Transcript Pozemní radarová interferometrie * vyu*ití k ur*ování svislých pr*hyb

Ústav teorie informace a automatizace AV ČR, v.v.i.
Pod Vodárenskou věží 4, 182 08, Praha 8
Superpřesné určování svislých průhybů
mostních konstrukcí metodou pozemní
radarové interferometrie
Ing. Milan Talich, Ph.D.
Setkání geodetů 2013, 6. až 8. června 2013, hotel Akademie - Naháč
Základní principy
radarové interferometrie
Princip určování průhybů mostů
d=dp·R/h
Veškeré posuny jsou měřeny ve směru záměry
a přepočteny na svislé průhyby
Pozemní interferometrický radar
IBIS-FS
Výrobce: Ingegneria Dei Sistemi S.p.A., Itálie
Zastoupení v ČR: Geodézie Ledeč nad
Sázavou s.r.o.
• frekvenční pásmo 17.1 až 17.3 GHz (Ku)
• dosah až 500m
• směrodatná odchylka určených poklesů
0,01 až 0,5mm
• frekvence vyhodnocených dat až 100 Hz
(100 hodnot za sekundu)
• délková rozlišovací schopnost neboli min.
vzdálenost mezi sledovanými body ve
směru záměry je 0,75m
Ověření přesnosti určování posunů
Metodou komparace = porovnáním s geodetickým
určením změn délky (měření dvěma nezávislými
metodami v nepříznivých polních podmínkách):
• radarové interferometrické měření změn délky
testovací základny 39 m dlouhé
• geodetické určení délky téže testovací základny
dálkoměrem totální stanice SOKKIA NET1AX
• speciální mikrometrické zařízení k vynucení posunů
o známých velikostech
• cíleno na kovový koutový odražeč pro radar a
skleněný odrazný hranol pro dálkoměr
• oba pevně spojeny a společně připevněny k
mikrometrickému šroubu
• rozlišovací schopnost mikrometrického šroubu je
0.01 mm
Ověření přesnosti určování posunů
Pohled na místo komparace ve směru záměry
Ověření přesnosti určování posunů
SOKKIA NET1AX
radar IBIS-S
Grafy posunů o velikosti 1mm měřených totální stanicí a radarem
Ověření přesnosti určování posunů
SOKKIA NET1AX
radar IBIS-S
Grafy posunů o velikosti 0,5mm měřených totální stanicí a radarem
Ověření přesnosti určování posunů
SOKKIA NET1AX
radar IBIS-S
Grafy posunů o velikosti 0,1mm měřených totální stanicí a radarem
Ověření přesnosti určování posunů
Vnitřní šum radaru v klidové fázi v polních podmínkách = cca 0,005mm
Metody sledování posunů
radarovou interferometrií
Dynamické sledování:
• Obvykle krátkodobé sledování (cca 1 hodina) s vysokou frekvencí až 100 Hz
(100 údajů za sekundu)
• využíváno u většiny aplikací IBIS-FS kde se očekávají rychlé změny polohy
sledovaného objektu
Statické sledování:
• dlouhodobé sledování s nízkou frekvencí od 0,5 Hz (od 1 údaj za 2
sekundy)
• využití v případech kde se očekávají pomalé (dlouhodobé) změny polohy
sledovaného objektu
Výhody radarové interferometrie
• bezkontaktní metoda sledování dálkovým přístupem,
• rychlá a jednoduchá instalace a měření,
• vysoká přesnost (až 0,01mm) a vysoká frekvence (až 100 Hz),
• současné přímé sledování velkého počtu bodů - celého
mostu, nebo jeho vybrané části (závisí na rozměrech mostu)
• kontinuální sledování a sběr dat o dynamickém přetvoření celého
objektu (sledování rizikových objektů apod.),
• v reálném čase, za běžného provozu nebo při kontrolním
měření a při extrémním zatížení - zátěžové zkoušky
Způsob sledování mostů
Schéma současného sledování celého mostu nebo jeho vybrané části
Příklad umístění radaru pod mostem
Kovové mosty – přirozené odražeče
Betonové mosty – koutové odražeče
Zkouška uchycení koutového odražeče
na betonovém mostě
Svislé pohyby odražeče v klidové fázi
Zkouška uchycení koutového odražeče
na betonovém mostě
Svislé pohyby odražeče vyvolané
bušením na konec nosné tyče
dlouhé cca 0,5 m
Výsledky
• hodnoty a grafy vývoje poklesů u všech sledovaných
bodů v průběhu celého měření s přesností až 0,01 mm
• detailní vyhodnocení vybraných poklesů při průjezdu
vozidel
• frekvenční analýza (periodogram) – určení rezonančních
frekvencí konstrukce (v rozsahu až do 50 Hz)
• různé druhy vizualizací a animací dynamických změn
• podrobná data pro následné vyhodnocení statikem
Železniční most Rataje nad Sázavou
Poklesy u vybraných sledovaných bodů
Silniční betonový most
na silnici I/19 u Pelhřimova
Svislé pohyby během 10 min měření
Svislé pohyby koutových odražečů č. 1,2,6 a 3
Detailní vyhodnocení max. poklesů
Svislé pohyby koutových odražečů č. 1,2,6 a 3 v čase 170 až 200s
Frekvenční analýza
Periodogram svislých pohybů v čase 188 až 200s
Zátěžové
zkoušky
Vizualizace výsledků
Závěr
V praxi lze využít principů pozemní radarové interferometrie k:
• bezkontaktnímu určování svislých průhybů mostních konstrukcí s
přesností až 0,01 mm v reálném čase,
• v reálném čase zachytit kmitání sledovaného objektu s frekvencí až
50 Hz a následnou frekvenční analýzou určit hlavní frekvence
kmitání,
• průhyby lze určovat najednou na více místech objektu, například v
případě mostní konstrukce na bodech rozmístěných na mostovce ve
vzdálenostech po jednom či více metrech,
• to umožňuje získat jak celkovou tak i podrobnou informaci o
chování konstrukce při jejím dynamickém zatížení a sledovat tím
vliv průjezdů ať už jednotlivých vozidel či jejich skupin.
Ústav teorie informace a automatizace AV ČR, v.v.i.
Geodézie Ledeč nad Sázavou s.r.o.
Tento příspěvek byl podpořen projektem:
„Výzkum možností pozemního InSAR pro určování deformací
rizikových objektů a lokalit“
č. FR-TI4/436 v programu TIP Ministerstva průmyslu a obchodu ČR.
Příjemce podpory:
Ústav teorie informace a automatizace AV ČR, v.v.i.
Další účastník řešení: Geodézie Ledeč nad Sázavou, s.r.o.
Kontaktní osoba:
Ing. Milan Talich, Ph.D.,
tel: 603 942 104,
e-mail: [email protected]
V prezentaci byly použity materiály a výsledky měření firem Geodézie
Ledeč n/S s.r.o. a IDS S.p.A.
Děkuji za pozornost