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论 文 集（结构分析与实验研究）四、新建混凝土结构耐久性监测系统的应用
为了实时判断脱钝前锋面的深度，需要定时测定多项电学参数，如电流、电位差、极化电阻、电解质电 阻以及钢筋所在部位的温度、湿度等。测量的时间间隔一般控制在每年1~3次，当然还可以利用电脑进 行实时巡测，不过这并非必要，因为脱钝前锋面的发展速度毕竞是缓慢的，它短期内的试验数据的波动对 数学推算不起决定性作用。 试验表明，温湿度对电学参数的影响是显著的，因此需要对电学参数进行校正。进一步还要测定不 同钢筋段（探头）之间的阻抗，并以此推算混凝土的含水量。然后可以根据通过相应试验室试验建立的数 学模型推算脱钝面的推进速度。 为了测定参数专门研制的手提数据采集系统（图7），操作简单，参数存储位达7000条，面且存储的数 据还可以通过USB接口或PS2串行接口与微电脑交换，所有数据可在微电脑使用专门软件进行处理。到 目前为止，工程实测结果显示，测试数据与实验室研究数据非常吻合。但由于这种测定是长期的，其周期 将达几十年，必要时甚至达百年，因此完整的全寿命的实测成果要等若干年后才能陆续公开发表
男7 提数据果集系锁
活动室方案施工组织设计方案州滨公泓大桥洗藏土站构树久
根据杭州湾大桥跨海大桥建设的实际需求，耐久性监测系统平台的建立拟基于下列逐一紧后的 PERT之逻辑循环路线： （1）充分考虑本地混凝土原材料和环境的特殊性，结合实际混凝土材料组成、结构形式、施工水平以 及所处的实测环境，建立该跨海大桥混凝土结构耐久性系统分析数据库系统。 （2）使用同种材料，模拟实际环境，利用试验室测试数据，建立可靠的钢筋腐蚀电学参数和输出信号 变化判据，集成钢筋脱钝对比传感元件。 （3）编制测量数据管理、钢筋腐蚀风险评估和结构使用寿命推算程序。 经过多次方案及技术论证，决定在全桥选择若干个典型截面（图8）布置测点，即南引桥滩涂区，南引 桥（观光平台北侧），南航道桥索塔，中引桥（高墩），北航道桥索塔，北引桥。每个截面布置若干测点 （图9）.共48套梯形阳极系统
随着技术规范的更新换代.高性能混凝土技术的发展，一般环境的混凝土结构的耐久性保障已经不 题，但对于严酷环境如海洋环境中的混凝土结构，特别对于有较长寿命要求的重大基础设施，目前尚 多的把握达到设计要求的使用年限。 工程经验表明，对混凝土结构耐久性进行无损监测，然后及时进行“耐久性再设计”是目前不可替代 计措施，同时作为多重保护系统，可为将来可能需要的腐蚀防护或修复腐蚀措施的科学决策提供依 对于无法或难以检查或抵达的结构，如海洋中的桩基、海底隧道的外衬，无损监测系统更是无法替
代，监测系统提拱的数据可为工程寿命提供判据
杭州湾跨海大桥高精度GPS高程
肖根旺许提多朱顺生 （杭州湾大桥工程指挥部）
摘要根据对杭州湾跨海测区高程异常值数据的理论分析，提出了一种过渡曲面高程拟合法，并 制订出海中GPS高程的施测方案，使海中GPS高程的精度满足控制桥墩承台面高程的要求，为跨海工程 GP高程的应用提供参考。 关键词高程异常值过渡曲面拟合法GPS高程大地水准面
杭州湾跨海大桥高精度CPS高程在海中桥墩承台面施工高程控制的应用研究
1.GPS大地高与GPS高程的关系
、GPS高程误差及传播规律
上式中是似大地水准面到椭球体面的差距称之为 椭球体面 高程异常值，它和地球的质量分布有关，要精确求得测点 的值不是一件容易的事。 图1大地高与正常高 在常规测量中高精度的高程值可以用水准测量的方法获得，称之为水准高程，在现代测量中高精度 的大地高可以通过CPS静态观测和高精度的平面坐标同时获得，如果高精度的值可以求得，通过式（1） 求得的高程称为CPS高程（用符号h。表示）可以用来代替水准测量高程。 求高精度的值方法很多，工程应用的一般是拟合法，它要求在待测点的周围布测一定密度且分布 合理的水准点，在其上进行静态CPS观测以求得这些点的大地高称这些点为高程公共点，用高程公共点 的值内插待测点的值，它的准确程度很大程度上取决于高程公共点的密度和合理的分布。在陆地上 高密度高程公共点的布测，会使高精度GPS高程在工程中的应用失去价值。在杭州湾如果能找到一种拟 合法，仅仅利用两岸有一定分布密度的高程公共点，高精度内插出海中的高程异常值，它的应用价值不仅 在杭州湾大桥的建设中，且为同类型大型跨海工程的应用提供一个样板。
2.GPS高程精度预估
m.=±√m²+m²
上式中.m是CPS高程中误差、m是CPS测定大地高的中误差、mc是用拟合法内插的待定点高程 异常值的中误差。一般的基线网由于起算点的GPS点位精度不高，难以得到待测点高精度的大地高，但 杭州湾大桥GPS控制网起算点已与IGS站联测有很高的GPS点位坐标，并且有很高的大地高差测量精 度，因此待定点相对于起算点的大地高精度可以做到优于10mmm：的拟合精度主要受到下列因素综合影 响：公共点水准高程测量精度；公共点分布密度和均匀性；拟合采用的数学模型；测区的地形等。地形起 伏大，值相对变化大，相对拟合趋势曲面的摆动也就大，即便考虑了地形影响的改正也难得到高精度的 值；地势平坦测区内的变化有一定的规律性，值相对于拟合趋势曲面的摆动小就有可能拟合出高 精度的值：杭州湾大桥测区地形平坦，根据分析在测区内值的变化有较强的规律性，这为在海中拟 合出高精度的值提供了有利的客观条件。
