平距为D2，在A2点测得A2到P点的平距为D1。基线平距D3在首次观测后即可以将其固定。P点坐标可用公式计算得到：式中，A1D =(S12+S22S32)/2S,h1=(S12A1D)1/2,为基线A-B的方位角。假设水平距离变化为S1、S2，P点的水平位移XP、YP可用公式进行计算：式中，为角A1PA2。精度分析：设边长D1，D2的测距中误差为mD1，mD2，则测边前方交会的点位精度可用公式计算：边长D1，D2的测距中误差为mD1，mD2，则mD1=21/2mD1， mD2=21/2mD2，可得P点方向水平位移中误差公式如下：P点的点位水平位移中误差为：优点:前方交会法相对于其他水平位移观测的方法如视准线法、小角度法等具有以下优点：基点布置有较大灵活性。前方交会法的工作基点一般位于面向测点并可以适当远离变形体，而视准线法等方法的工作基点必须设置在位于变形体附近并且必须基本与测点在同一轴线上，所以前方交会法工作基点的选择更具灵活性。特别是当变形体附近难以找到合适的工作基点时，前方交会法更能显出其优点。前方交会法能同时观测2个方向的位移。观测耗时少。当测点较多，并分布在多条直线上时，前方交会法的耗时较视准线等方法少。缺点：前方交会法由于受测角误差、测边误差、交会角及图形结构、基线长度、外界条件的变化等因素影响，精度较低。另外，其观测工作量较大，计算过程较复杂，故不单独使用，而是常作为备用手段或配合其他方法使用。特别的，对于边长交会法，由于测距仪的测距精度包含固定误差和比例误差，当距离增加时其误差也会增大。在选择工作基点时，除要满足通视和工作基点的稳定性外，还必须考虑工作基点与测点间的距离不要过长。4、极坐标法（极坐标法属于边角交会，是边角交会的最常见的方法）原理：如图所示：图为极坐标法在已知点A安置仪器，后视点为另一已知点B，通过测量角度BAP以及A点至P点的水平距离D，计算得出P点坐标。设A点坐标为A（XA，YA），AB的方位角为A-B，则P点坐标P（XP，YP）的计算公式为：由全微分公式可得：精度分析：设测距中误差为mD，测角中误差为m，则待定点P的点位中误差计算公式为：方向水平位移中误差为计算公式为：其中，Dm为测距中误差，m为测角中误差，AB为AB边的方位角，=206265。优点：使用方便，尤其是利用全站仪进行测量可以直接测得坐标，简单快速。缺点：精度较低，适用于精度不是很高的水平位移监测工作。5、方向线偏移法：原理：如图所示：图为方向线偏移法C为工作基点（工作基点位移后C变为C），A、B为选定的基准点，A、B、C 基本上在一条直线上。在进行初始测量时，测定水平距离D1、D2，在位移监测时，如需测量工作基点是否发生水平位移时，只需测出ACB即可。若ACB不等于上次测得的ACB，则说明工作基点发生了位移，根据公式（14）可以计算出水平其位移量：在实际工作中，为了减少误差，通常使D1和D2近似相等。精度分析：由于水平距离测量的误差对水平位移测量精度的影响相对于测角误差带来的误差影响十分微小，水平距离经一次测量之后可作为常量使用。因此，水平位移量中误差的公式可以近似的表示为：此处可看出，偏移量的精度与测角的精度可近似认为成正比。因此，为了提高偏移量测量的精度，需使用精度更好的仪器或者增测回数。优点：当受施工条件限制时，特别是由于场地狭小限制基准控制网建立时，可以利用方向线偏移法在可动的工作基点上观测自身的位移。特别是在一些不能建立稳定基准点的场地，可以利用其中的一个观测点作为不稳定基准，再用上述方法测得该点的位移之后，再利用该点对其他的观测点进行观测，最后计算时考虑该点的水平位移即可得出其他点的水平位移。缺点：架设一次仪器仅能测得一个点的位移情况，即使以该点作为不稳定基准点观测其他点的位移情况，在精度上会有所损失。6、引张线法：利用张紧在两工作基点之间的不锈钢丝作为基准线，测量沿线测点和钢丝之间的相对位移，以确定该点的水平位移。设引张线第i个监测点的首次的读数为L0，本次观测的读数为L，若不考虑端点的位移，则观测点的位移值为：引张线测量系统的误差主要包括观测误差和外界条件的影响两个方面。