CC BY
26
УДК 528.48:624.21
КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ БУГРИНСКОГО МОСТА ПРИ ЕГО ИСПЫТАНИЯХ
Владимир Адольфович Середович
Новосибирский государственный архитектурно-строительный университет, 630008, Россия, г. Новосибирск, ул. Ленинградская, 113, кандидат технических наук, профессор, e-mail: v.seredovich@list.ru
Александр Владимирович Середович
Научно-исследовательский институт Нефтегазпроект, 625027, Россия, г. Тюмень, ул. Мель-никайте, 70, кандидат технических наук, руководитель группы наземного лазерного сканирования, e-mail: seredovichav@nipingr.ru
Андрей Васильевич Иванов
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: geodata1000@gmail.com
Андрей Аркадьевич Шоломицкий
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: sholomitskij@mail.ru
Елена Константиновна Лагутина
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры инженерной геодезии и маркшейдерского дела, тел. (383)343-29-55, e-mail: e.k.lagutina@ssga.ru
Рассмотрены различные методики геодезических измерений при испытаниях мостов. Разработана комбинированная методика геодезических измерений, которая включает геодезические измерения роботизированными электронными тахеометрами и лазерным сканером для точек на несущей балке моста, критические точки которой не были доступны для прямых геодезических измерений. Данные измерений, после каждой серии нагрузки, передавались в центр управления для обработки и анализа. Несмотря на установку электронных тахеометров на подвижном основании, предложенная методика позволила с высокой точностью определять деформации дорожного полотна и несущей балки в вертикальной плоскости. Эксперимент по применению спутниковых измерений показал недостатки применяемой схемы измерений и большую зависимость от расположения созвездия спутников относительно экранирующей сетки вант моста. Анализ литературы по испытаниям мостов показал, что использованная авторами методика совместных измерений электронными тахеометрами, лазерными сканерами и ГНСС-приемниками была применена впервые.
Ключевые слова: испытания моста, деформации, геодезические измерения, лазерное сканирование, спутниковые измерения, анализ.
Введение
Перед вводом в эксплуатацию мосты проходят специальную процедуру испытаний, которая должна подтвердить соответствие реакции моста на нагрузки, возникающие при испытаниях, расчетным. Общие положения о необходимости таких испытаний приведены в [1] и являются обязательными. Для каждого моста организацией, ответственной за проведение испытаний, разрабатывается программа со схемой нагрузок и ожидаемыми деформациями моста под воздействием этих нагрузок. Неотъемлемой частью этой программы являются геодезические измерения, которые фиксируют деформации сооружения под нагрузкой. Для балочных мостов при приемке применяется самый простой вид работ - геометрическое нивелирование [2]. Для более сложных в конструктивном отношении мостов используют роботизированные электронные тахеометры [3] или комбинированные методы геодезических и спутниковых измерений [4] с использованием высокоточных инклинометров [5]. Для оценки состояния мостов используются методы лазерного сканирования [6] и фотограмметрии [7].
В последнее десятилетие бурно развивались технологии мониторинга мостов в процессе строительства и эксплуатации. В публикациях [8-23] можно отметить тенденцию использования в системах автоматизированного мониторинга подвесных и вантовых мостов с высокими пилонами спутниковых измерений в режиме реального времени, дополненных другими видами датчиков: инкли-нометрическими, деформационными, тензометрическими, акселерометриче-скими [14], метеорологическими и т. д.
Для Бугринского моста программа испытаний была разработана Сибирским государственным университетом путей сообщений в научно-исследовательской лаборатории «Мосты», руководил испытаниями к.т.н. А. Н. Яшнов («Программа обследования и испытаний мостовых сооружений по титулу «Мостовой переход через р. Обь по Оловозаводскому створу в г. Новосибирске. Участок от ПК 83+70 до ПК 138+52.57», 2014 г.).
Технология геодезических измерений разрабатывалась для программы испытаний Бугринского моста, с учетом особенностей его конструкции, коллективом специалистов Сибирского государственного университета геосистем и технологий.
