建筑物監(jiān)測課程課件

建筑物監(jiān)測課程建筑物監(jiān)測課程15.1變形觀測概述建筑物變形監(jiān)測的主要目的包括以下幾個(gè)方面：

①、分析估計(jì)建筑物的安全程度，以便及時(shí)采取措施，設(shè)法保證建筑物的安全運(yùn)行.②、利用長期的觀測資料驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù).③、反饋工程的施工質(zhì)量.④、研究建筑物變形的基本規(guī)律15.1變形觀測概述建筑物變形監(jiān)測的主要目的包括以下幾個(gè)變形觀測方法第一類：常規(guī)大地測量方法，包括幾何水準(zhǔn)測量測量、三角高程測量、三角(邊)測量、導(dǎo)線測量、交會(huì)法等。第二類：攝影測量方法，包括近景攝影測量。

變形觀測方法第三類：專門測量方法．或稱物理儀器法．包括各種準(zhǔn)直測量(激光準(zhǔn)直系統(tǒng)具有代表性)、傾斜儀觀測、流體靜力水淮測量系紋及應(yīng)變計(jì)測量等第四類：空間測量技術(shù)．包括甚長基線干涉測量、衛(wèi)星激光測距、全球定位系統(tǒng)(GPS)等?？臻g測量技術(shù)先進(jìn)，可以提供大量的變形信息，是研究地殼形變及地友下沉等全球性變形的主要手段。第五類：自動(dòng)化觀測的方法。坐標(biāo)儀、液態(tài)儀等。建筑物監(jiān)測課程課件

建筑物變形觀測的實(shí)質(zhì)是：定期地對建筑物的有關(guān)幾何量進(jìn)行測量，并從中整理、分析出變形規(guī)律。

其基本原理是：在建筑物上選擇一定數(shù)量的有代表性的點(diǎn)，通過對這些點(diǎn)的重復(fù)觀測來求出幾何量的變化。

變形觀測的測量點(diǎn)可分為：基難點(diǎn)、工作點(diǎn)和觀測點(diǎn)三類。建筑物變形觀測的實(shí)質(zhì)是：定期地對建筑物的有關(guān)幾變形監(jiān)測點(diǎn)的分類:

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)

基準(zhǔn)點(diǎn)為變形觀測系統(tǒng)的基本控制點(diǎn)，是測定工作點(diǎn)和變形點(diǎn)的依據(jù)。基準(zhǔn)點(diǎn)通常埋設(shè)在穩(wěn)固的基巖上或變形區(qū)域以外，盡可能長期保存，穩(wěn)定不動(dòng)。每個(gè)工程一般應(yīng)建立3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn).(水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志)變形監(jiān)測點(diǎn)的分類:(1)基準(zhǔn)點(diǎn)垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志垂直位移監(jiān)測2、工作點(diǎn)工作點(diǎn)又稱工作基點(diǎn)，它是基準(zhǔn)點(diǎn)與變形觀測點(diǎn)之間起聯(lián)系作用的點(diǎn)。工作埋設(shè)在被研究對象附近，要求在觀測期間保持點(diǎn)位穩(wěn)定。3、觀測點(diǎn)變形觀測點(diǎn)是直接埋設(shè)在變形體上的能反映建筑物變形特征的測量點(diǎn)，又稱觀測點(diǎn)，一般地設(shè)在建筑物內(nèi)部。并根據(jù)測定它們的變化來判斷這些建筑物的沉陷與位移。2、工作點(diǎn)觀測點(diǎn)的埋設(shè)：觀測點(diǎn)的埋設(shè)：觀測點(diǎn)的安放位置觀測點(diǎn)的安放位置建筑物監(jiān)測內(nèi)容：

1、工業(yè)及民用建筑物

對于工業(yè)與民用建筑物。主要進(jìn)行沉陷、傾斜和裂縫的觀測，即靜態(tài)變形觀測；

對于高層建筑物。還耍進(jìn)行震動(dòng)觀測，即動(dòng)態(tài)變形觀測；

對于大量抽取地下水及進(jìn)行地下采礦的地區(qū)。則應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測。

主要監(jiān)測項(xiàng)目如下：（1）基礎(chǔ)沉降：單點(diǎn)沉降量、平均沉降量、相對沉降量、傾斜、彎曲、沉降速率。（2）水平位移：單點(diǎn)水平位移、位移速率、撓度。（2）滑坡監(jiān)測。（3）裂縫監(jiān)測。（4）內(nèi)部監(jiān)測：應(yīng)力／應(yīng)變監(jiān)測、溫度監(jiān)測、地下水位監(jiān)測。建筑物監(jiān)測內(nèi)容：