观测误差与所用的观测仪器、作业方法、观测人员的熟练程度等因素有关。除测点观测误差外，还取决于它的复位误差。在引张线观测时，由于风的作用，可能会使测线产生明显的偏离，从而产生明显的观测误差。因此，在观测时，应关闭廊道及通风口门，观测点保护箱应盖严。适用于大型直线形混凝土的廊道内测点的水平位移观测。主要用于测定混凝土建筑物垂直于轴线方向的（顺水流方向）水平位移。7、激光准直法：利用激光束代替视线进行照准的准直方法，使用的仪器有激光准直仪，波带板激光准直系统和真空管道激光准直系统等。适用于大型直线形混凝土坝观测。对于布设在直线型的土石坝或混凝土坝顶上观测点的水平位移，主要是采用视准线法和激光准直方法观测。因为它们速度快，精度较高，计算工作也较简单。当采用这一方法时，主要的是要求它们的端点稳定，所以必须要作适当的布置，采用适当的方法来检核这一要求是否满足。采用波带板激光准直法观测水平位移，是将激光器和接收靶分别安置在两端固定工作基点上，波带板安置在位移标点上，并要求点光源、波带板中心和接收靶中心三点基本上同在一高度上，这在埋设工作基点和位移标点时应考虑满足此条件。 当激光器发出的激光束照准波带板后，在接收靶上形成一个亮点或“” 字亮线，按照三点准直法，在接收靶上测定亮点或十字亮线的中心位置，即可决定位移标点的位置，从而求出其偏离值。8、垂线法:以坝体或坝基的铅垂线作为基准线，采用坐标仪测定沿线点位和铅垂线之间的相对水平位移。这种方法适用于各种形式的混凝土坝。垂线由不锈钢丝制成，钢丝下部吊重锤,悬挂点在上部的称为正垂线(见彩图)；锚固点在基岩深处,依靠顶部浮筒的浮力将钢丝张紧的称为倒垂线。前者可测相对于悬挂点的相对水平位移，后者可测相对于锚固点的绝对水平位移，9、导线法：在混凝土拱坝廊道内布置折线形导线，以导线端点的倒垂线作基准，用以测量坝内导线点的水平位移只适用于大型混凝土厚拱坝或曲线形重力坝。如重力拱坝、曲线型桥梁以及一些高层建筑物的位移观测就不如导线测量法、前方交会法以及地面摄影（见第十四章）等方法有利；这些方法可以同时测定建筑物上某观测点在两个方向的位移（即在水平面内的位移）。与一般测量工作相比，由于变形观测是通过重复观测，由不同周期观测成果的比较中确定观测点的位移；因此这种导线在布设、观测以及计算诸方面都具有其自身的特点，网中各点观测方向较少，除节点外只有两个方向，因而受通视要求的限制较小，易于选点和降低觇标的高度，甚至不需要造标；图形灵活，选点的时候可根据具体情况随时变化，网中边长可以直接测定，因此边长精度较均匀。但导线网中的多余观测数较少，有时不易直接发现观测值中的粗差，因此可靠性不高，10、GPS测量：（应用GPS全球卫星定位技术）GPS进行变形监测有以下特点：测站间无需通视、可同时提供测点三维位移信息、可以全天候监测、操作简便。二、几种垂直位移监测方法的分析和比较摘要对水工建筑物垂直方向的位移变化进行监测,用以了解水工建筑各种监测部位的垂直位移变化,从各监测点垂直位移变化情况了解有无不均匀垂直位移变化出现。垂直位移观测也是闸坝安全监测的重要项目。常用的方法有几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法等。关键词：垂直位移、几何水准测量方法、三角高程测量法、液体静力水准法等一、 引言：地基土力性质和地基处理方式；建筑物基础的设计；建筑物的上部结构有关；地下水的升降；建筑物施工对周围建筑物地基的影响采用合理的仪器和方法测量建筑物在垂直方向上高程的变化量。用“+” 表示下沉，用“-”时表示上升。从基础施工开始便进行监测。以保证建筑物安全、对设计的反分析、对未来沉降趋势的预报。 二、几种垂直位移监测方法的分析和比较1、几何水准测量法：几何水准测量是利用水准仪和水准尺从水准基点开始测量各点位高程的方法，通过各点位高程变化求得其垂直位移，适用于混凝土闸坝和土石坝垂直位移观测。目前沉陷观测中最常采用的是水准测量方法（有时采用液体静力水准测量的方法）。