Особенностью было то, что требовалось определить не только вертикальные перемещения дорожного пролета, но и деформации несущей арки в критических точках. Причем эту задачу нужно было решить за ограниченное время, примерно 20 минут, пока 24 груженых песком автосамосвала находятся в определенном положении. Традиционными геодезическими методами [2] решить эту задачу было невозможно, поэтому была разработана комбинированная методика с использованием геодезических лазерных методов измерения, в исследовательских целях использовались спутниковые методы. Идея применения спутниковых методов при испытаниях моста не нова, она использовалась при
строительстве и испытаниях многих мостов, например знаменитого вантового моста в Милао (Франция) [4]. Отличие заключалось в том, что критические точки арки моста были недоступны для прямых геодезических и спутниковых измерений. Поэтому изменение их положения отслеживалось с помощью лазерного сканера, расположенного в центре пролета.
Методика геодезических измерений.
Линейно-угловые измерения
Для измерений использованы роботизированные электронные тахеометры Leica TM-30 и Leica TPS 1201, с точностью измерения углов 0,5 и 1", соответственно.
В связи с тем, что на опорах моста во время испытаний велись отделочные работы и размещалось подъемное оборудование, невозможно было установить электронные тахеометры на неподвижной части опор. Была принята схема относительных измерений, показанная на рис. 1.
Рис. 1. Схема геодезических измерений Бугринского моста
На рис. 1 точки стояния тахеометра обозначены буквами Т1 и Т2, ориен-тирные точки О1 и О2, определяемые точки Ун, VB представляли собой отражательные пластины, наклеенные на осветительные столбы (рис. 2, а), Vj -отражательная призма 360° фирмы Leica для автоматических измерений (рис. 2, б).
При установке самосвалов по новой схеме нагружения выполнялось переопределение положения тахеометра относительно ориентирных точек О1 и О2. Автоматические тахеометры в режиме самонаведения выполняли измерения на три точки, расположенные на оси моста, в том числе и на точку Vj. Такая методика позволила надежно определить отметки точек, с точностью ±1,5 мм.
Рис. 2. Элементы и приборы геодезических измерений:
а) отражательная пленка на осветительном столбе; б) положение сканера и отражательной призмы Уц
Наземное лазерное сканирование
Дополнительно к основным геодезическим измерениям проводилось наземное лазерное сканирование (НЛС) с помощью сканера Leica ScanStation C10, с целью дальнейшего определения на основе полученных точечно-пространственных (облаков точек) моделей этапов нагрузки различных недоступных геометрических параметров конструкций моста. Сканирование производилось с одной точки, расположенной в геометрическом центре (рис. 2, б) и закрепленной на пролетном строении моста, остававшейся без изменения положения сканера на всех этапах испытания моста. Для установки прибора использовался тяжелый деревянный штатив в опущенном состоянии, с целью максимального исключения случайных горизонтальных и вертикальных передвижений лазерного сканера, а также для исключения эффектов температурного влияния.
После каждого этапа нагрузки моста производился контроль горизонтальности положения лазерного сканера с помощью встроенного точного электронного уровня, а также высоты установки прибора путем дополнительного сканирования трех заранее закрепленных точек на поверхности пролетного строения с известными относительными отметками (параметры сканирования точек, область 10 х 10 см и с шагом 1 х 1 мм, схема размещения представлена на рис. 3). После идентификации координат контрольных точек в области сканирования определялось наклонное расстояние между точкой и координатами геометриче-
ского центра лазерного сканера. Так контролировалась высота установки прибора. В центре арочной фермы сканер выполнял измерения на сферические марки, которые использовались при контроле надвижки и соединении ферм. Еще две критические точки на арочной ферме определялись как точка пересечения трех плоскостей.
Управление лазерным сканером производилось удаленно из ПО Leica Cyclone по протоколу TCP/IP. Такая схема НЛС позволила минимизировать физический контакт с прибором, а также получать и обрабатывать сканерные данные практически в онлайн-режиме.