3.CPS高程误差传播的特点
测点CPS高程的误差相互之间是独立的、均匀的、不随距离而积累，相对于起算点的误差和距离的远 近没有很强的相关性；水准高程的误差是由起算点开始一站一站累积的，和距离起算点的远近有很强的 相关性。因此在远离海岸的海中GPS高程传递比水准高程更为优越，而短距离的高程传递水准测量比 IS高程优越。在海中施工高程控制中可以让这两种优势互补，为此，在海中一定距离布测GPS高程点 作为高程控制点，在GPS高程点的周围用常规高程测量方法测定高程以满足海中桥墩承台面施工高程控
杭州湾跨海大桥高精度GIS高程在海中桥墩承台面施工高程控制的应用研究
制的需要 由公共点已知的高程异常值内插待测点的值方法很多，工程上常用的有多项式拟合法、样条拟合 法，曲面拟合法等杭州湾大桥测区地势平坦采用多项式曲面拟合法较为合适，但直接用多项式卡拟合大地 水准面不如先寻求一个过渡曲面，然后用多项式曲面拟合法求点到过渡曲面的异常改正6，而过渡出面到 大地水准面的异常值，可用一个数学模型来计算。下文的实例将证明这样所求的精度更好。
设点的与平面坐标x，y有以下函数关系： =f（x，y）+e
设点的与平面坐标x，y有以下函数关系：
三、直接多项式曲面拟合法及其试
式中fx，y）是中的趋势值，即多项式拟合曲面上的值用.表示，e为大地水准面相对拟合曲 距如图2所示，则
h.为GPS高程，是P点到拟合曲面的距离。E是误差。可见要提高GPS高程的精度，只有提高拟合 曲面与大地水准面的密切程度，大地水准面越光滑，去拟合它的模型误差就越小，也就越小，h。精度就 越高。 图2中的F点是大地水准面的趋势变化点，如果用CF区的拟合结果外推FE区的高程异常值将发 生异变，误差e徒增，所得结果显然不可信。
f(x，y)=ag+ax+a2y+ax²+ay²+asx）
利用高程公共点的值在e²=min的条件下，求出a，α，a2，α3，a4，as等6个拟合参数并通过相 关指数检验，然后将待测点的平面坐标x，y以及6个参数代人式（5)可求得待测点的.值和GPS高程： 以下举三个直接拟合法的试验实例，试验将高程公共点分为两组，用来计算参数的点称为公共点，用来检 查的点称检核点
1.多项式曲面拟合法试验
用南岸区11个高程公共点求拟合参数。 （1）内插南岸区的9个检核点列于表1。
（2）外推北岸区的17个检核点列于表1。
I1结构分析与试验研究
南岸内插和外推检核表
由表1的结果可以看出： ①外推的精度将大大降低。 ②杭州湾大桥桥位区，大地水准面中波趋势变化点约在北岸离岸5km处。 ③南岸、海湾及北岸5km内大地水准面的变化趋势基本一致，这为高精度内插海湾GPS高程提供了 客观条件
2.多项式曲面拟合法试验二
去掉北岸5km外的高程公共点，用南、北岸19个高程公共点，求拟合参数，内插南北岸15个点相 表2
注：h。的中误差2.0cm，最人差值4.3cm
杭州湾跨海大桥高精度（高程在海中桥墩承台面施 高程控制的应用研究
由以上试验结果可以看出： 在杭州湾大桥桥位区，用19个南、北岸高程公共点求拟合参数，用直接多项式曲面拟合法内指 岸15个检核点的值，其中误差约2.0cm，大于2倍中误的值只有一个，取显著水平0.05，经检验 为异常点
四，过渡曲面的拟合方法及其试验
2.过渡曲面拟合法实验一
11结构分析与试验研究
111结构分析与试验研究
由以上试验结果可以得出以下结论： （1)用三种过渡曲面其GPS高程的内符合精度基本相等，并且在一定程度上反映了大地水准面相对 于拟合趋势面的摆动，可见两岸高程异常值相对趋势面的摆幅应不会超过2.0cm，海中大地水准面更为 平坦，因此也不会大于2.0cm (2）在杭州湾地区，过渡曲面选用A、B或椭球体面，拟合结果差别不大。 (3)过渡曲面拟合法，CPS高程的中误差平均1.7cm比直接拟合法精度高。 (4)在杭州湾测区，由于地势极为平坦，用三种过渡曲面内插待测点的GPS高程，其中误差基本一致， 因此可以选择椭球体面作为过渡曲面，用约束后的大地高代替h西安尚天建筑施工组织设计方案，而约束平差后大地高的精度一般为 8mm比约束平差后h的精度高得多，所求的GPS高程精度也稍好。
3.过渡曲面拟合法实验二
椭球体面作为过渡曲面GPS高程统计表
杭州湾跨海大桥高精度GPS高程在海中桥墩承台面施工高程控制的应用研实
五、海中GPS高程施测方法一及其精度分析
由以上试验结果，可以总结出海中没有任何高程公共点的情况下，求高精度GPS高程的方法：先在离 南、北海岸9km左右分别设置B、D两平台，并按下列步骤进行海中CPS高程测量。
施工方案（包含各种建筑类型施工方案）2.D、B平台GPS高程精度分析