对于中、小型厂房和土工建筑物沉陷观测可采用普通水准测量；而对于高大重要的混凝土建筑物，例如大型工业厂房、高层建筑物以及混凝土坝，要求其沉陷观测的中误差大于1mm，因而，就得采用精密水准测量的方法。2、三角高程测量:三角高程测量往往在一些进行水准测量比较困难，监测精度相对较低的外部变形监测项目中使用。精确量取棱镜高、测站一起高 。控制最大视线长度 。气象条件观测 。必须进行地球曲率和大气折光差改正。 精密水准测量因受观测环境影响小，观测精度高，仍然是沉降监测的主要方法；优点：（1）如果水准路线线况差，水准测量实施将很困难。（2）高精度全站仪的发展，使得电磁波测距三角高程测量在工程测量中的应用更加广泛；（3）电磁波测距三角高程测量代替水准测量进行沉降监测，将极大地降低劳动强度，提高工作效率。单向观测及其精度：或对向观测及其精度：3、液体静力水准法：利用连通管原理测量各点位容器内液面高差以测定各点垂直位移的观测方法。适用于混凝土闸坝基础廊道和土石坝表面垂直位移观测。由于用液体静力水准仪作业时，一定要在液面平衡后才进行读数，因而作业效率就比较低。应用液体静力水准测量，两点不需要通视，精度高，对于解决所提出的任务，不仅能对设备位置进行遥测，而且还能实现自动调整。为保证对建筑物上观测点位置的长期观测，应用固定设置的液体静力水准仪是合适的。液体静力水准法原理：由于制造的容器不完全一致，探测液面高度的零点位置（起始读数位置）不可能完全相同，为求出两容器的零位差，可将两容器互换位置，求得A、B两点的新的高差h为：液体静力水准仪种类较多，但总体上由三部分组成，即液体容器及其外壳、液面高度量测设备和沟通容器的连通管。根据不同的仪器及其结构，液面高度测定方法有目视法、接触法、传感器测量法和光电机械法等，前两种方法精度较低，后两种方法精度较高且利于自动化测量。目视接触法：也可利用转动的测微圆环带动水中的触针上下运动，根据光学折射原理，在观测窗口可以观测到触针尖端的实像和虚像，当两像尖端接触时，在测微圆环上可读出触针接触水面时的高度。电子传感器法：通过电子（电感式、光电式或电容式）传感器不仅可以提高静力水准的读数精度，而且可实现测量的自动化。4、误差分析：（1）、连通管中液体不能残存气泡，否则测量结果将有粗差；（2）、如几何水准测量一样，液体静力水准仪也存在零点差，交换两台液体静力（3）、水准仪的位置可以消除其影响；（4）、温度差影响；（5）、气压差影响；（6）、液面到标志高度量测误差；（7）、液体蒸发影响；（8）、液体弄脏影响；（9）、仪器搁置误差；（10）、仪器倾斜误差影响；（11）、仪器结构变化影响等。三、桥梁工程变形监测摘要桥梁变形观测是桥梁运营期养护的重要内容，对桥梁的健康诊断和安全运营有着重要的意义。成桥后的结构状态识别和确认，桥梁运营过程中的损伤检测、预警及适时维修制度的建立，有助于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。桥梁安全监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。目前，桥梁健康诊断理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。结构状态反演和损伤识别是健康诊断的核心。其目的是建立一个与桥梁安全监测系统适配的结构状态识别系统，能根据结构监测系统采集的数据与信号，应用结构识别理论和损伤识别方法反演出桥梁的工作状态、或识别出可能的结构损伤及其程度。关键词：桥梁变形、桥梁墩台、水平位移监测、垂直位移监测、挠度监测、桥面、基准点、监测点等桥梁工程变形监测一、目的与意义：1、 桥梁变形观测是桥梁运营期养护的重要内容，对桥梁的健康诊断和安全运营有着重要的意义。2、 成桥后的结构状态识别和确认，桥梁运营过程中的损伤检测、预警及适时维修制度的建立，有助于从根本上消除隐患及避免灾难性事故的发生。3、 运营中的桥梁结构及其环境所获得的信息不仅是理论研究和实验室调查的补充，而且可以提供有关结构行为与环境规律的最真实的信息。4、 桥梁安全监测带来的将不仅是监测系统和对某特定桥梁设计的反思，它还可能并应该成为桥梁研究的“现场实验室”。