建筑物监测课程(42张)课件.ppt

第第15章章 建建(构构)筑物变形观测与动态位移监测筑物变形观测与动态位移监测 建筑物随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂建筑物随时间的推移发生沉降、位移、挠曲、倾斜及裂缝等现象这些现象统称为缝等现象这些现象统称为变形变形变形的原因变形的原因:建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础建筑物在工程建设和使用过程中，由于基础的地质构造不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，的地质构造不均匀，土壤的物理性质不同，土基的塑性变形，地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物荷身的荷重及动地下水位的变化，大气温度的变化，建筑物荷身的荷重及动荷载荷载(如风力、震动等如风力、震动等)的作用等的作用等 变形按时间长短分为：变形按时间长短分为：长周期变形长周期变形(建筑物自重引起的沉建筑物自重引起的沉降和变形降和变形)、短周期变形、短周期变形(温度变化所引起的变形温度变化所引起的变形)和瞬时变形和瞬时变形(风振引屈的变形风振引屈的变形)变形按其类型可分为：变形按其类型可分为：静态变形和动态变形静态变形和动态变形15.1 变形观测概述变形观测概述建筑物变形监测的主要目的包括以下几个方面：建筑物变形监测的主要目的包括以下几个方面：、分析估计建筑物的安全程度，以便及时采取措施，、分析估计建筑物的安全程度，以便及时采取措施，设法保证建筑物的安全运行设法保证建筑物的安全运行.、利用长期的观测资料验证设计参数、利用长期的观测资料验证设计参数.、反馈工程的施工质量、反馈工程的施工质量.、研究建筑物变形的基本规律、研究建筑物变形的基本规律变形观测方法变形观测方法第一类：常规大地测量方法第一类：常规大地测量方法，包括几何水准测量测量、三角高程，包括几何水准测量测量、三角高程测量、三角测量、三角(边边)测量、导线测量、交会法等。

测量、导线测量、交会法等第二类：摄影测量方法第二类：摄影测量方法，包括近景摄影测量包括近景摄影测量第三类：专门测量方法第三类：专门测量方法或称物理仪器法包括各种准直测量或称物理仪器法包括各种准直测量(激激光准直系统具有代表性光准直系统具有代表性)、倾斜仪观测、流体静力水淮测量系纹、倾斜仪观测、流体静力水淮测量系纹及应变计测量等及应变计测量等第四类：空间测量技术第四类：空间测量技术包括甚长基线干涉测量、卫星激光测距、包括甚长基线干涉测量、卫星激光测距、全球定位系统全球定位系统(GPS)(GPS)等空间测量技术先进，可以提供大量的变等空间测量技术先进，可以提供大量的变形信息，是研究地壳形变及地友下沉等全球性变形的主要手段形信息，是研究地壳形变及地友下沉等全球性变形的主要手段第五类：自动化观测的方法第五类：自动化观测的方法坐标仪、液态仪等坐标仪、液态仪等建筑物变形观测的实质是：建筑物变形观测的实质是：定期地对建筑物的有定期地对建筑物的有关几何量进行测量，并从中整理、分析出变形规律关几何量进行测量，并从中整理、分析出变形规律其基本原理是：其基本原理是：在建筑物上选择一定数量的有代在建筑物上选择一定数量的有代表性的点，通过对这些点的重复观测来求出几何量的表性的点，通过对这些点的重复观测来求出几何量的变化变化。

变形观测的测量点可分为：变形观测的测量点可分为：基难点、工作点和观基难点、工作点和观测点三类测点三类变形监测点的分类变形监测点的分类:(1)(1)基准点基准点 基准点为变形观测系统的基本控制点，是测定工作点和变形基准点为变形观测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据基准点通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外，尽点的依据基准点通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外，尽可能长期保存，稳定不动每个工程一般应建立可能长期保存，稳定不动每个工程一般应建立3 3个基准点个基准点.(水平位移监测基准点标志水平位移监测基准点标志)垂直位移监测垂直位移监测基准点标志基准点标志2 2、工作点、工作点 工作点又称工作基点，它是基准点与变形观测点之间起联工作点又称工作基点，它是基准点与变形观测点之间起联系作用的点工作埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保系作用的点工作埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保持点位稳定持点位稳定3 3、观测点、观测点 变形观测点是直接埋设在变形体上的能反映建筑物变形特变形观测点是直接埋设在变形体上的能反映建筑物变形特征的测量点，又称观测点，一般地设在建筑物内部并根据测征的测量点，又称观测点，一般地设在建筑物内部。

