第七章 工程建筑物变形监测3

1、第七章第七章 工程建筑物变形监测工程建筑物变形监测 朱宝训朱宝训 测量与国土信息系测量与国土信息系 第一节 概述 第二节 变形监测的周期及其精度要求 第三节 常用变形监测仪器简介 第四节 高程控制网的建立及沉降监测 第五节 变形监测平面控制网的建立 第六节 位移监测方法 第七节 水平变形测量设备 第八节 倾斜观测 第九节 挠度观测与裂缝观测 第十节 日照和风振变形监测 第十一节 变形监测实例 一、各种对中设备的误差分析 二、觇标的选用 三、观测墩 对中误差对测角影响 ACB设C为测站，应测得； 因对中误差的影响使测站偏心于 C 点，实测 BCA 。设偏心距 eCC，则测角误差为： 21 设AC

2、a, BC=b, 21 因为 a e 1 1 sin ， b e 2 2 sin 所以 ) sinsin ( 21 21 ba e （1）观测的视觉误差； （2）对中机构本身的误差； （3）风力的影响； （4）观测过程中脚架的扭转等。 锤球对中误差可达13mm，不言而喻，各种 建筑物的变形测量无法接受这样大的对中误差。为 了将误差限制在1mm范围以内的目的，首先要把 对中误差限制在最小范围内。 1.锤球对中法 对中杆的对中精度取决于圆水准器的灵 敏度。圆水准器的灵敏度一般为（8“ 6）/2mm，设对中杆圆水准器的误差 为3，若对中杆的高度为1.2m，由此 而引起的对中误差 。 所以，对中杆的对

3、中误差虽比锤球线法 小一些，但因气泡制造工艺比较粗糙， 无法克服脚架扭曲误差影响等，也不能 满足变形测量的需要。 2. 对中杆对中法 mme18343/10002 . 13 光学对中器的对中误差取决于仪器照准部上 部的管水准器的灵敏度。水准器的灵敏度一 般为（20“30”）/2mm，如果水准器的 灵敏度为20“，仪器高为1.2m， 则 。如果在考 虑光学对中器的目估误差以及脚架的扭转误 差，则总误差仍将达到（0.30.5）mm， 因此用光学对中法并不是最佳对中法。 3光学对中法 mme1 . 0206265/10002 . 102 4强制对中法 （1）支承托架式强制对中器 该对中器的对中误差取

4、决于底板中心螺旋孔的工艺 精度，精密者误差为（0.10.2）mm，粗糙者可达 1.0mm。支承托架露出部分不宜过高，否则易变形， 影响精度。 此法对中误差在0.3mm左右。 （2）三点式强制对中器 （3）旋进式强制对中器 在制造观测墩时，将铜头埋于墩的顶部，墩顶端平面平滑，点中心 露出的螺杆长度适宜。观测时，只需将经纬仪基座拧在露出的点中 心上即可。实践证明旋进式强制对中器的误差很小，可忽略不计。 （1）如图所示的觇标图案：图形简单， 几何中心轴明显；标志宽度不一，便于 在不同视线长度时使用；可用双丝照准， 在有利条件下也可用单丝照准。 （2）从外业观测实践可知，保证有 足够的反差，使觇标的标

5、心界线明晰， 是保证观测精度的重要条件。从人眼的 感光灵敏度来说，采用黄绿色觇标为佳。 （3）为保证足够的精度，觇标必须有足够的亮度。 （4）觇标宽度要适中。 （1）各类标墩的底板必须埋设在最大冻土层以下 0.5m处，有条件时最好直接浇注在基岩上，以 确保稳定； （2）如果采用混凝土观测墩必须适当配置钢筋； （3）为了避免折光的影响，观测墩高度需要大于 0.8m，且远离建筑物； （4）预埋仪器和觇标通用的强制对中器； （5）严格掌握施工质量。 测定建筑物的倾斜有两类 方法： 一类是直接测定建筑物的 倾斜。 另一类是通过测量建筑物 基础相对沉陷的方法来计 算建筑物的倾斜。 h a tgi h a

6、 tgi （1）经纬仪投影法 经纬仪先在A点观测烟囱底部和 顶部相切两方向的值，取平均值 得a1、b1即为通过烟囱底部和顶 部中心的方向值。同样再在B点 观测，得a2、b2。若a1 b1 ， a2 b2 ，则表示烟囱的上下中 心不在同一铅垂线上，即烟囱有 倾斜。计算出a= a1b1 ， b= a2 b2 ，并从M1、M2 分别测站到烟囱外皮的距离D1、 D2，则计算偏移量e1、e2： （2）测水平角的方法 )( )( RD b e RD a e BB AA 22 BA eee B A e e arctan 方位角： 烟囱总的偏移量e为： 偏移量 垂准线的建立，可以利用悬吊垂 球，也可以利用铅垂

