建筑物内部监测

第4章建筑物内部监测传感器第4章建筑物内部监测敏感元件、探头、探测器、换能器光学量、热学量、电学量、力学量、机械量传感器按原理分类：电阻式、电容式、电感式、压电式、霍尔式、光电式、热敏式、气敏式等。传感器按用途分类：位移、压力、速度、加速度、温度等。第4章建筑物内部监测内部位移监测应力/应变监测地下水位及渗流监测挠度监测裂缝监测光纤监测技术4.1内部位移监测分层水平位移观测4.1内部位移监测-分层水平位移观测分层位移：测斜仪、正倒垂线。4.1内部位移监测-测斜仪及其应用作用：观测分层水平位移。结构：测头、导向滚轮、连接电缆及测读设备。1—传感器2—电缆3—导管接头4—钻孔5—导管6—灌浆7—导轮8—管初始位置线9—传感器测斜管的连接图测斜管及连接方法测斜仪的工作原理图竖向测斜仪现场观测测斜仪的使用测斜仪野外测量情况4.1内部位移监测-测斜仪及其应用（1）使用前严格标定；（3）钻孔孔径等于或大于89mm,管底埋置在倾斜部位深度以下；（2）测斜管-钢材、铝合金和塑料等制作，每节长度2-4m，管内壁设有两对互相垂直的纵向导槽；4.1内部位移监测-测斜仪及其应用（4）测斜管竖向埋设，管内导槽位置与量测位移方向一致；（5）管顶部高出基准面150～200mm，顶底部盖子封牢，埋入前灌满清水；（7）测时,先滑到管底，向上拉线，每隔一定距离读数。（6）管提前5天安装完,

3～5天内重测3次以上，确定管稳定后正式测;4.1内部位移监测-测斜仪及其应用4.2应力/应变监测

应力：截面某一点单位面积上的内力与截面垂直的称正应力或法向应力与截面相切称剪应力或切应力应力反映物体一点处受力程度的力学量。应力随外力增加而增长，应力超过限度，材料破坏。4.2应力/应变监测-应力应变监测的作用通过应力应变监测，了解建筑物应力实际分布，寻求最大应力位置、大小和方向，掌握建筑物实际强度安全程度。利用应力应变观测成果，可以改进设计，验证新设计方法和建筑物设计形态。4.2应力/应变监测-仪器埋设观测截面测点处埋设应变计组和无应力计。应变计组各向应变计测值—测点各向应变。无应力计测量除外力以外的由于混凝土物理、化学因素及温度、湿度变化引起的变形。4.3地下水位及渗流监测-地下水位观测地下水位观测是水利、采矿、能源、交通、高层建筑等工程安全监测的主要项目之一。地下水位观测采取在透水层埋设测压管，通过人工或利用水位传感器进行观测，也可通过专门的观测井进行观测。4.3地下水位及渗流监测-水位观测井观测水位观测井观测系统：钻孔水位管和测头、钢尺电缆、接收系统及绕线盘等。测头内装水阻接触点。触点触到水面，接通接收系统，蜂鸣器响。读钢尺读数。井位布设全面反映工程地下水位分布面。4.3地下水位及渗流监测-渗流量观测渗流量观测：渗漏水流量、水质。水质观测：渗漏水温度、透明度、化学成分。渗流量观测系统布置：根据工程地质条件、渗漏水出流和汇集条件、所采用测量方法等确定。大型工程应分区、分段进行测量，所有集水和量水设施均应避免客水干扰。水质观测在相对固定的渗流出口或堰口进行。4.4挠度监测-基本概念挠度观测：测定建筑物受力后挠曲程度建筑物弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度。平置构件挠度示意图4.4挠度监测-观测方法直立高大型建筑物挠度观测方法：测定建筑物在铅垂面内各不同高程点相对于底部的水平位移值。高层建筑物通常采用前方交会法测定。内部有竖直通道的建筑物，挠度观测多采用垂线观测。4.4挠度监测-观测方法4.5裂缝监测-基本概念建筑物裂缝观测:位置、长度、宽度、深度和错距等。对建筑物内部及表面可能产生裂缝部位，应预埋仪器设备，进行定期观测或临时采用适宜方法进行探测。测微器法主要包括：单向测缝标点和三向测缝标点；主要用于测量表面裂缝的宽度、长度和深度。4.5裂缝监测-单向测缝标点标点采用直径为20mm，长约80mm的金属棒，埋入混凝土内60mm，外露部分为标点，标点上各有一个保护盖。两标点间距不少于150mm，用游标卡尺定期测定，测量精度0.1mm。1—标点2—钻孔线3—裂缝4.5裂缝监测-超声波检测超声波用于非破损检测，以超声波为媒介，获得物体内部信息。裂缝的深度。超声波测裂缝深度E—发射探头；R—接收探头；B—裂缝；A—裂缝终点；H—裂缝深度4.6光纤监测技术光纤传感技术开始70年代中期，伴随光纤及光通信技术发展形成。光纤传感器优点：灵敏度高、耐腐蚀、电绝缘、防爆性好、抗电磁干扰、光路可扰曲、易于与计算机连接、便于遥测等，结构简单、尺寸小、质量轻、频带宽，可进行温度、应变、压力等多种参数的分布式测量。近年来广泛应用，成为建筑物结构监测首选4.6光纤监测技术-光纤的结构光纤传感器的结构框图光源传感头光电转换信号处理被测量光纤电信号输出信号4.6光纤监测技术-光纤光栅传感器（FBG）

光纤光栅传感器，对多个物理量敏感，可以测量多个物理量，包括应变、应力、温度、位移、振动、压力等。在水库、大坝等的温度及应变监测中，传感器的精度可