并根据测定它们的变化来判断这些建筑物的沉陷与位移定它们的变化来判断这些建筑物的沉陷与位移观测点的埋设：观测点的埋设：观测点的安放位置观测点的安放位置建筑物监测内容：建筑物监测内容：1 1、工业及民用建筑物、工业及民用建筑物 对于工业与民用建筑物对于工业与民用建筑物主要进行沉陷、倾斜和裂缝的观测，即静态变主要进行沉陷、倾斜和裂缝的观测，即静态变形观测；形观测；对于高层建筑物对于高层建筑物还耍进行震动观测，即动态变形观测；还耍进行震动观测，即动态变形观测；对于大量抽取地下水对于大量抽取地下水及进行地下采矿的地区则应进行地表沉降观测及进行地下采矿的地区则应进行地表沉降观测主要监测项目如下：主要监测项目如下：（1 1）基础沉降：单点沉降量、平均沉降量、相对沉降量、倾斜、弯曲、沉）基础沉降：单点沉降量、平均沉降量、相对沉降量、倾斜、弯曲、沉降速率2 2）水平位移：单点水平位移、位移速率、挠度水平位移：单点水平位移、位移速率、挠度2 2）滑坡监测滑坡监测3 3）裂缝监测裂缝监测4 4）内部监测：应力应变监测、温度监测、地下水位监测内部监测：应力应变监测、温度监测、地下水位监测2、水工建筑物、水工建筑物 对于大型水工建筑物，例如混凝土坝，由于水的侧压力、对于大型水工建筑物，例如混凝土坝，由于水的侧压力、外界温度变化、坝体自重等因素的影响，坝体将产生沉降、外界温度变化、坝体自重等因素的影响，坝体将产生沉降、水平位移、倾斜、挠曲等变化，因而需要进行相应内容的变水平位移、倾斜、挠曲等变化，因而需要进行相应内容的变形观测。

对于某些重要建筑物，除了进行必要的变形监测外，形观测对于某些重要建筑物，除了进行必要的变形监测外，还需要对其内部的应变、应力、温度、掺压等项目进行观测，还需要对其内部的应变、应力、温度、掺压等项目进行观测，以便综合了解建筑物的工作性态以便综合了解建筑物的工作性态主要监测项目如下：主要监测项目如下：（1 1）现场巡视）现场巡视 （2 2）外部监测：沉降、水平位移、倾斜、挠度、裂缝、滑坡等外部监测：沉降、水平位移、倾斜、挠度、裂缝、滑坡等3 3）内部监测：温度、应力应变、渗压、渗流量、水力学观测、水）内部监测：温度、应力应变、渗压、渗流量、水力学观测、水文观测、泥沙文观测、泥沙4 4）环境监测：水位、气温、降雨量、风、地震、地下渗流场环境监测：水位、气温、降雨量、风、地震、地下渗流场3 3、大型桥梁工程、大型桥梁工程 （1 1）桥梁墩台变形观测）桥梁墩台变形观测 桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：桥梁墩台的变形观测主要包括两方面：各墩台的垂直位移观测：主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴各墩台的垂直位移观测：主要包括墩台特征位置的垂直位移和沿桥轴线方向线方向(或垂直于桥轴线方向或垂直于桥轴线方向)的倾斜观测；的倾斜观测；各墩台的水平位移观测：其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为各墩台的水平位移观测：其中各墩台在上、下游的水平位移观测称为横向位移观测，各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测。