7、仪(或称垂准 仪)。 利用垂球时，是在高处的某点悬 挂垂球，垂球线的长度应使垂球尖 端刚刚不与底部接触，用尺子量出 垂球尖至高处该点在底部的理论投 影位置的距离，即为高处该点的水 平位移值。 铅垂仪的构造如图所示，当仪器整 平后，即形成一条铅垂视线。如果 在目镜处加装一个激光器，则形成 一条铅垂的可见光束，称为激光铅 垂线。 （4）垂准线法 （1）水准测量方法。 （2）液体静力水准测量方法。 （3）气泡式倾斜仪 气泡式倾斜仪适用于观测较大的倾斜角或量测局 部地区的变形，例如测定设备基础和平台的倾斜。 所谓挠度，是指建(构)筑物或其构件在水平方向或竖直方向上 的弯曲值。 （1）建筑物基础挠度计算

8、。 一、挠度观测 )()( AC BA A ABe ss LL L ssF 挠度观测方法： 水准测量、 前方交会法 极坐标法 垂线法 挠度计、 位移传感器 （1）裂缝产生的原因。裂缝产生的原因。 地基处理不当、不均匀沉降；地表和建筑物相对滑动；设计 问题，导致局部出现过大的拉应力；混凝土中浇灌或养护的 问题，水温、气温或其它问题。 （2）观测内容观测内容 。 裂缝分布位置、走向、长度、宽度及其变化程度等项目。 （3 3）埋设标志。）埋设标志。每条裂缝至少应布设两组观测标志，一组 在裂缝最深处，另一组在裂缝末端。 对于混凝土建筑物上的裂缝的位置、走向以及长度的观测， 是在裂缝的两端用油漆画线作标

9、志，或在混凝土的表面绘制 方格坐标， （4 4）观测）观测 用钢尺丈量， 用方格网板定期量取“坐标差”。 对于重要的裂缝，也在裂缝的两侧打孔埋设金属标志点，定 期用游标卡尺量出两点间的距离变化，即可精确测得裂缝宽 度变化情况。 对于面积较大且不便于人工测量的众多裂缝宜采用近景摄影 测量方法； 当需要连续监测裂缝变化时，还可采用测缝计或传感器自动 测记方法。 （5）观测周期观测周期 通常开始半月1次，以后1月1次。当发现裂 缝加大时，应增加观测次数，直至几天或逐日一次的连续观 测。 裂缝观测时，其宽度应量至0.1mm，每次观测应量出裂缝 位置、形态和尺寸，注明日期，附必要的照片资料。 建筑物日照

10、变形因建筑的类型、结构、材料以及阳光照射 方位、高度不同而异。如湖北一座183m高的电视塔，24h的 偏移达130mm；四川某饭店，高仅18m，阳面与阴面温差达 11时，顶部位移达50mm；而广州一座100多米的建筑， 24h的偏移仅20mm。 日照变形测量在高耸建筑物或单柱受强阳光照射或辐射的 过程中进行，应测定建筑物上部由于向阳面与背阴面温差引 起的偏移及其变形规律。 日照变形测量的时间，宜选在夏季的高温天进行。一般观 测项目，可在白天时间段进行，每隔约1小时观测一次；对 于有科研要求的重要建筑物，可在全体24h内每隔约1小时观 测一次。每次观测的同时，应测出建筑物向阳面与背面的温 度，并

11、测定风速与风向。 一、日照变形观测 风振观测应在高层、超高层建筑物受强风作用的 时 间阶段同步测定建筑物的顶部风速、风向和墙面风 压以及顶部的水平位移，宜获得风压分布、梯形系 数记风振系数。宜选用的方法 激光位移计自动测记法 长周期拾振测记法 加速计法 GPS差分载波相位法 经纬仪测角前方交会法或方向差交会法。 (一)概述 安顺路住宅楼座落在中山西路以东、安顺路以北的地块，大楼为8层钢筋 混凝土框架结构。在该楼外墙贴面砖施工期间，我们受业主的委托对该 楼又继续进行了六次沉降测量，测量结果见表。 (二)施测仪器 1瑞士威尔特厂生产的N3型精密水准仪； 2配该厂生产的水准尺。 (三)沉降监测结果 (1) 首次沉降测量日期为：1998年2月20日 (2) 本次沉降：本次高