第4章+倾斜观测、挠度观测与裂缝观测1

第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测第1节倾斜观测一、经纬仪投影法原理直接法：经纬仪投影法、测水平角、前方交会法、垂准线法该方法多用于基础面积过小的超高建筑物，如电视塔、烟囱、高桥墩、高层楼房等。间接法：测定基础的相对沉陷量（水准测量）、倾斜仪该方法多用于基础面积较大的建筑物，并便于水准观测BB′Aeh经纬仪投影法在圆形建筑物的两个相互垂直的方向上安置经纬仪或全站仪；测站距离圆形建筑物的距离应大于其高度的1.5倍；在圆形建筑物的底部横放两把尺子，使两尺相互垂直，且分别垂直于圆形建筑物中心与两测站的连线。经纬仪分别照准建筑物的顶部、底部的边缘，向下投影。第1节倾斜观测经纬仪投影法倾斜观测第1节倾斜观测经纬仪投影法倾斜计算第1节倾斜观测二、前方交会法当测定偏距e的精度要求较高时，可以采用角度前方交会法。首先在圆形建筑物周围标定A、B、C三点，观测其转角和边长，则可求得其在资用坐标系中的坐标；然后分别设站于A、B、C三点，观测圆形建筑物顶部两侧切线与基线的夹角，并取其平均值；以同样的方法观测圆形建筑物底部；按角度前方交会定点的原理，即可求得圆形建筑物顶部圆心O′和底部圆心O的坐标。第1节倾斜观测前方交会法倾斜观测计算第1节倾斜观测任意点置镜方向交会法对非圆形建筑物，如高层建筑物的楼体进行倾斜观测，过去一般用基础不均匀沉降来推算。当建筑物属于非钢体变形时，这一方法就失去了作用。由于建筑物在施工阶段其楼体上变形点无法置镜，因此，只能用方向交会的方法来交会该点的位置，以此来分析该点的倾斜值（变形值）。施工期间建筑场地有各种施工机械、设备、堆放的各种建筑材料，以及作业人员流动频繁等因素，使变形监测基准点位或被破坏，致使观测时不能用正常的前方交会方法交会变形点的位置。本方法后视任意两点交会变形点，并将这种交会法转化为两方向前方交会算法。第1节倾斜观测任意点置镜方向交会法倾斜观测第1节倾斜观测任意点置镜角度转换关系第1节倾斜观测三、激光垂准法利用激光垂准仪，测定建筑物底部和顶部距离垂准激光束的距离差，从而计算建筑物某轴线（某一面）的倾斜度。这种方法受施工干扰较大，在施工现场较难使用。第1节倾斜观测激光垂准倾斜观测第1节倾斜观测第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测第1节倾斜观测四、水准测量用水准仪测出两个观测点之间的相对沉陷，由相对沉陷与两点之间距离之比，可换算成倾斜角。

五、流体静力水准测量

是测定观测点高程及基础倾斜的方法之一，仪器不受距离限制，并且距离愈长，测定倾斜度的精度愈高。六、倾斜仪的应用第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测第1节倾斜观测气泡式倾斜仪由一个高灵敏度的气泡水准管和一套精密的测微器组成。使用时将倾斜仪安置在需要的位置上以后，转动带有读数盘的测微轮，通过测微杆向上或向下移动，直至水准气泡居中为止。此时在读数盘上读出该处的倾斜度我国制造的气泡式倾斜仪，灵敏度为2"，总的观测范围为1°。气泡式倾斜仪适用于观测较大的倾斜角或量测局部位置的变形，例如测定设备基础和平台的倾斜。倾斜仪和电子水准器虽有明显的优点，但当建筑物变形范围很大，工作测点很多时，这类仪器就不如水准仪灵活。因此，变形观测的常用方法仍是水准测量。