二、桥梁的变形原因：1、 自然条件及其变化，即桥墩台地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度、水位变化以及地震等。2、 与桥梁本身相联系的原因，即作用在桥梁上部结构的恒载与作用在墩台的垣载、墩台与梁的结构、型式以及活载(车辆通过时的震动，风力等)的作用。3、 由于勘测、设计、施工以及运营管理工作不合理，也会使桥梁产生额外的变形。三、桥梁的变形分类（桥梁变形按其类型可分为静态变形和动态变形）静态变形是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值，它是时间的函数。动态变形是指在外力影响下而产生的变形，它是表示桥梁在某个时刻的瞬时变形，是以外力为函数来表示的对于时间的变化。桥梁墩台的变形一般来说是静态变形，而桥梁结构的挠度变形则是动态变形。四、桥梁墩台变形观测：桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：（1）、墩台的垂直位移观测。主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向（或垂直于桥轴线方向）的倾斜观测。（2）、墩台的水平位移观测。其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测；各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。两者中，以横向位移观测更为重要。1、水平位移观测：（1）、桥面水平位移观测：桥面水平位移是指垂直于桥轴线方向的水平位移。桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载（风、日照、车辆等）等引起，对于大跨径的斜拉桥和悬索桥，风荷载可使桥面产生大幅度的摆动，这对桥梁的安全运营十分不利。水平位移监测方法：（三角测量法、交会法、导线测量法、基准线法、测小角法、GPS观测、专用方法）。（2）、墩台水平位移观测：横向位移观测：测定桥墩(台)沿水流方向的变形量。对直线型的桥梁，其测定方法采用基准线法最为有利，对曲线型桥梁可采用前方交会法、导线测量法等。、基准线法：基准线法基本原理是：过线段的两个端点(A、B)建立一基准线，测定观测点(i)对过基准线的铅直面S的偏离值i1；两个周期观测偏离值之差便是i点的横向位移观测值。、前方交会法：曲线桥梁，由于各墩不在一条直线上，难以直接用距离测量法和基准线法分别观测桥墩台纵横向两面三个方向上的位移，这时通常采和前方交会法。该法的优点是能求得纵、横向位移值的总量，投影到纵、横方向线上，即可求得纵、横向位移量。、导线测量法：导线两端连接于桥台工作基点上，每一个墩上设置一导线点，也是观测点。通过重复观测，由两期观测成果比较可得观测点的位移。由于这种方法要在桥墩观测点上设站，所以不如前方交会法简便。2、桥梁基础垂直位移监测：桥梁垂直位移观测主要研究桥梁墩台空间位置在垂直方向上的变化。观测建筑物垂直位移的方法有多种，如：精密水准测量、连通管测量、GPS测量等;各种方法都有其自身的特点，在实际工程中，应根据工程特点和要求灵活应用。垂直位移监测方法：（精密水准测量、三角高程测量、液体静力水准测量、压力测量法、GPS测量）。（1）、基点网的布设：为了观测墩台的垂直位移，需建立变形监测基点网，基点网由基准点和工作基点组成。基准点应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远。基准点需成组埋设，以便相互检核。工作基点一般选在桥台或其附近，以便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。而工作基点的垂直变形可由基准点测定，以求得观测点相对于稳定点的绝对变形。（2）、基准点布设：、基准点的选定：应尽量选在桥梁承压区之外，但又不宜离桥梁墩台太远，以免加大实测工作量及增大测量的累积误差。