Сбор сканерных данных при новой схеме нагрузки моста производился с разными параметрами измерений:
а) сканирование моста по горизонту (область 360°) и по вертикали (область 270°) с шагом 10 см на расстоянии 100 м, время сканирования ~ 4 мин;
б) частичное сканирование области в зените 10 х 10° с шагом 1 мм на расстоянии 100 м (см. рис. 3), время сканирования ~ 5 мин. Данные измерения выполнены для более точного определения вертикальных смещений конструкций свода арки моста;
в) сканирование и распознавание ориентирных точек О1 и О2, определяемых точек ¥н и Vb, время сканирования ~ 5 мин.
Рис. 3. Схема размещения НЛС, области сканирования и контрольных точек
Данная методика позволила проводить измерения в единой системе координат для всех геодезических измерений и определение интересующих недоступных геометрических параметров конструкций моста на любом этапе нагрузки.
Спутниковые геодезические измерения
Относительный метод спутниковых определений в статическом режиме позволяет достигать миллиметровой точности векторов базовых линий [16]. Использование режима RTK также зарекомендовало себя в качестве жизнеспособного инструмента для контроля прогибов большепролетных структур, поскольку позволяет обеспечивать сантиметровый уровень точности позиционирования с дискретностью до 10 Гц при расстоянии до ~ 20 км между ровером и базовой станцией (идеально подходит для длинных мостов) [17,18].
Поскольку организация полноценной мониторинговой системы в процессе динамических испытаний была невозможна, спутниковые геодезические измерения были использованы для качественного описания поведения моста и независимой оценки плановых результатов геодезических измерений.
В точках S и Sh, рядом с точками Уъ и Vh были установлены спутниковые приемники фирмы Trimble R-8 (рис. 4). Приемники располагались в зоне пешеходного прохода, насколько возможно ближе к краю моста, чтобы минимизировать эффекты экранирования и многопутности спутниковых сигналов.
Рис. 4. Спутниковый приемник на точках Sh (слева) и SE (справа)
Сеансы спутниковых наблюдений проводились независимо от программы динамических испытаний и накапливали измерения за весь период геодезических измерений с дискретностью 5 с.
Анализ результатов математической обработки
Данные о линейно-угловых и сканированных геодезических измерениях по радиосвязи передавались в центр управления, где они были анализированы, вычислялись относительные и средние перемещения.
Отражательные марки располагались на осветительных столбах только по краям моста, так как при нагружении моста в разных местах грузовики закрывали бы видимость на марки. Однако такое расположение при наклоне моста сильно влияло на положение осветительных столбов. Они наклонялись, поэтому горизонтальные смещения не учитывались при дальнейшей обработке. Расположение тахеометров на пролете моста вызывало изменение их положения при изменении нагрузки, поэтому после установки самосвалов по очередной схеме выполнялись привязка и ориентирование тахеометров на ориентирные точки О\ и О2.
Обработка НЛС выполнялась в режиме реального времени в процессе измерений. В результате были получены такие уникальные геометрические параметры, как провисание вант моста относительно их замыкающей линии. Данная информация также помогла проанализировать их рабочее состояние.
Сводные результаты после каждой серии измерений передавались руководителю испытаний в виде схем деформации положения точек в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Для большей наглядности эти схемы были дополнены схемой нагружения моста и представлены на рис. 5, 6.
Серия № 2 Схема 1Ун
"^Опорай
Рис. 5. Схемы нагрузки и деформаций в горизонтальной и вертикальной плоскостях (серии 2, 3)
Серия №4 Схема Vb
Серия №5 Схема Ун
Серия №7
1 Г -130
Рис. 6. Продолжение схемы нагрузки и деформаций в горизонтальной и вертикальной плоскостях (серии 4-7)
Спутниковые геодезические измерения обрабатывались в программном обеспечении Trimble Business Centre. Векторы базовых линий вычислены с использованием файлов быстрых точных эфемерид относительно постоянно действующих базовых станций NSKW и GSI (рис. 7).
