建筑沉降2013课件

2018/11/16,1,建 筑 变 形,第一章 概述,一、学科分类 测量学是研究地面点位的空间位置及其变化的一门科学。,建筑工程上将建（构）筑物垂直位移观测称之为沉降观测。,2018/11/16,2,建 筑 变 形,建筑变形,在工程建设中,在使用过程中,建筑物沉降 建筑物位移 建筑物挠曲 建筑物倾斜 建筑物裂缝,建筑物,建筑物特点 工程地质复杂 外界环境变化,建筑物高大 建筑物荷载大 建筑物体形复杂 建筑物荷载不均匀,砂质土 淤泥 冻土、湿陷土等,地下水位变化 大气温度变化 外界风力变化 地震破坏 开挖、堆载等其它外力,2018/11/16,建筑变形,3,距离、角度和高差，称为基本观测量。P16 点与点之间的相对空间关系都可以根据这三个基本观测量来确定。） 1、距离： 水平距离（平距）：位于同一水平面内两点之间的距离。 倾斜距离（斜距）：不位于同一水平面内两点之间的距离。 2、角度： 水平角（）：同一水平面内两条直线之间的交角，图中 ABC 垂直角（） ： 同一竖直面内倾斜线与水平线之间的交角，图中 BA 3、高差：两点之间沿铅垂线方向的距离，图中h BA,二、 基本观测量,2018/11/16,建筑变形,4,三、测量的度量单位,1、长度单位：mm、m、km等 2、角度单位：度分秒制、新度制、弧度制 度分秒制 1圆周=360°，1 °= 60，1= 60 新度制 1圆周=400g（新度），1g=100c，1c=100cc 弧度制 圆心角的弧度为该角所对弧长L与半径R之比。 弧长L等于半径R的圆弧所对的圆心角称为一个弧度。（P20，图1-20） 弧度与度分秒制的关系 2×°=360 °， °=180 °/ ，=180 °/×60 =180 °/×60 ×60 弧度（rad）与度分秒制的换算见P20P21。,2018/11/16,建筑变形,5,四、测量误差的基本概念,1、测量误差产生的原因 P118 有三个方面：仪器原因、人的原因、外界环境的影响 2、测量误差的分类 、系统误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值上都相同，或按一定的规律变化，这种误差称为系统误差。 、偶然误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果误差出现的符号和数值大小都不相同，从表面上看没有规律，这种误差称为偶然误差。 、粗差：由于观测者的粗心或受某种干扰造成的特别大的测量误差称为粗差。,2018/11/16,建筑变形,6,3、误差处理原则 、采取”多余观测“，可以检验粗差和提高观测成果的精度。 有了多余观测，观测值之间必然产生矛盾（例如存在往返差、不符值、闭合差等），根据差值的大小可以评定测量的精度。 差值达到一定程度，就认为观测值中含有粗差（不属于偶然误差），称为误差超限，应进行重测；如不超限，则按照误差的规律加以处理，例如，取平均值或闭合差的调整。 、对系统误差：按其产生的原因和规律加以改正。 例如钢卷尺的尺长改正、测距仪的加长数、乘常数改正、温度改正、仪器检验校正、盘左盘右观测取平均、水准仪测高差时保持前后视距相等，等等。,2018/11/16,建筑变形,7,4、绝对误差 在一定观测条件下，对某一量进行n次观测，设观测值为 ，真值X与观测值之间的差值（偶然误差）称为绝对误差（与真值之差又可称为真误差）： 5、测量精度的评定 5.1 测量次数很多时，以标准差 衡量测量精度 P121,2018/11/16,建筑变形,8,5.2 对于有限次数的观测结果 P122 （1）中误差：在一定观测条件下，对某一观测量进行有限次观测偶然误差平方和的平均值的开方称为中误差（m）： 式中：i= X li （2）相对中误差：观测值的中误差与观测值之比称为相对中误差。 5.3极限误差： 数理统计规律，偶然误差的绝对值大于2倍中误差出现的概率约占5%，大于3倍中误差出现的概率约占0.3% 5.4允许误差： 常以2倍中误差作为偶然误差的极限值，即允许误差 允 = 2m,2018/11/16,建筑变形,9,5.5观测值的精度评定 P126 实际上观测量的真值X值往往未知，则以观测值的算术平均值 作为最可靠的数值，称为最或然值。 按观测值的改正值 计算观测值的中误差m：,2018/11/16,建筑变形,10,2-1高程测量概述 P22 无论是测绘地图还是建设工程的设计和施工放样、沉降观测等，都必须测定（地面、建筑物）观测点的高程。 一、高程测量 方法：水准测量、三角高程测量、全球导航卫星系统高程测量（简称GNSS高程测量）。 水准测量是建设工程中高程测量的最常用的方法。 二、水准测量精度分级 建筑变形测量规范中水准测量分级：特级、一、二、三级。 工程测量规范将变形监测等级分为一、二、三、四等。,第二章 水准测量,2018/11/16,建筑变形,11,三、大地水准面的概念,地球的形状和大小 地球的自然表面有高山、丘陵、平原、海洋等起伏形态，是一个不规则的曲面。,地球的制高点 珠穆朗玛峰 海拔高程 8844.43m,2018/11/16,建筑变形,12,地球海面下最深处,马里亚纳海沟 斐查兹海渊剖面图,高程为 11000 m,2018/11/16,建筑变形,13,2、大地水准面,与平静的平均海水面相重合，并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为“大地水准面”,液体受重力而形成的静止表面称为水准面,2018/11/16,建筑变形,14,旋转椭球体,由于大地水准面受地球内部质量分布不均匀影响，是不规则曲面，无法用数学方法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果。