建筑物变形观测

第十五五章建筑物物变形形观测测第十五五章建建筑物物变形形观测测§15-1概述§15-2基准点点与变变形点点§15-3垂直位位移监监测方方法§15-4水平位位移监监测方方法§15-5倾斜监监测方方法§15-6挠度监监测方方法§15-3变形观观测成成果处处理§15-1概概述述一、各种种大大型型建建筑筑物物在在其其建建设设与与使使用用阶阶段段均均可可能能发发生生局局部或或整整体体位位移移，，也也就就是是所所说说的的“变变形形””或或““形形变变””。。变形观观测测的的任任务务是是测量量并并预预报报形形变变，，为为制制定定补补救救措措施施提供供重重要要的的参参考考数数据据。。二、、建建筑筑物物变变形形原原因因1、、建建筑筑物物基基础础的的地地质质条条件件2、、地地球球物物理理运运动动如如地地震震3、、静静/动动荷荷载载4、、自自然然条条件件的的影影响响5、、人人为为机机械械震震动动6、、材材料料选选择择不不当当、、施施工工方方法法不不当当及及施施工工中中偷偷工工减料料变形形————高高楼楼群群变形形————电电视视塔塔隔河岩水库蓄水现状图隔河岩大坝GPS监测网图隔河岩水库泄洪图变形形————大大坝坝变形形————滑滑坡坡变形形————地地震震三、、变变形形的的分分类类和和观观测测方方法法1、、分分类类：：分分为为静静态态和和动动态态两两类类。。静静态态变变形形是是时时间间的的函数数；；动动态态变变形形是是外外力力的的函函数数，，对对于于时时间间，，其其观观测测结结果果表示示在在某某一一时时刻刻的的瞬瞬时时变变形形。。2、、方方法法：：静静态态变变形形用用周周期期性性的的重重复复观观测测，，动动态态变变形形则需需用用自自动动记记录录仪仪器器记记录录其其瞬瞬时时变变形形四、、形变变的的表表现现形形式式1、、垂直直位位移移(沉沉降降/抬抬升升，，Subsiding/Uplift)2、、水平平位位移移(Horizontaldisplacement)3、、倾斜斜(Tilting)4、、挠曲曲及及扭扭转转(Bending&Distorting)五、、变变形形观观测测的的精精度度要要求求1、、如如果果目目的的是是监监视视建建筑筑物物的的安安全全，，可可根根据据1971年年国国际际测量量师师协协会会(FIG)的建建议议来来制制定定观观测测精精度度：：观观测测中中误差差应应小小于于允允许许变变形形值值的的1/10~1/202、、如如果果目目的的是是研研究究区区域域形形变变规规律律如如地地壳壳形形变变监监测测，，精精度应应尽尽可可能能高高些些六、、变变形形观观测测的的频频率率要要求求观测测频频率率的的确确定定随随荷荷载载的的变变化化和和变变形形速速率率而而异异§15-2基基准准点点与与变变形形点点的的构构造造与与布布设设建筑筑物物的的变变形形是是通通过过量量测测观观测测点点与与基基准准点点间间的的相相对对位置置变变化化而而求求得得的的一、、基基准准点点及及其其布布设设1、、基基准准点点：：要要求求稳稳固固可可靠靠，，一一般般应应选选在在变变形形区区域域之外外，，且且地地质质条条件件稳稳定定，，无无震震动动源源的的地地方方。。2、、工工作作基基点点：：对对于于一一些些大大型型工工程程，，要要求求基基准准点点距距变形形区区远远，，为为方方便便观观测测，，在在观观测测点点相相对对稳稳定定处处设设立立一一些些工作作基基点点，，由由它它直直接接对对观观测测点点进进行行观观测测。。3、、布布设设要要求求(1)、、对对于于水水平平位位移移观观测测，，基基准准点点间间应应构构成成平平面面控制制网网。。通通常常要要求求埋埋设设观观测测墩墩，，实实行行强强制制对对中中(2)、、对对于于水水准准位位移移观观测测，，基基准准点点间间应应构构成成水水准准网(高高程程基基准准点点不不少少于于三三个个)水平平控控制制网网长江汉水基准点1基准点2GPS1GPS2GPS3GPS4GPS监测测网网强制对中器建筑物上的变形点或称观测点建筑物上的变形点安装§15-3垂垂直直位位移移观观测测方方法法一、、基基本本方方法法垂直直位位移移观观测测的的高高程程依依据据是是水水准准基基点点，，即即在在水水准准基点点高高程程不不变变的的前前提提下下，，定定期期地地测测出出变变形形点点相相对对于于水水准基基点点的的高高差差，，并并求求出出其其高高程程，，将将不不同同周周期期的的高高程程加加以比比较较，，即即可可得得出出变变形形点点高高程程变变化化的的大大小小及及规规律律二、、垂垂直直位位移移监监测测网网由由水水准准基基点点构构成成水水准准网网，，可可布布设设成成闭闭合环环、、结结点点或或附附合合水水准准路路线线,其其精精度度等等级级和和技技术术要要求求见见表a三、、如果果设设置置有有工工作作基基点点，，则则每每年年应应进进行行一一至至两两次次与与水水准准基点点的的联联测测，，以以检检查查工工作作基基点点是是否否发发生生变变动动。。联联测测工工作应应尽尽可可能能选选择择固固定定的的月月份份，，即即保保证证外外界界条条件件基基本本相相同，，以以减减少少外外界界条条件件变变化化对对成成果果的的影影响响。。