Precyzyjne pomiary drgań budowli przy użyciu naziemnego radaru interferometrycznego

Monitoring długotrwałych przemieszczeń i odkształceń obiektów inżynierskich jest jednym z podstawowych zagadnień geodezji inżynieryjnej. Jednakże obiekty o wydłużonym kształcie są dodatkowo narażone na występowanie ruchów szybkozmiennych, powodowanych czynnikami atmosferycznymi, sejsmicznymi i wynikającymi z eksploatacji. Szczególnie podatne na drgania są kominy, maszty i wieże oraz przęsła i pylony mostów, zwłaszcza wiszących. Specyfika pomiaru wibracji polega na zapewnieniu odpowiedniej częstotliwości rejestracji danych, dlatego klasyczne techniki geodezyjne, wykorzystywane do pomiaru powolnych ruchów, nie znajdują zastosowania w pomiarze drgań. Ponadto, badanie kinematyki obiektu powinno cechować się wysoką dokładnością oraz możliwością uzyskania obrazu zjawiska dla całego obiektu. Rozwój nowych technologii pozwala coraz lepiej prowadzić badania dynamiki konstrukcji inżynierskich. Duże możliwości posiada naziemny radar interferometryczny, innowacyjne urządzenie, działające w oparciu o technikę skokowej modulacji częstotliwości fali oraz interferometrii mikrofalowej. Dokładność pomiaru przemieszczeń względnych przy użyciu radaru osiąga niespotykane dotychczas wartości. Dodatkowo wysoka częstotliwość rejestracji oraz duży zasięg pomiaru pozwalają zaliczyć to urządzenie do najlepszych narzędzi monitorujących drgania. Artykuł przedstawia wyniki pierwszych w Polsce pomiarów drgań, wykonanych przy użyciu naziemnego radaru interferometrycznego IBIS, będącego własnością Wydziału Geodezji Górniczej i Inżynierii Środowiska AGH w Krakowie. Uzyskane rezultaty potwierdzają efektywność omawianej technologii w monitoringu drgań. Testy wykonano na kilku obiektach mostowych oraz wieżowych.

Monitoring of long-term displacements and deformations of engineering objects is one of the main problems of engineering surveying. However, objects of a slender shape are additionally exposed to fast-variable movements, caused by atmospheric, seismic and operation factors. Particularly susceptible to vibration are chimneys, masts and towers, and also spans and pylons of bridges, especially of suspension bridges. The specificity of vibration measurement is to ensure the appropriate frequency of recording data. Hence, classical surveying techniques used to measure slow movements are not applied to vibration measurement. In addition, the kinematics tests should be performed with a high accuracy and should enable obtaining the whole object deformation image. The development of new technologies makes it possible to better investigate engineering structures dynamics. It is the ground-based interferometric radar, an innovative device, operating on the basis of the stepped-frequency continuous wave modulation technique and the microwave interferometry that has a great potential as regards that investigation. The measurement accuracy of relative movements with the use of the radar amounts to unprecedented values. Moreover, high frequency of recording and a large range of measurement allow classifying this device among the best vibration monitoring tools. The article presents results of the first vibration measurements made in Poland using the IBIS ground-based interferometric radar, owned by the Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering of AGH University of Science and Technology. The effectiveness of the discussed technology in vibration monitoring is confirmed by the obtained results. Tests were performed on several bridge and tower structures.