,2018/11/16,建筑变形,15,旋转椭球体,长半径 a = 6378137m 短半径 b = 6356752m 扁 率 f = (a- b) / a = 1 / 298.257,用一非常接大地水准面 的数学面旋转椭球面 代替大地水准面，用旋 转椭球体描述地球，称 参考椭球体。椭球参数：,2018/11/16,建筑变形,16,四、地面点的高程,绝对高程（又称为海拔）：一点到大地水准面的铅垂距离。 相对高程：一点到假定水准面的铅垂距离。,标高：建筑工地上常以建筑物地面层的设计地坪为高程零点。其它部位的高程均相对于地坪而言，称为标高。 高差：两点间绝对高程（或相对高程）之差。 hAB=HB-HA=HB-HA ,2018/11/16,建筑变形,17,高程系统,我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，即我国采用的大地水准面，在该面上的任一点，其高程为零（大地水准面上绝对高程为零）。 1987年5月经国务院同意，启用1985年国家高程基准，其起算点仍为1956年所用的青岛水准原点，1985年的新高程值比1956年的旧高程值小0.0289米。,2018/11/16,建筑变形,18,水准原点至1985国家高程基准“零海平面”的高程 72.2604 m,测定平均海水面(高程为零)的验潮站,2018/11/16,建筑变形,19,吴淞高程系统,上海地区的高程系统历来采用吴淞高程系。吴淞高程系起源于“吴淞零点”。 现采用宁沪佘山基岩点作为吴淞零点的基准点。 吴淞高程系与黄海高程系的基面差 1956年黄海高程系，佘山水准基点既有黄海高程（44.4350米），又有吴淞高程（46.0647米），两者之差为1.6297米，即在上海地区吴淞高程系基面比1956年黄海高程系基面低1.6297米。,2018/11/16,建筑变形,20,2-2水准测量原理,一、水准测量的基本概念 P22 水准测量的原理是利用水准仪提供一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别瞄准和读数，以测定两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。,2018/11/16,建筑变形,21,b,A、B两点间高差hAB为：,A,B,a,hAB,前进方向,A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。,高差等于后视读数减去前视读数。,2018/11/16,建筑变形,22,A点为已知高程点，它的绝对高程为HA ，B点为待定高程点，a,b为水准仪在两根水准尺上的读数，则B点的高程HB= HA+（a-b），式中（a-b）=hAB称为A点到B点的高差，则HB=HA+ hAB,2018/11/16,建筑变形,23,二、水准面曲率对高差测量的影响,水准面是一个曲面。实用上，把测站附近的一小块水准面当作平面（水平面），其影响为h=S2/2R 水准面曲率对水准测量的影响： 高差的定义：高差是分别通过两点的水准面间的铅垂距离。 hAB=a- b =（a- aa）-（b- bb） =a-b-(Da2-Db2) / 2R 水准测量总是将水准仪大致安置在前 、后两尺 之间（又称为中间法水准测量），即DaDb 故 按 hAB= a- b = a- b 是正确的,2018/11/16,建筑变形,24,三、连续水准测量,当待定高程点离已知高程点较远，或高差较大，或不能通视，不能一站测定两点间的高差时，采用连续水准测量的方法进行高程传递，即多站水准测量，又称路线水准测量（P24，图2-3）。 转点：在水准路线中加设的若干个临时立尺点，称为转点，常用TP表示。转点应稳固，且应有突出的顶点，水准尺立直时能自由旋转。,2018/11/16,建筑变形,25,A,HA,C,HC,hAC,大地水准面,D1000m,TP1,TP4,TP3,h1,TP2,进行方向,h2,2.424,0.558,A,1.901,1.108,1.955,0.740,h3,2.287,0.771,h4,0.533,2.467,h5,2018/11/16,建筑变形,26,2-3水准尺和水准仪,1、水准尺 : 种类很多，是用来读数的。材料：木制，铝合金，玻璃钢等单面尺、双面尺（红黑面）等。还有因瓦合金带水准尺，条纹码水准尺。,2018/11/16,建筑变形,27,水准仪,2、水准仪 按精度：分为精密水准仪和普通水准仪。 按置平方式：分为水准气泡式和自动安平式。 现代电子水准仪利用光电扫描条形码水准尺进行自动读数，其置平方式也是自动安平式。 按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电子水准仪）。,DS05精密水准仪,徕卡DNA03数字水准仪,2018/11/16,建筑变形,28,微倾水准仪,借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。 圆水准器粗平，读数前调微倾螺旋，使符合水准气泡精确居中，使视线水平。,微倾置平系统： 微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜,2018/11/16,建筑变形,29,微倾水准仪,微倾的精密水准仪同普通水准仪比较，前者管水准器的分划值小、灵敏度高，望远镜的放大倍率大，明亮度强，仪器结构坚固,特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器，并配有精密水准标尺，以提高读数精度。,符合棱镜的设置,符合棱镜的观察窗口,气泡居中,气泡未居中,2018/11/16,建筑变形,30,自动安平水准仪,借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。