Рис. 7. Схема измерения векторов от базовых станций
При такой схеме измерений и открытом радиогоризонте перемещения спутниковых приемников и должны были совпадать с геодезическими измерениями с точки Уц. Однако наличие арки моста и двух рядов перекрещивающихся вант между приемниками и повлияли на результаты измерений (табл. 1). Определение высотных смещений для этих точек оказалось на порядок менее надежными, чем определение плановых координат. Смещения в горизонтальной плоскости почти в 50% случаев для одной из точек ГНСС-измерений совпадали с линейно-угловыми измерениями, с точностью 2-7 мм.
Таблица 1
Параметры векторов ГНСС измерений
'-'низ
серия 3 серия 4 серия 5 серия 6 серия 7 серия 8
0:18:30 0:17:00 0:20:00 0:18:00 0:20:00 0:19:30
Восток У 6254,612 6254,608 6254,618 6254,597 6254,594 6254,598
Север X -1351,172 -1351,178 -1351,179 -1351,168 -1351,175 -1 351,154
Отметка 81,245 81,313 81,243 81,187 81,131 81,195
Окончание табл. 1
Ошибки вектора:
о АВосток У 0,004 0,004 0,003 0,005 0,004 0,004
о АСевер X 0,005 0,004 0,005 0,009 0,008 0,007
о Превышение 0,033 0,029 0,044 0,038 0,028 0,045
Смещения:
ау 0,000 0,004 -0,006 0,015 0,018 0,014
ах -0,003 0,003 0,004 -0,007 0,000 -0,021
ан 0,046 -0,022 0,048 0,104 0,160 0,096
с '-'вепх
серия 3 серия 4 серия 5 серия 6 серия 7 серия 8
0:18:30 0:16:00 0:20:00 0:12:00 0:20:30 0:21:00
Восток У 6269,967 6269,966 6269,960 6269,942 6269,941 6269,931
Север X -1380,080 -1380,083 -1380,083 -1380,093 -1380,074 -1380,061
Отметка 81,211 81,228 81,230 81,091 81,111 81,321
Ошибки вектора:
о АВосток У 0,006 0,004 0,004 0,004 0,004 0,005
о АСевер X 0,008 0,006 0,005 0,008 0,007 0,006
о Превышение 0,045 0,030 0,026 0,037 0,028 0,047
Смещения:
ау -0,006 -0,005 0,001 0,001 0,020 0,030
ах 0,009 0,012 0,012 0,022 0,003 -0,010
ан -0,034 -0,051 -0,053 0,086 0,066 -0,144
Сводные результаты геодезических измерений различными методиками приведены в табл. 2. В табл. 2 колонки 11 и 12 (dY, мм) - это пересчитанные в систему координат моста (см. рис. 1 и 5) смещения точек ГНСС-измерений по оси Y. Сравнение смещений dY для центральной точки моста из геодезических измерений (колонка 9) и верхней и нижней точек ГНСС-измерений (колонки 11 и 12) показывает, что иногда смещение верхней точки ГНСС-измерений коррелирует со смещением средней точки, иногда смещение нижней точки коррелирует со смещением центральной точки. А иногда оба решения для точек ГНСС-измерений не совпадают с геодезическими измерениями.
Таблица 2
Усредненные смещения из геодезических и ГНСС-измерений
Номер серии Схема Время измерений Ниж точка няя ¡столб) Верхняя точка (столб) Средняя точка (Уц) ГНСС
начало конец dY, мм dZ, мм dY, мм dZ, мм dY, мм dZ, мм dY dY
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2 1Ун 12:07 12:30 + 15 9 + 18 -5 -13 5
3 ТУв 12:46 13:05 +20 9 +22 11 -15 9 -11 +3
Окончание табл. 2
Номер серии Схема Время измерений Ниж точка няя столб) Верхняя точка (столб) Средняя точка (Уц) ГНСС
начало конец йУ, мм мм йУ, мм й2, мм йУ, мм мм йУ йУ
4 Ув 13:09 13:25 -22 -11 -17 -1 -20 -6 -13 -5
5 Ун 13:35 13:55 -31 -1 -7 -20 -14 -5 -12 -7
0 14:30 17:00 Перерыв, (техники и движения не было)
6 У11н 17:15 17:45 + 19 -56 23 -115 + 12 -102 -22 + 17
7 У11в 17:59 18:20 +25 -130 +24 -61 +5 -107 -20 -18
8 0 19:20 19:40 0 -9 0 -5 +2 -7 +32 +25
Выводы
Анализ литературы по статическим испытаниям арочно-вантовых мостов показал, что использованная авторами методика совместных измерений электронными тахеометрами, лазерным сканером и ГНСС-приемниками была применена впервые.
