高频GNSS高楼结构振动动态监测试验Experiment on structural vibration monitoring of tall building by high-rate GNSS
徐克科,伍吉仓
摘要(Abstract)：
文章通过1HZ GNSS连续观测,设计了高楼结构振动动态监测试验方案:对连续多天观测数据进行了动态单历元解算;根据不同时段可视卫星的平均轨道周期,利用改进的恒星日滤波,减弱了多路径效应;在分析位移时间序列频谱的基础上,结合不同信号的时频特性,进行了高频滤波去噪;最后,成功提取了真实的高楼结构振动时间序列。研究结果表明,多天提取序列趋势一致,精度相当;每天位移时间序列变化较大的时段与地铁的运营时段相吻合;在有效消除多路径效应和随机噪声后,GNSS单历元监测高楼结构振动的精度为:水平方向±2mm,垂直方向±4mm。
关键词(KeyWords)： 高频GNSS;多路径效应;恒星日滤波;频谱分析
基金项目(Foundation): 国家973计划项目(2013CB733304);; 国家自然科学基金(41174024);; 河南省教育厅自然科学基金(12A420001);; 河南理工大学青年基金(Q2012-32A)
作者(Author): 徐克科,伍吉仓
DOI: 10.16251/j.cnki.1009-2307.2014.07.010
参考文献(References)：
- [1]张相廷.工程结构风荷载理论和抗风计算手册[M].上海:同济大学出版社,1990:34-42.
- [2]陶庭叶,高飞,吴兆福,龙四春.利用高斯平滑法提取GNSS观测序列中的结构振动监测信号[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2010,33(1):106-109.
- [3]曹冲.全球导航卫星系统体系化发展趋势探讨[J].导航定位学报,2013(1).
- [4]万玮,陈秀万,李国平,曾开祥.GNSS-R遥感国内外研究进展[J].遥感信息,2012,27(3):112-119.
- [5]宁津生,姚宜斌,张小红.全球导航卫星系统发展综述[J].导航定位学报,2013,1(1):3-8.
- [6]Celebi M,Sanli A.GNSS in pioneering dynamic monitoring of long-period structures[J].Earthquake Spectra,2002,18(1):47-61.
- [7]Tamura Y,Matsui M,Pagnini L C,et al.Measurement of wind-induced response of buildings using RTKGNSS[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2002,90(12):1783-1793.
- [8]Kashima S,Yanaka Y,Suzuki S,et al.Monitoring the Akashi Kaikyo bridge:first experiences[J].Structural engineering international,2001,11(2):120-123.
- [9]Nickitopoulou A,Protopsalti K,Stiros S.Monitoring dynamic and quasi-static deformations of large flexible engineering structures with GNSS:Accuracy,limitations and promises[J].Engineering Structures,2006,28(10):1471-1482.
- [10]钱稼如,过静琚,陈志鹏.地王大厦动力特性及大风时楼顶位移和加速度实测研究[J].土木工程学报,1998,31(6):30-39.
- [11]黄丁发,丁晓利,陈永奇,龚涛,熊永良.GNSS多路径效应影响与结构振动的小波滤波筛分研究[J].测绘学报,2001,30(1):36-41.
- [12]黄声享.GNSS动态监测中多路径效应的规律性研究[J].武汉大学学报·信息科学版,2005,30(10):877-880.
- [13]黄声享,刘经南,响林.小波分析在高层建筑动态监测中的应用[J].测绘学报,2003,32(2):153-157.
- [14]伍吉仓,孙亚峰,刘朝功.连续GNSS站坐标序列共性误差的提取与形变分析[J].大地测量与地球动力学,2008,28(4):97-101.
- [15]殷海涛,甘卫军,肖根如.恒星日滤波的修正以及对高频GNSS定位的影响研究[J].武汉大学学报·信息科学版,2011,36(5):609-611,616.
- [16]Choi K,Bilich A,Larson K M,et al.Modified sidereal filtering:Implications for high-rate GPS positioning[J].Geophysical Research Letters,2004,31(22):1-4.
- [17]Schwahn W,Shne W.Modified Sidereal Filtering-Tool for the Analysis of High-Rate GNSS Coordinate Time Series[M]//Geodetic Reference Frames.Springer Berlin Heidelberg,2009:219-224.
- [18]王解先,连丽珍,沈云中.奇异谱分析在GNSS站坐标监测序列分析中的应用[J].同济大学学报(自然科学版),2013,41(2):282-287.
- [19]Lovse J W,Teskey W F,Lachape Ue G,et al.Dynamic deformation monitoring of tall structures using GPS technology[J].Journal of Surveying Engineering,1995,121(1):35-40.
- [20]Breuer P,Chmielewski T,Górski P,et al.Application of GNSS technology to measurements of displacements of high-rise structures due to weak winds[J].Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics,2002,90(3):223-230.
- [21]徐克科,王文甫,伍吉仓.联合GPS、InSAR建立同震地表三维位移场.大地测量与地球动力学,2014,34(1):15-18.
- [22]曲经建,夏禾,曾攀.轨道交通系统对周围建筑物的振动影响[C]//计算机在土木工程中的应用:第十届全国工程设计计算机应用学术会议论文集,2000.