2、水工建筑物

對于大型水工建筑物，例如混凝土壩，由于水的側(cè)壓力、外界溫度變化、壩體自重等因素的影響，壩體將產(chǎn)生沉降、水平位移、傾斜、撓曲等變化，因而需要進(jìn)行相應(yīng)內(nèi)容的變形觀測。對于某些重要建筑物，除了進(jìn)行必要的變形監(jiān)測外，還需要對其內(nèi)部的應(yīng)變、應(yīng)力、溫度、摻壓等項(xiàng)目進(jìn)行觀測，以便綜合了解建筑物的工作性態(tài)。

2、水工建筑物主要監(jiān)測項(xiàng)目如下：

（1）現(xiàn)場巡視（2）外部監(jiān)測：沉降、水平位移、傾斜、撓度、裂縫、滑坡等。（3）內(nèi)部監(jiān)測：溫度、應(yīng)力／應(yīng)變、滲壓、滲流量、水力學(xué)觀測、水文觀測、泥沙。（4）環(huán)境監(jiān)測：水位、氣溫、降雨量、風(fēng)、地震、地下滲流場。主要監(jiān)測項(xiàng)目如下：3、大型橋梁工程

（1）橋梁墩臺(tái)變形觀測

橋梁墩臺(tái)的變形觀測主要包括兩方面：各墩臺(tái)的垂直位移觀測：主要包括墩臺(tái)特征位置的垂直位移和沿橋軸線方向(或垂直于橋軸線方向)的傾斜觀測；各墩臺(tái)的水平位移觀測：其中各墩臺(tái)在上、下游的水平位移觀測稱為橫向位移觀測，各墩臺(tái)沿橋軸線方向的水平位移觀測稱為縱向位移觀測。兩者中，以橫向位移觀測更為重要。

3、大型橋梁工程（2）塔柱變形觀測塔柱變形觀測主要包括：塔柱頂部水平位移監(jiān)測、塔柱整體傾斜觀測、塔柱周日變形觀測、塔柱體撓度觀測、塔柱體伸縮量觀測。（3）橋面撓度觀測

橋面撓度是指橋面沿軸線的垂直位移情況。橋面在外界荷載的作用下將發(fā)生變形，使橋梁的實(shí)際線形與設(shè)計(jì)線形產(chǎn)生差異，從而影響橋梁的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)。（2）塔柱變形觀測（4）橋面水平位移觀測

橋面水平位移主要是指垂直于橋軸線方向的水平位移。橋梁水平位移主要由基礎(chǔ)的位移、傾斜以及外界荷載(風(fēng)．日照、車輛等)等引起，對于大路徑的斜拉橋和懸索橋，風(fēng)荷載可使橋面產(chǎn)生大幅度的擺動(dòng)，這對橋梁的安全運(yùn)營十分不利。（4）橋面水平位移觀測橋梁工程的主要監(jiān)測項(xiàng)目如下：（1）塔柱變形：基礎(chǔ)沉降、傾斜、周日變形、壓縮、膨脹。（2）結(jié)構(gòu)應(yīng)力／應(yīng)變監(jiān)測。（3）結(jié)構(gòu)溫度監(jiān)測。（4）橋面線形監(jiān)測。（5）結(jié)構(gòu)震動(dòng)監(jiān)測。（6）索力監(jiān)測。（7）環(huán)境監(jiān)測(風(fēng)、氣溫、地震、車流量、流速等）。（8）河床變化監(jiān)測。橋梁工程的主要監(jiān)測項(xiàng)目如下：變形監(jiān)測的精度,不同目的的變形監(jiān)測精度要求不同變形監(jiān)測的精度,不同目的的變形監(jiān)測精度要求不同5、變形觀測的周期

變形觀測的時(shí)間間隔稱為觀測周期，即在一定的時(shí)間內(nèi)完成一個(gè)周期的測量工作。觀測周期與工程的大小、測點(diǎn)所在位置的重要性、觀測目的以及觀測一次所需時(shí)間的長短有關(guān)。