Несмотря на то, что геодезические измерения при испытаниях моста выполнялись на подвижном основании, были получены достоверные результаты по высотному положению контрольных точек. Расхождения определения высот контрольных точек, полученных с точек стояния электронных тахеометров Т1 и Т2, не превышали 5 мм при проектных значениях деформаций (25-150 мм).
В проекте испытаний не требовалось определять смещения контрольных точек в плане (составляющая йУ), однако для точек, закрепленных по центральной осевой линии моста призмами 360°, достаточно достоверно определены и горизонтальные смещения. Расхождения в определении этих смещений геодезическими методами не превышали 8 мм. Совпадение со спутниковыми определениями координат этих же точек в 50 % случаев не превышает значений 2-7 мм, однако прямое сравнение этих результатов некорректно, так как геодезические измерения выполнялись на подвижном основании.
Эксперимент по применению спутниковых измерений в режиме постобработки при испытаниях арочно-вантового моста показал, что существенным ограничением этого метода являются срывы циклов и эффект многопутности, вызванные конструкцией моста. Для мостов такой конструкции необходимо изменить схему расположения приемников и организовать измерения в режиме реального времени.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СП 46.13330.2012. Мосты и трубы. - М., 2012.
2. Сырков А. В. Приемочные испытания внеклассного моста через Кольский залив в Мурманске // Транспорт Российской Федерации. - 2005. - № 1. - С. 46-47.
3. NauzikaKovacs,BalazsKovesdi, LaszloDuna, BenceTakacs. Test of the Rakoczi Danube Bridge in Budapest [Электронный ресурс] // Procedia Engineering. - 2016. - Vol. 156. -P. 191-198. - Режим доступа : https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.08.286.
4. World-record-breaking 343m-high // Reporter. The Magazine of Leica Geosystems. -No. 49. - P. 4-7.
5. Антонов П. Мост через пролив Босфор Восточный - русское чудо 21-го века // Reporter. Периодическое издание LeicaGeosystems. - № 63. - С. 12-13. - Русская версия.
6. Sedek M., Serwa A. Development of new system for detection of bridges construction defects using terrestrial laser remote sensing technology // The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences. - 2016. - No. 19. - Р. 275-283.
7. Jauregui D. V., White K. R. 11 - Bridge inspection using virtual reality and photogramme-try // Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering / edited by Gongkang Fu. Woodhead Publishing, Inspection and Monitoring Techniques for Bridges and Civil Structures, 2005. - P. 216-246. - https://doi.org/10.1533/9781845690953.216.
8. Ященко А. И., Евстафьев О. В., Крейненброк Дж. В. Мониторинг деформаций висячего моста с использованием технологий ГЛОНАСС/GPS // Геопрофи. - 2010. - № 6. - С. 15-19.
9. Федосеев Ю. Е. Егорченкова Е. А. Требования к геодезической информации при мониторинге деформационных процессов мостовых сооружений // Инженерные изыскания. -2010. - № 12. - с. 50-57.
10. Брынь М. Я., Никитчин А. А., Толстов Е. Г. Геодезический мониторинг объектов инфраструктуры железнодорожного транспорта спутниковыми методами // Транспорт Российской Федерации. - 2010. - № 4 (29). - С. 58-62.