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。例如桥的梁部在中间会产生向下弯曲，高耸建筑物会产生侧向弯曲。建筑物的挠度观测包括建筑物基础、建筑物主体及独立构筑物（如独立土墙、柱）的挠度观测。对于高层建筑物，当较小的面积上有很大的集中荷载时，可能导致基础和建筑物的沉陷，其中不均匀的沉陷将导致建筑物的倾斜，使局部构件产生弯曲并导致裂缝的产生。建筑物的挠度可由观测不同高度处的倾斜换算求得，也可以采用激光准直仪观测的方法求得。第2节挠度观测第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测第2节挠度观测1.建筑物基础挠度观测建筑物基础挠度观测可与建筑物沉降观测同时进行。观测点应沿基础的轴线或边线布设，每一基础不得少于3点。标志设置、观测方法与沉降相同。2.弹性挠度观测桥梁在动荷载(如列车行驶在桥上)作用下会产生弹性挠度，即列车通过后，立即恢复原状，这就要求在挠度最大时测定其变形值。为能测得其瞬时值，可在地面架设测距仪，用三角高程法观测，也可利用近景摄影测量法测定。3.建筑物主体挠度观测对高耸建(构)筑物竖直方向的挠度观测，是测定在不同高度上的几何中心或棱边等特殊点相对于底部几何中心或相应点的水平位移，并将这些点在其扭曲方向的铅垂面上的投影绘成曲线，就是挠度曲线。水平位移的观测方法，可采用测角前方交会法、极坐标法或垂线法。第2节挠度观测第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测平置构件挠度示意图第2节挠度观测观测方法总结对于直立高大型建筑物，其挠度的观测方法是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。对内部有竖直通道的建筑物，挠度观测多采用垂线观测，即从建筑物顶部附近悬挂一根不锈钢丝，下挂重锤，直到建筑物底部。在建筑物不同高程上设置观测点，以坐标仪定期测出各点相对于垂线最低点的位移。比较不同周期的观测成果，即可求得建筑物的挠度值。如果采用电子传感设备，可将观测点相对于垂线的微小位移变换成电感输出，经放大后由电桥测定并显示各点的挠度值。第2节挠度观测正垂线测量挠度倒垂线测量挠度挠度测量第2节挠度观测第3节裂缝观测建筑物裂缝比较常见，成因不一，危害程度不同。有些裂缝（如滑坡裂缝等）已是破坏的开始，多数裂缝都会影响建筑物的整体性，严重的能引起建筑物的破坏。为了保证建筑物的安全，应对裂缝的现状和变化进行观测。对建筑物产生的裂缝应进行位置、长度、宽度、深度和错距等的定期观测，对建筑物内部及表面可能产生裂缝的部位，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。裂缝观测的主要目的是查明裂缝情况，掌握变化规律，分析成因和危害，以便采取对策，保证建筑物安全运行。第四章倾斜观测、挠度观测、裂缝观测测微器法测微器法主要包括：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和错距。第3节裂缝观测单向测缝标点一般用于测量裂缝的宽度。在实际应用中，可根据裂缝分布情况，对重要的裂缝，选择有代表性的位置，在裂缝两侧各埋设一个标点；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。两标点的距离不得少于150mm，用游标卡尺定期地测定两个标点之间距离变化值，以此来掌握裂缝的发展情况，其测量精度一般可达到0.1mm。第3节裂缝观测单位：（mm）1——标点；2——钻孔线；3——裂缝单向测缝标点安装第3节裂缝观测三向测缝标点三向测缝标点有板式和杆式两种，目前大多采用板式三向测缝标点。板式三向测缝标点是将两块宽为30mm，厚5～7mm的金属板，作成相互垂直的3个方向的拐角，并在型板上焊三对不锈钢的三棱柱条，用以观测裂缝3个方向的变化，用螺栓将型板锚固在混凝土上。用外径游标卡尺测量每对三棱柱条之间的距离变化，即可得三维相对位移。

第3节裂缝观测1——观测x方向的标点；2——观测y方向的标点；3——观测z方向的标点；4——伸缩缝板式三向测缝标点结构第3节裂缝观测测缝计测缝计可分为电阻式、电感式、电位式、钢弦式等多种，是由波纹管、上接座、接线座及接座套筒组成仪器外壳。差动电阻式的内部构造是由两根方铁杆、导向板、弹簧及两根电阻钢丝组成，两根方铁杆分别固定在上接座和接线座上，形成一个整体。第3节裂缝观测1——接座套管；2——接线座；3——波纹管；4——塑料套；5——钢管；6——中性油；7——方铁杆；8——电阻钢丝；9——上接座；10——弹簧测缝计结构示意图第3节裂缝观测超声波检测超声波用于非破损检测，就是以超声波为媒介，获得物体内部信息的一种方法。掌握混凝土表面裂缝的深度，对混凝土的耐久性诊断和研究修补、加固对策有重要意义。当声波通过混凝土的裂缝时，绕过裂缝的顶端而改变方向，使传播路程增加，即通过的时间加长，由此可通过对裂缝绕射声波在最短路程上通过的时间与良好混凝土在水平距离上声波通过的时间进行比较来确定裂缝的深度。第3节裂缝观测E——发射探头；R——接收探头；B——裂缝；A——裂缝终点；H——裂缝深度超声波观测裂缝深度第3节裂缝观测土工建筑物表面裂缝观测对全部裂缝或若干主要裂缝区的裂缝进行观测。主要裂缝包括：缝宽显著或长度较长的裂缝、垂直于轴线的裂缝、明显的垂直错缝、弧形缝、地形陡变部位的裂缝等。在观测范围内，以土坝、土堤等建筑物的轴线为基准线，可按堤坝桩号和距轴线的距离，画出坐标方格，逐格量测缝的分布位置和沿走向的长度。裂缝宽度可在两侧设带钉头的小木桩作标点进行量测。裂缝错距可作刻度尺直接量测。裂缝深度，可选定若干适当位置，进行坑探、槽探或井探。探测前，最好从缝口灌入石灰水，以便观察缝迹。第3节裂缝观测对于土工建筑物内部或表面可能发生裂缝的部位，可在施工时埋设土应变计或改装的测缝计进行定期观测。在已成土工建筑物上，除可利用上述探测缝深的各种方法外，也可使用对堤坝隐患进行探测的有关方法进行探测，还可利用变形观测资料进行初步分析判断，从而有目的地进行探测。第3节裂缝观测土工建筑物表面裂缝观测混凝土建筑物表面裂缝观测对于混凝土建筑物，首先应根据情况，确定观测范围。裂缝分布位置和长度可仿照土工建筑物的量测办法进行量测。裂缝深度，除可用细铁丝等简易办法探测外，常采用超声波探伤仪进行探测，也可采取逐步钻孔进行压气或压水试验办法探测。裂缝宽度，除可用读数放大镜直接观测外，常在缝两侧设金属标点，用游标卡尺量测，或将差动式电阻测缝计的两端分别固定在缝的两侧，用电阻比电桥或其他检测仪器观测或自动遥测。对于贯穿性裂缝的错距，可在缝的两侧设三向测缝标点进行三个方向的量测。第3节裂缝观测对于大体积混凝土内部或表面预计可能发生裂缝的部位，可在施工时埋设裂缝计（差动式电阻测缝计连接加长杆而成）定期进行观测。在已竣工工程上，可采用上述探测缝深的办法进行探测。

第3节裂缝观测混凝土建筑物表面裂缝观测建筑物的日照变形因建筑的类型、结构、材料以及阳光照射方位、高度不同而不同。如湖北一座183m高的电视塔，24h的偏移达1