Метод выявления незначительных деформаций длиннопролётных мостов с помощью ГНСС

Китайские учёные разработали методику мониторинга состояния конструкций мостов большой протяженности через интегрированное определение смещения и ориентации с использованием ГНСС.

Точный мониторинг деформаций моста под воздействием экологических и эксплуатационных нагрузок – залог его структурной безопасности и работоспособности. Метод объединяет данные ГНСС с нескольких антенн, расположенных на мосту, используя единичный кватернион для выражения ориентации, и параметризует неоднозначности смещения, ориентации и фазы несущей в единой модели измерения.

Неоднозначности двойного дифференцирования между станциями преобразуются в целые числа для повышения точности оценки смещения и ориентации. Предложенный метод был оценен с использованием данных, собранных на мосту Форт-Роуд, длиннопролётном подвесном мосту с основным пролетом 1,006 км и общей длиной более 2,5 км. Используя базовые линии ГНСС в диапазоне от 1,2 до 2,0 км, метод достиг точности определения горизонтального и вертикального смещения в пределах 0,004–0,006 м и 0,008–0,010 м соответственно.

Метод позволяет определять угол крена, используя станции мониторинга, расположенные на противоположной стороне моста. Он может обнаруживать незначительные изменения ориентации, предоставляя новые возможности для анализа поведения моста, выходящие за рамки данных о смещении.

Полученные результаты подчеркивают потенциал данного подхода в создании систем мониторинга состояния конструкций следующего поколения, с акцентом на надежность, отказоустойчивость и масштабируемость для более широкого спектра применений.

Экспериментальные результаты показывают, что точные измерения ориентации (углы тангажа и курса) позволяют выявлять незначительные деформации моста, вызванные ветровыми нагрузками и тепловыми эффектами, связанными с температурой. Эти измерения дополняют данные о смещениях, предоставляя дополнительное измерение для анализа структурного отклика моста и давая представление о его динамическом поведении в различных условиях окружающей среды и эксплуатации. Интегрированное определение смещения и ориентации также позволяет получить полную корреляцию между параметрами смещения и ориентации. Эта возможность закладывает основу для тесной связи ГНСС и IMU как по смещению, так и по ориентации для мониторинга состояния конструкций, значительно повышая надёжность системы и обеспечивая более надёжную оценку состояния мостов. Бесшовная интеграция технологий слияния данных от нескольких датчиков откроет потенциал для разработки систем мониторинга состояния конструкций следующего поколения. В будущих исследованиях учёные обещают изучить применение предложенного метода к различным типам конструкций и условиям нагрузки, а также его масштабируемость для крупномасштабных инфраструктурных объектов. Эти усилия будут способствовать созданию более интеллектуальных и устойчивых систем мониторинга инфраструктуры.

Подписывайтесь на журнал «Вестник ГЛОНАСС» и навигационный Telegram-канал

По материалам открытых источников