11. Mosbeh R. Kaloop, Hui Lib. Sensitivity and analysis GPS signals based bridge damage using GPS observations and wavelet transform [Электронный ресурс] // Measurement. - 2011. -Vol. 44, Issue 5. - P. 927-937. - Режим доступа : https://doi.org/10.1016/ j.measurement. 2011.02.008.
12. Ting-Hua Yi, Hong-Nan Lia, Ming Gub. Experimental assessment of high-rate GPS receivers for deformation monitoring of bridge [Электронный ресурс] // Measurement. - 2013. -Vol. 46, Issue 1. - P. 420-432. - Режим доступа : https://doi.org/10.1016/j.measurement. 2012.07.018.
13. Mohamed T. Elnabwy, Mosbeh R. Kaloop, Emad Elbeltagi. Talkha steel highway bridge monitoring and movement identification using RTK-GPS technique [Электронный ресурс] // Measuremet. - 2013. - Vol. 46, Issue 10. - P. 4282-4292. - Режим доступа : https://doi.org/10.1016/ j.measurement.2013.08.014.
14. Fanis Moschas, Stathis Stiros. Measurement of the dynamic displacements and of the modal frequencies of a short-span pedestrian bridge using GPS and an accelerometer // Engineering Structures. - 2011. - Vol. 33, Issue 1. - P. 10-17. - Режим доступа : https://doi.org/10.1016/ j.engstruct.2010.09.013
15. Pasawat Tipyotha. Geodetic Monitoring Solutions for large infrastructure projects, An example from Cable-Stayed Bridge Health Monitoring in Korea // Proceedings MALAYSIA GEOSPATIAL FORUM 2012 «Geospatial Technology: Digital Impetus to Economic Transformation» (6-7 March 2012). - Holiday Inn Melaka, 2012.
16. Brown C. J., Roberts G. W., Meng X. Developments in the use of GPS for bridge monitoring // Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Bridge Engineering. - Sept. 2006. -P.117-119.
17. Roberts G. W., Meng X., Dodson A. H. The Use of Kinematic GPS and Triaxial Accel-erometers to Monitor the Deflections of Large Bridges // 10th International Symposium on Deformation Measurements «Deformation Measurements and Analysis» (March 2001). - Orange, California, USA, 2011. - P. 268-275.
18. Duff K., Hyzak M., Tucker D. Real time deformation monitoring with GPS: Capabilities and Limitations // SPIE: Smart Structuresand Materials. - March 1998. - P. 387-395.
19. Real-time bridge health-monitoring for management / E. Aktan, F. N. Catbas, M. Pervizpour, E. Kulcu, K. Grimmelsman, R. Barrish and X. Qin // Paper for 2nd Workshop on Advanced Technologies in Urban Earthquake Disaster Mitigation. - Kyoto, July 11-13, 2000.
20. Yamada H., Katsuchi H., Kitagawa M. Field Measurement of Wind Property at Ohnaruto Bridge and the Akashi Kaikyo Bridge // Proc. Of Workshop on Research and Monitoring of Long Span Bridges. - 2000. - P. 196-203.
21. Monitoring system of the Akashi Kaikyo Bridge / S. Kashima, S. Okano, M. Takeguchi, K. Mori // Proc. Of Workshop on Research and Monitoring of Long Span Bridges. - 2000. -P.119-126.
22. Геодезический мониторинг деформаций вантовых мостов на основе спутниковых технологий / М. Я. Брынь, Е. Г. Толстов, А. А. Никитчин, Б. Резник, А. И. Ященко, О. В. Евстафьев, В. А. Кучумов // Изв. Петербургского гос. ун-та путей сообщения. - 2009. -№ 2 (19). - С. 120-128.
23. Roberts G. W., Meng X., Dodson A. Integrating a Global Positioning System and accel-erometers to monitor deflection of bridges // Journal of Surveying Engineering. - 2004. -Vol. 130 (2). - P. 65-72.