四、、垂垂直直位位移移观观测测最最常常用用的的是是水水准准测测量量，，其其观观测测精精度度等等级级和技术要要求见表表b四、垂直直位移变变形观测测注意点点当用水准准测量方方法时，，要求求做到三三固定，，即设置固定的的测站与与转点，，使每次次观测在在固定的的位置上上进行；人人员固定定，以减减少人差差的影响响；使用用固定的的仪器和水水准尺，，以减少少仪器误误差的影影响。§15-4水水平位移移观测方方法水平位移移观测基基础是水水平位移移监测网网（平面面控制网网）。为使各控控制点的的精度一一致，都都采用一一次布网网，并采采用独立坐标标系统，，例如大大坝、桥桥梁等往往往以它它的轴线线方向作作为x轴，而y坐标的变变化，即即是它的的侧向位位移。监测网的的精度，，应能满满足变形形点观测测精度的的要求。。故在设计监监测网时时，要预预估该网网的精度度，并选选择适宜宜的观测测等级与方方法。精精度及技技术要求求见下表表：二、观测测点水平平位移测测量方法法一、水平平位移监监测网的的形式依建筑物物的结构构形式、、仪器设设备及场场地条件件而定，，可分别采采用测角角网、导导线网、、边角网网及视准准线法等等。1、极坐坐标法当使用测测距仪时时，最适适宜使用极极坐标法法。观测测点点位中误差差：当相邻的的变形点点间可以以通视，，且在观观测点上上可以安安置仪器器进行测测角、测测距时，，可采用用这种方方法。通通过各次次观测所所得的坐坐标值进进行比较较，便可可得出点点位位移移的大小小和方向向。这种种方法多多用于非非直线型型建筑物物的水平平位移观观测，如如对弧形形拱坝和和曲线桥桥的水平平位移观观测。4、导线线法5、视准准线法(1)、、该法适适用于线线性建筑筑物，如如直线大大坝和直直线桥。由经经纬仪提提供视准准线，观观测点1、2、、3布设设于基准准线AB上(见上上页左图图)。(2)、、每次观观测出观观测点相相对于视视准线的的横向偏偏移量，一般般用活动动觇牌测测量其偏偏移量(见上页页右图)。(3)、、与此类类似的还还有激光光准直法法。6、引张张线法工作原理理与视准准线法相相似，但但要求无无风。它它是在量量基准点AB间引张一一根直径径为1mm的钢丝以以代替视视准线。。各观测点点上安置置与引张张线垂直直的分划划尺，以以读出其其与引张数相截截的读数数，各次次观测的的读数差差即为水水平位移移。大坝廊道的的水平位位移观测测多采用用此方法法。二、前方方交会法法测定顶顶点水平平位移采用前方方交会法法时，则则高处观观测点与与其理论论位置的的坐标差差△x、△y，即为在x,y方向上的的位移值值，其最最大位移移方向上上的位移移值为：：烟囱倾斜斜观测实实例A、B为两观测测站，离离烟囱的的距离应应不小于于烟囱高高度的两两倍，并并使Ap、Bp方向大致致垂直经纬仪先先在A点观测烟烟囱底部部和顶部部相切两两方向的的值，取取平均值值得a、a′′即为通过过烟囱底底部和顶顶部中心心的方向向值。同同样再在在B点观测，，得b、b′′若a≠a′′，b≠≠b′，，则表示烟烟囱的上上下中心心不在同同一铅垂垂线上，，即烟囱囱有倾斜斜。计算算出△a=a′-a，△b=b′-b，并从A、B分别沿Ap、Bp方向量出出到烟囱囱外廓的的距离DA、DB可按下式式计算出出垂直于于Ap、Bp方向的偏移量eA、eB式中R为烟囱底底部的半半径，可可量出底底部的周周长后求得。。烟囱总总的偏移移量e和偏移量量的方向向分别为为：αPP′是以AP为x轴的方位位角三、垂准准线法测测定顶点点水平位位移1、垂球球线法———利用用垂球时时，是在在高处的的某点，，如墙角角、建筑筑物的几几何中心心处悬挂挂垂球，，垂球线线的长度度应使垂垂球尖端端刚刚不不与底部部接触，，用尺子子量出垂垂球尖至至高处该该点在底底部的理理论投影影位置的的距离，，即为高高处该点点的水平平位移值值。2、铅垂垂仪法———构造造如图所所示，当当仪器整整平后，，即形成成一条铅铅垂视线线。如果果在目镜镜处加装装一个激激光器，，则形成成一条铅铅垂的可可见光束束，称为为激光铅铅垂线。。观测时时，在低低部安置置仪器，，而在顶顶部量取取相应点点的偏移移距离§15-6挠挠度观测测一、挠度———指建(构)筑筑物或其其构件在在水平方方向或竖竖直方向向上的弯曲曲值。例例如桥的的梁部在在中间会会产生向向下弯曲曲，高耸建筑物物会产生生侧向弯弯曲。二、如图是对对梁进行行挠度观观测的例例子。在在梁的两两端及中中部设置三个变变形观测测点A、B及C，定期对这这三个点点进行沉沉降观测，，即可可依下下式计计算各各期相相对于于首期期的挠挠度值值LA、LB——观测点点间的的距离离sA、sB、sC——观测点点的沉沉降量量观测点点的沉沉降量量可用用水准准测量量、三三角高高程或或近景景摄影影测量量的方方法得得到§15-7变变形观观测的的成果果处理理一、变形观观测的的外业业工作作结束束后，，应及及时对对观测测手簿簿进行行整理和和检查查。二、由于观观测变变形点点的依依据是是监测测网点点，首首要