一般来说，以不远于桥梁墩台1km-2km为宜。基准点需成组埋设，以便相互检核。、工作基点的选定：一般选在桥台上，以便于观测布设在桥梁墩台上的观测点，测定各桥墩相对于桥台的变形。（3）、监测点布设：观测点的布设应遵循既要均匀又要有重点的原则。为全面判断桥梁各部分的稳定性，每个桥墩上应布置观测点；对那些受力不均匀、地基基础不良的部位或结构的重要部位，应加密观测点，尤其主桥桥墩更是这样。主桥墩台上的观测点，应在墩台顶面的上下游两端的适宜位置处各埋设一点，以便研究墩台的沉降和不均匀沉陷（即倾斜变形）。（4）、点位结构：基准点的点位结构以确保其稳定为原则，一般可采用地面岩石标，埋设至基岩。若大桥飞架两山之间，有条件时最好使用平酮岩石标。观测点的标志结构分引桥与主桥两部分。引端观测点可采用墙上标志。由于墩面使用空间的限制，主桥变形观测点遵循一点多用的原则。（5）、垂直位移观测：所谓垂直位移观测，就是定期的测量布设在桥墩台上的观测点相对于基准点的高差，以求得观测点的高程，并将不同时期观测点的高程加以比较，得出墩台的垂直位移值。监测点的观测一般应根据实际情况布设成附合路线或闭合路线。观测点观测包括引桥观测点观测和水中桥墩观测点的观测。由于引桥观测点是在岸上，其施测方法与一般水准测量方法相同。观测方法：（特大桥梁垂直位移观测的外业工作，包括陆地水准测量；跨墩、跨河水准测量。） 、陆地水准测量：基准点观测与引桥观测点观测均属陆地水准测量。注：对于施测精度要求较高的特大桥梁变形观测，为了防止尺子与仪器下沉，对非混凝土地段，立尺点应设固定铁桩标志，若仪器架设在土坡上，应在脚架支撑处打下大木桩； 、跨墩、跨河水准测量：主桥观测点位于墩面上，大型桥梁跨距达上百米。欲实现墩间高程传递，其前、后视距远超出规范对一等精密水准测量的最大视距的规定，应采用跨河水准测量法施测。跨河水准测量的工作量大、耗费人力多，对于跨距相等的桥梁可使用前、后视等距的跨墩水准测量代替。对长距离跨墩水准测量的作业，必须要有一定的措施提高其观测精度。选用性能稳定、i角变化小的仪器，仪器与微型水准尺应置于观测墩上，如果需要使用3米水准尺，则必须将其固定在观测点上。照准方法： 单分划照准 双分划照准 三分划照准3、挠度观测：（1）、桥面挠度观测：桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况。桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的内部应力状态。过大的桥面线形变化不但影响行车的安全，而且对桥梁的使用寿命有直接的影响。（2）、索塔挠度观测：索塔的挠度是指索塔在高程方向上索塔各点的水平位移分布情况，它包括桥轴线方向的水平位移和垂直于桥轴线方向的水平位移。索塔产生挠度变形的原因主要有三个方面：、由于索塔两侧的拉力不等，而使索塔在顺桥向产生挠度变形；、由于索塔受风力、日照等外界环境因素的影响，而产生挠度变形；、由于设计与施工的不合理性，而使索塔产生额外的变形。（3）、索塔挠度观测目的：、在索塔建设过程中，随着索塔高度的增加，挠度变形的幅度也急剧增大。只有准确地掌握索塔摆动和扭转的规律，才能有效地指导施工和相应的施工测量工作。、在大桥钢箱梁吊装过程中，由于施工原因，致使索塔两侧受力不平衡，从而使索塔在顺桥向产生一定的偏移。这种偏移有时可达几十厘米。为了将这种变形限制在一定范围内，不致于使其危及索塔安全，需对此变形进行观测。、为了延长桥梁的使用寿命，验证工程设计与施工的效果，并为科学研究提供资料，应该对桥梁进行变形观测。索塔挠度观测常用方法：1）、交会法（测角、测边、边角交会）；2）、全站仪极坐标法；3）、天顶距测量法；4）、倾斜仪法；5）、垂线法、悬锤法。挠度观测分为恒载和活载挠度观测。恒载挠度观测是测定桥梁自重和构件安装误差引起的桥梁下垂量。活载挠度观测是测定车辆通过时在其重量和冲量作用下钢梁产生的挠曲变形；它是弹性变形，荷裁消失时变形也随之消失，当挠曲变形超过一定数值时，会影响车辆安全行驶和钢梁支座的使用寿命，因此须对桥梁定期地进行挠度观测。