Получено 04.07.2018
© В. А. Середович, А. В. Середович, А. В. Иванов, А. А. Шоломицкий, Е. К. Лагутина, 2018
COMBINED METHOD FOR DETERMINING
OF THE BUGHRIN BRIDGE DEFORMATIONS DURING ITS TESTS
Vladimir A. Seredovich
Novosibirsk State University of Architecture and Civil Engineering (Sibstrin), 113, Leningradskaya St., Novosibirsk, 630008, Russia, Ph. D., Professor, e-mail: v.seredovich@list.ru
Alexander V. Seredovich
Scientific Research Institute of Oil Gas "Neftegasproekt", 70, Mel'nikajte St., Tyumen, 625027, Russia, Ph. D., Head of the Laser Scanning Group, e-mail: seredovichav@nipingr.ru
Andrey V. Ivanov
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Engineering and Mining Geodesy, phone: (383)343-29-55, e-mail: geodata1000@gmail.com
Andrei A. Sholomitskii
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, D. Sc., Professor, Department of Engineering and Mining Geodesy, phone: (383)343-29-55, e-mail: sholomitskij@mail.ru
Elena K. Lagutina
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Engineering and Mining Geodesy, phone: (383)343-29-55, e-mail: e.k.lagutina@ssga.ru
Вестник CTyTuT, Tom 23, № 4, 2018
The article considers various methods of geodetic measurements for testing bridges. It shows the development of combined geodetic measurement method that includes geodetic measurements performed by robotic total stations and a laser scanner for points on a bridge bearing girder, the critical points of which were not available for direct geodetic measurements. The measurement data, after each load series, were transferred to the control center for processing and analysis. Despite the installation of total station on a movable base, the proposed method allowed determining with high accuracy the deformations of the roadway and the bearing beam in the vertical plane. The experiment with the use of satellite measurements showed the shortcomings of the applied measurement scheme and the greater dependence on satellite constellation location in relation to the screening bridge cable grid. Analysis of the literature on bridge tests showed that the technique used by the authors for joint measurements by robotic total stations, laser scanners and GNSS receivers was used for the first time.
Key words: bridge tests, deformation, geodetic measurements, laser scanning, satellite measurements, analysis.
REFERENCES
1. SP 46.13330.2012. (2012). Bridges and pipes. Moscow [in Russian].
2. Syrkov, A. V. (2005). Acceptance tests of a non-class bridge across the Kola Bay in Murmansk. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation], 1, 46-47 [in Russian].
3. Nauzika Kovacs, Balazs Kovesdi, Laszlo Duna, Bence Takacs. (2016). Test of the Rakoczi Danube Bridge in Budapest. Procedia Engineering, 156, 191-198. Retrieved from https://doi.org/10.10167j.proeng.2016.08.286
4. World-record-breaking 343 m-high. (n. d.). Reporter, The Magazine of Leica Geosystems, No. 49, 4-7.
5. Antonov, P. (n. d.). Bridge over the Bosphorus Strait East - Russian miracle of the 21st century. Reporter, The Magazine of Leica Geosystems, No. 63, 12-13 [in Russian].
6. Sedek, M., & Serwa, A. (2016). Development of new system for detection of bridges construction defects using terrestrial laser remote sensing technology. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 19, 275-283.
7. Jauregui, D. V., & White, K. R. (2005). 11- Bridge inspection using virtual reality and photogrammetry. In Woodhead Publishing Series in Civil and Structural Engineering. Fu. Gongkang (Ed.) (pp. 216-246). Woodhead Publishing, Inspection and Monitoring Techniques for Bridges and Civil Structures. Retrieved from https://doi.org/10.1533/9781845690953.216.
8. Yashchenko, A. I., Evstafev, O. V., & Kreynenbrok, Dzh. V. (2010). Monitoring of deformation of a suspension bridge using GLONASS / GPS technology. Geoprofi [Geoprofi], 6, 15-19 [in Russian].
9. Fedoseev, Yu. E., & Egorchenkova, E. A. (2010). Requirements for geodesic information when monitoring deformation processes of bridge structures. Inzhenernye izyskaniya [Engineering Surveys], 12, 50-57 [in Russian].