確定變形觀測的周期原則:應(yīng)以能系統(tǒng)反映所測變形的變化過程且不遺漏其變化時(shí)刻為原則。

5、變形觀測的周期

一般可按荷載的變化或變形的速度來確定。在工程建筑物建成初期，變形速度較快，觀測周期應(yīng)多一些，隨著建筑物趨向穩(wěn)定，可以減少觀測次數(shù)，但仍應(yīng)堅(jiān)持長期觀測，以便能發(fā)現(xiàn)異常變化。對于周期件的變形，在一個(gè)變形周期內(nèi)至少應(yīng)觀測兩次。

（以大壩為例的觀測周期如下，其它工程以規(guī)范為準(zhǔn)）一般可按荷載的變化或變形的速度來確定。在工15.2變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容

1設(shè)計(jì)原則

1）針對性；2）完整性；3）先進(jìn)性；4）可靠性；5）經(jīng)濟(jì)性

2、設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容15.2變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、變形監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則與內(nèi)容15.3水平位移監(jiān)測

1.建筑物的水平位移是指:建筑物的整體平面移動(dòng)，其原因主要是基礎(chǔ)受到水平應(yīng)力的影響,如地基處于滑坡地帶或受地震的影響。測定平面位置隨時(shí)間變化的移動(dòng)量，以監(jiān)視建筑物的安全或采取加固措施。

***其表現(xiàn)形式為在不同時(shí)期平面坐標(biāo)或距離的變化。建筑物水平位移觀測是測定建筑物在平面位置上隨時(shí)間變化的移動(dòng)量***

15.3水平位移監(jiān)測1.建筑物的水平位移是指:建水平位移觀測的方法常規(guī)的有:

地面控制測量方法，如導(dǎo)線測量、前方交會(huì)法等；也有各專用方法，如基準(zhǔn)線法，正、倒垂線法等。對于各種不同的方法，其測點(diǎn)與工作基點(diǎn)及其標(biāo)志布設(shè)都有專門的要求。通常以測量規(guī)范為準(zhǔn).水平位移觀測的方法常規(guī)的有:建筑物監(jiān)測課程課件測角前方交會(huì)在變形點(diǎn)上不便于架設(shè)儀器時(shí)，多采用這種方法。如圖15—4所示，A、B為平面基準(zhǔn)點(diǎn)，p為變形點(diǎn)，由于A、B的坐標(biāo)為已知，在觀測了水平角α、β后，即可依下式求算p點(diǎn)的坐標(biāo)。

——測角中誤差；D——兩已知點(diǎn)間的距離；

——206265″。采用這種方法時(shí)，交會(huì)角宜在60°至120°之間，以保證交會(huì)精度。測角前方交會(huì)在變形點(diǎn)上不便于架設(shè)儀器時(shí)，多采用這種方法。如圖后方交會(huì)如果變形點(diǎn)上可以架設(shè)儀器，且與三個(gè)平面基準(zhǔn)點(diǎn)通視時(shí)，可采用這種方法。如圖15－5所示，A、B、C為平面基準(zhǔn)點(diǎn)，p為變形點(diǎn)，當(dāng)觀測了水平角α、β后，即可依公式15—3計(jì)算p點(diǎn)坐標(biāo)。

采用這種方法時(shí)，需注意p點(diǎn)不能與A、B、C在同一圓周上，否則無定解。后方交會(huì)如果變形點(diǎn)上可以架設(shè)儀器，且與三個(gè)平面基準(zhǔn)點(diǎn)通視時(shí)極坐標(biāo)法在光電測距儀出現(xiàn)以后，這種方法用得比較廣泛，只要在變形點(diǎn)上可以安置反光鏡，且與基準(zhǔn)點(diǎn)通視即可。如圖15—6所示，A、B為基準(zhǔn)點(diǎn)，其坐標(biāo)已知，p為變形點(diǎn)，當(dāng)測出α及d以后，即可據(jù)以求出p點(diǎn)的坐標(biāo)，由于計(jì)算方法簡單，不再進(jìn)行說明。點(diǎn)位中誤差的估算公式為：極坐標(biāo)法在光電測距儀出現(xiàn)以后，這種方法用得比較廣泛，只要在導(dǎo)線法當(dāng)相鄰的變形點(diǎn)間可以通視，且在變形點(diǎn)上可以安置儀器進(jìn)行測角、測距時(shí)，可采用這種方法。通過各次觀測所得的坐標(biāo)值進(jìn)行比較，便可得出點(diǎn)位位移的大小和方向。這種方法多用于非直線型建筑物的水平位移觀測，如對弧形拱壩和曲線橋的水平位移觀測。導(dǎo)線法當(dāng)相鄰的變形點(diǎn)間可以通視，且在變形點(diǎn)上可以安置儀器進(jìn)4．引張線法