横向位移观测，各墩台沿桥轴线方向的水平位移观测称为纵向位移观测两者中，以横向位移观测更为重要两者中，以横向位移观测更为重要2 2）塔柱变形观测）塔柱变形观测 塔柱变形观测主要包括：塔柱顶部水平位移监测、塔柱整体倾斜观测、塔柱变形观测主要包括：塔柱顶部水平位移监测、塔柱整体倾斜观测、塔柱周日变形观测、塔柱体挠度观测、塔柱体伸缩量观测塔柱周日变形观测、塔柱体挠度观测、塔柱体伸缩量观测3 3）桥面挠度观测）桥面挠度观测 桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况桥面在外界荷载的作用下桥面挠度是指桥面沿轴线的垂直位移情况桥面在外界荷载的作用下将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的将发生变形，使桥梁的实际线形与设计线形产生差异，从而影响桥梁的内部应力状态内部应力状态4 4）桥面水平位移观测）桥面水平位移观测 桥面水平位移主要是指垂直于桥轴线方向的水平位移桥桥面水平位移主要是指垂直于桥轴线方向的水平位移桥梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载梁水平位移主要由基础的位移、倾斜以及外界荷载(风日照、风日照、车辆等车辆等)等引起，对于大路径的斜拉桥和悬索桥，风荷载可使等引起，对于大路径的斜拉桥和悬索桥，风荷载可使桥面产生大幅度的摆动，这对桥梁的安全运营十分不利。

桥面产生大幅度的摆动，这对桥梁的安全运营十分不利桥梁工程的主要监测项目如下：桥梁工程的主要监测项目如下：（1 1）塔柱变形：基础沉降、倾斜、周日变形、压缩、膨胀塔柱变形：基础沉降、倾斜、周日变形、压缩、膨胀2 2）结构应力应变监测结构应力应变监测3 3）结构温度监测结构温度监测4 4）桥面线形监测桥面线形监测5 5）结构震动监测结构震动监测6 6）索力监测索力监测7 7）环境监测）环境监测(风、气温、地震、车流量、流速等）风、气温、地震、车流量、流速等）8 8）河床变化监测河床变化监测变形监测的精度变形监测的精度,不同目的的变形监测精度要求不同不同目的的变形监测精度要求不同5、变形观测的周期、变形观测的周期 变形观测的时间间隔称为变形观测的时间间隔称为观测周期观测周期，即在一定的时间内完，即在一定的时间内完成一个周期的测量工作成一个周期的测量工作观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目观测周期与工程的大小、测点所在位置的重要性、观测目的以及观测一次所需时间的长短有关的以及观测一次所需时间的长短有关确定变形观测的周期原则确定变形观测的周期原则:应以能系统反映所测变形的变应以能系统反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则化过程且不遗漏其变化时刻为原则。

一般可按荷载的变化或变形的速度来确定在工程建筑一般可按荷载的变化或变形的速度来确定在工程建筑物建成初期，变形速度较快，观测周期应多一些，随着建筑物建成初期，变形速度较快，观测周期应多一些，随着建筑物趋向稳定，可以减少观测次数，但仍应坚持长期观测，以物趋向稳定，可以减少观测次数，但仍应坚持长期观测，以便能发现异常变化对于周期件的变形，在一个变形周期内便能发现异常变化对于周期件的变形，在一个变形周期内至少应观测两次至少应观测两次以大坝为例的观测周期如下，其它工程以规范为准）（以大坝为例的观测周期如下，其它工程以规范为准）15.2 变形监测系统设计变形监测系统设计一、变形监测系统设计的原则与内容一、变形监测系统设计的原则与内容 1 1 设计原则设计原则 1 1）针对性；）针对性；2 2）完整性；）完整性；3 3）先进性；）先进性；4 4）可靠性；）可靠性；5 5）经济性）经济性 2 2、设计的主要内容、设计的主要内容15.3 15.3 水平位移监测水平位移监测 1.1.建筑物的水平位移是指建筑物的水平位移是指:建筑物的整体建筑物的整体平面移动，其原因主要是基础受到水平应力的平面移动，其原因主要是基础受到水平应力的影响影响,如地基处于滑坡地带或受地震的影响。

如地基处于滑坡地带或受地震的影响测定平面位置随时间变化的移动量，以监视建测定平面位置随时间变化的移动量，以监视建筑物的安全或采取加固措施筑物的安全或采取加固措施其表现形式为在不同时期平面坐标或其表现形式为在不同时期平面坐标或距离的变化建筑物水平位移观测是测定建筑距离的变化建筑物水平位移。