10. Bryn, M. Ya., Nikitchin, A. A., & Tolstov, E. G. (2010). Geodesic monitoring of infrastructure of railway transport using satellite methods. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation], 4(29), 58-62 [in Russian].
11. Mosbeh R. Kaloop, & Hui Lib. (2011). Sensitivity and analysis GPS signals based bridge damage using GPS observations and wavelet transform. Measurement, 44(5), 927-937. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2011.02.008.
12. Ting-Hua Yi, Hong-Nan Lia, & Ming Gub. (2013). Experimental assessment of high-rate GPS receivers for deformation monitoring of bridge. Measurement, 46(1), 420-432. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2012.07.018.
13. Mohamed T. Elnabwy, Mosbeh R. Kaloop, & Emad Elbeltagi. (2013). Talkha steel highway bridge monitoring and movement identification using RTK-GPS technique. Measuremet, 46(10), 4282-4292. https://doi.org/10.10167j.measurement.2013.08.014.
14. Fanis Moschas, & Stathis Stiros. (2011). Measurement of the dynamic displacements and of the modal frequencies of a short-span pedestrian bridge using GPS and an accelerometer. Engineering Structures, 33(1), 10-17. https://doi.org/10.10167j.engstruct.2010.09.013.
15. Pasawat Tipyotha (2012). Geodetic Monitoring Solutions for large infrastructure projects, An example from Cable-Stayed Bridge Health Monitoring in Korea. In Proceedings Malaysia Geo-spatial Forum 2012: Geospatial Technology: Digital Impetus to Economic Transformation, 6-7 March 2012. Holiday Inn Melaka.
16. Brown, C. J., Roberts, G. W., & Meng, X. (2006). Developments in the use of GPS for bridge monitoring. Proceedings of the Institution of Civil Engineers: Bridge Engineering (pp. 117-119).
17. Roberts, G. W., Meng, X., & Dodson, A. H. (2001). The Use of Kinematic GPS and Triaxial Accelerometers to Monitor the Deflections of Large Bridges. In 10th International Symposium on Deformation Measurements: Deformation Measurements and Analysis, March 2001 (pp. 268-275). Orange, California, USA.
18. Duff, K., Hyzak, M., & Tucker, D. (1998). Real time deformation monitoring with GPS: Capabilities and Limitations. In SPIE: Smart StructuresandMaterials, March 1998 (pp. 387-395).
19. Aktan, E., Catbas, F. N., Pervizpour, M., Kulcu, E., Grimmelsman, K., Barrish, R., & Qin, X. (2000). Real -time bridge health-monitoring for management. Paper for 2nd Workshop on Advanced Technologies in Urban Earthquake Disaster Mitigation, Kyoto, July 11-13, 2000.
20. Yamada, H., Katsuchi, H., & Kitagawa, M. (2000). Field Measurement of Wind Property at Ohnaruto Bridge and the Akashi Kaikyo Bridge. Proceedings of Workshop on Research and Monitoring o f Long Span Bridges (pp. 196-203).
21. Kashima, S., Okano, S., Takeguchi M., & Mori, K. (2000). Monitoring system of the Akashi Kaikyo Bridge. Proceedings of Workshop on Research and Monitoring of Long Span Bridges (pp. 119-126).
22. Bryn, M. Ya., Tolstov, E. G., Nikitchin, A. A., Reznik, B., Yaschenko, A. I., Evstafyev, O. V., & Kuchumov, V. A. (2009). Geodetic monitoring of cable-stayed bridge deformations based on satellite technology. Izvestiya Peterburgskogo universiteta putej soobshcheniya [Proceedings of Petersburg Transport University], 2(19), 120-128 [in Russian].
23. Roberts, G. W., Meng, X., & Dodson, A. (2004). Integrating a Global Positioning System and accelerometers to monitor deflection of bridges. Journal of Surveying Engineering, 130(2), 65-72.
Received 04.07.2018
© V. A. Seredovich, A. V. Seredovich, A. V. Ivanov, A. A. Sholomitskii, E. K. Lagutina, 2018