引張線法是利用一根在兩端拉緊的鋼絲(或高強(qiáng)度的尼龍絲)所建立的基準(zhǔn)面來測定偏移值的方法。由于鋼絲被固定在兩端的工作基點(diǎn)上，觀測點(diǎn)在不同時(shí)間相對于鋼絲的偏移值之差即是該觀測點(diǎn)在垂直于軸線方向上的水平位移量。4．引張線法15.4垂直位移監(jiān)測

建筑物的沉降是指:建筑物及其基礎(chǔ)在垂直方向上的變形(也稱垂直位移)。

***沉降觀測就是測定建筑物上所設(shè)觀測點(diǎn)(沉降點(diǎn))與基準(zhǔn)點(diǎn)(水準(zhǔn)點(diǎn))之間隨時(shí)間變化的高差變化量。***

通常采用

15.4垂直位移監(jiān)測建筑物的沉降是指:建

進(jìn)行垂直位移觀測時(shí)，首先校測工作基點(diǎn)的高程，然后再由工作基點(diǎn)測定各位移標(biāo)點(diǎn)的高程。將首次測得的位移標(biāo)點(diǎn)高程與本次測得的高程相比較，其差值即為兩次觀測時(shí)間間隔內(nèi)位移標(biāo)點(diǎn)的垂直位移量。按規(guī)定垂直位移向下為正，向上為負(fù)。進(jìn)行垂直位移觀測時(shí)，首先校測工作基點(diǎn)的高程，觀測計(jì)算:觀測計(jì)算:垂直位移常用的觀測方法有：

(1)幾何水準(zhǔn)測量法。利用水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺從水準(zhǔn)基點(diǎn)開始測量各點(diǎn)位高程的方法，通過各點(diǎn)位高程變化求得其垂直位移。

(2)三角高程測量法。利用三角高程測量原理測定監(jiān)測點(diǎn)的高程，從而判定該點(diǎn)的變形情況，該法適用于高差較大的場合。

(3)液體靜力水準(zhǔn)法。利用連通管原理測量各點(diǎn)位容器內(nèi)液面高差以測定各點(diǎn)垂直位移的觀測方法，適用于混凝土大壩基礎(chǔ)廊道和土石壩表面垂直位移觀測。

(4)GPS觀測法。利用GPS可以測量出各監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，從而也可測量監(jiān)測點(diǎn)的垂直位移。垂直位移常用的觀測方法有：1、幾何水準(zhǔn)測量法

1、幾何水準(zhǔn)測量法

水準(zhǔn)測量作業(yè)應(yīng)按照國家規(guī)范的具體要求嚴(yán)格執(zhí)行。儀器校驗(yàn)；應(yīng)按照規(guī)范要求的觀測程序和限差要求進(jìn)行觀測和檢驗(yàn)。

在水難測量作業(yè)過程中，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問題：（1）三等以上水準(zhǔn)測量應(yīng)往返觀測，其觀測順序?yàn)椋和鶞y；奇數(shù)站，后一前一前一后；偶數(shù)站，前一后一后—前。返測：奇數(shù)站，前一后一后一前；偶數(shù)站，后一前一前一后。

（2）三等水準(zhǔn)若為附合線路可以采用單程測量，支線必須進(jìn)行往返觀測。（3）自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀作業(yè)時(shí)，水準(zhǔn)器應(yīng)嚴(yán)格校正，并經(jīng)常檢查其性能。（4）由往測轉(zhuǎn)向返測時(shí)，兩水準(zhǔn)尺必須位置互換并重新整平儀器。（5）每測段的往返測的測站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)。（6）應(yīng)選氣象條件良好的狀態(tài)下進(jìn)行水準(zhǔn)測量。

水準(zhǔn)測量作業(yè)應(yīng)按照國家規(guī)范的具體要求嚴(yán)水準(zhǔn)測量精度水準(zhǔn)測量精度2、三角高程測量2、三角高程測量15.5撓度與裂縫觀測1、撓度觀測

撓度觀測是：測定建筑物受力后撓曲程度。

觀測方法是測定建筑物在鉛垂面內(nèi)各不同高程點(diǎn)相對于底部的水平位移值。