(4)、恒载挠度观测：观测方法：水准测量在桥梁两端布设高程基准，观测各节点相对于两端点连线的下垂量。注：对于车辆来往频繁的桥梁，不仅影响观测工作，而且还危及人身与仪器的安全，因此在作业过程中要求观测员精力集中，抓紧时间观测出可靠的成果。此外，应派两名安全员，晾望上、下行车辆，及时报警，保证安全。(5)、活载挠度观测：观测的方法是在桥墩面的上、下游各安置一台经纬仪，在一孔钢梁中间的节点上倒挂一根尺子。 在列车未来之前，观测员将经纬仪望远镜照准倒尺，读取读数a。固定视线不变；当火车通过时，读取b值，火车通过之后，再谈取c值(称为归零值)，由此可求得挠度值为：b-1/2(a+c)。货车各车箱的重量分布是不均匀的施加在钢梁的不同部位上，因此，b值是不断变化的。一列货车通过后，应取最大的b值来计算钢梁的挠度值。为了测定在同一荷载作用下，钢梁上、下游的挠度变化，不管上行或下行的列车通过时，两观测员应同时观测。要获得较为可靠的挠度值，必须对上、下行的列车进行多次抽样观测才能得到钢梁上、下游的最大挠度值。（6）、主梁挠度观测：主梁的挠度变形是主梁结构状态改变最灵敏、最精确的反映，因此，对主梁进行挠度监测能够更为准确地把握主梁结构内力状态的改变。部分的结构损伤也将导致主梁挠度情况的异常，通过对主梁挠度的监测也可识别出这些损伤来。通过挠度监测可以达到以下目的：、正结构内力反演的结果，确保内力状态的识别精度；、进行基于刚度变化的损伤识别。主梁挠度观测的主要方法有：水准测量法、全站仪测量法、专用挠度仪测量法、动态GPS测量法、液体静力水准测量法、连通管测压法等。五、桥梁健康诊断理论的发展：目前，桥梁健康诊断理论的研究主要集中于结构整体性评估和损伤识别。结构状态反演和损伤识别是健康诊断的核心。其目的是建立一个与桥梁安全监测系统适配的结构状态识别系统，能根据结构监测系统采集的数据与信号，应用结构识别理论和损伤识别方法反演出桥梁的工作状态、或识别出可能的结构损伤及其程度。1、研究内容：（1）、建立桥梁结构动态检测模态参数识别方法；（2）、建立基于桥梁结构的各种神经网络模型和结构分析的损伤分级识别策略；（3）、研究各种结构损伤参数识别方法，优选及改造合适的方法应用于桥梁结构状态监测和损伤识别；（4）、通过实体模型试验，对所选损伤识别方法及软件进行实测对比、验证、优选；（5）、通过结构损伤检测分析方法研究，建立结构损伤报警系统，以便给桥梁管理部门进行人工探伤确认及维护提供方向性的指引。2、辅助决策系统的发展：桥梁辅助决策系统可以使桥梁管理维护由被动和盲目走向主动和目标明确；在监测系统和评估系统的帮助下，可以清楚的了解桥梁主要构件的状态；在准确的桥梁结构模型及其结构响应模拟分析的基础上，可以预测结构在各种可能工况下的反应、极限荷载和失效路径；就可以有针对性的对相关桥梁构件进行预测性或保护性的维护以防患未然。3、存在的主要问题：（1）、系统在应用程序模式上过于固定，采用模块化的设计思想，程序的结构和数据流程是固定的，各模块之间的调用顺序也是一成不变的，由于当代先进开发技术不断涌现，对桥梁安全监控系统的要求也不断的提高，如果采用这种应用模式，不利于系统功能的添加和更新。系统缺乏良好的开放性和兼容性。（2）、监测内容不全面，不足以反映桥梁的整体特性，监测系统并没有实现实时或准时的监测，统计数据不足，无法系统的分析和处理数据为辅助决策系统服务。（3）、桥梁监测模型理论尚不成熟，用于监控桥梁的模型一般都借鉴于大坝或其他方面应用比较成功的模型，显然不能准确的监控桥梁的运营状态，必须根据建模理论和经验，并结合工程实际来确定真正适合其系统本身的模型。（4）、对桥梁缺损状态的评价缺乏统一有效的综合性指标，难以反映个别构件的缺损及严重程度对整个桥梁的影响。（5）、结构系统的复杂性，增加了系统评估的难度。桥梁是由多种材料、不同结构组合的大型综合系统，系统中各个成分应力状态易损性不一，刚度、动力特性相差很大，很难用单一的标准评判得到预期的效果。（6）、已开发的系统在设计时没有考虑到突发事件