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变形测量
利用建立的GPS监测系统实现了对桥梁的全天候自动监测和数据的实时获取。
通信网络系统负责传输GPS数据和遥控GPS接收机,控制中心分析和管理系统可以实现对数据的实时分析,输出监测结果,并实现自动报警功能。
系统通过对桥梁位移和变形的高精度实时监测和分析,为桥梁的管理和维护提供了科学的依据。
二、GPS用于桥梁结构动态监测
利用GPSRTK实时定位技术可以按设定的采样频率采集桥梁动态变化时监测特征点的空间位置数据。
目前,双频GPS接收机的最高采样频率为10Hz(事后数据处理方式),这就意味着在实时监测点测量时,流动站上的GPS接收机可以达到每秒10个数据的采集率。
因此,它完全可以用于监测振动频率为1Hz以下的桥梁振动变化。
一般来说,在外力(如台风、地震和车载)作用下,大型桥梁的振动具有简谐性质,并且随着外力的变化其摆动(或振动)的幅度和频率也在变化。
通过国内外许多学者的试验,可知GPS动态试验的精度是可以评估的。
可以利用观测的结果绘制变形体的位移与时间关系振动曲线图,估计这个图形的近似频率。
再利用谱分析工具,可以从桥梁水平振动和垂直振动过程中根据振幅和频率变化过程曲线得到更加精确的频率估计,结合不同条件下振动状态,得到不同频谱特性曲线图。
第九章变形监测工程实例
掌握变形监测工程方案的设计和具体实施过程,对一个从事变形监测工作者来说是非常必要的。
本章结合工程建筑物的沉降监测、基坑工程监测和桥梁检测等监测实例,从方案设计、监测报告和总结等方面进行详细介绍。
§9-1玉森新城1#楼沉降监测方案
一、工程概况
烟台开发区玉森房屋综合开发有限公司玉森新城1#楼位于烟台市福山高新区。
同三高速路以南,福海路以西,由烟台开发区玉森房屋综合开发有限公司建设。
范围为一栋公寓楼。
主楼高为103.4m左右,地下一层,地上30层。
采用桩基基础,框架结构。
为了监测建筑物在施工期间及使用初期基础沉降变化情况,给甲方、监理、设计及施工单位及时提供准确可靠的测量数据,确保施工顺利进行,特编写本沉降观测设计方案。
二、编写依据
《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97
《国家一、二等水准测量规范》GB12897-2006
《工程测量规范》GB50026-93
《沉降观测说明》烟台建筑设计院
三、高程监测网的布设与施测
高程监测网按二级变形测量精度布设,基准点布设4个,组成一闭合路线。
基准点布设在变形区域外坚实稳固的地方,使用钢桩标志采用深埋方法。
监测网使用日本产AT-G2+测微器自动安平水准仪,配因瓦水准尺观测。
水准仪性能指标为:
望远镜放大倍数的32倍;自动安平精度为±0.3″;估读值为0.01mm。
每公里往返测高差中误差≤+0.4mm,观测前应对测量仪器进行全面检验,均符合相应规范技术要求。
高程监测网首期观测两次,按二级变形测量精度限差要求观测,在计算机上进行评差计算,取各基准点的平均值作为沉降观测的起算
高程,环线闭合差及往返较差需满足:
△h<1.0
mm(n为测站数)。
在以后的沉降过程中定期对基准点进行检测,以验证各基准点
的稳定性,检测已测高差之差≤1.5mm。
四、工作基点的布设与施测
工作基点布设1个,在建筑场地附近即便于工作又不易破坏的位置,使用钢桩标志采用深埋方法。
观测方法和技术要求与基准点相同,应定期与基准点联测,进行检查。
检测已测高差之差≤±1.5mm,n为测站数。
五、沉降监测点的布设与施测
根据《规范》要求,沉降监测点布设在建筑物的拐角处、沉降缝两侧及重要的承重部位,沉降监测点根据甲方提供的由建筑设计院布设的点位在现场实地布设。
点位高度应在室外坪以上0.25m处,点位正上方2.5m范围内不应有突出物,以便于立尺观测。
标志在墙上打孔,并将标志连接在建筑物的主体上,观测时采用可旋进旋出式外部顶端为球面的钢棒膨胀标志,不用时用丝堵保护,确保沉降观测精度。
首次观测方法及技术要求与基准点相同,首次观测2次,取各点平均值作为沉降观测点首期观测成果。
六、观测方案
该工程采用任意高程基准。
根据设计院的沉降观测说明。
甲方要求随着建筑工程的进展,公寓楼每增高2层观测1次。
公寓楼在主体封顶后第1年每季度观测1次,共计4次,直至下降稳定为止,共计19次。
七、施工组织设计
公司指派项目经理1人,水准组1组4人、司机1人,共计6人。
其中工程师1人、助理工程师2人。
八、质量保证体系
实行项目管理,建立以项目经理为负责人的质量保证体系,设立质量管理小组,负责整个工程的质量工作。
严格工序管理,每道工序都进行100%,检查,检查合格后,方可进行下一道工序。
做到当天的内业,当天完成,发现问题及时解决。
切实保证工程质量和工程进度。
在整个工作过程中,所做成果、成图均经过200%检查,即组检、院检。
实行三级检查制度,即组检、部检、院检,其中院检由院总工办组织专职人员负责,检查工作随工作进展随时进行,100%图幅进行外业巡视和内业检查。
严格执行《变形测量规程》、《水准规范》等有关要求。
九、提交资料
自第二次观测起,每次观测后提交中间技术成果,工程结束后,一个月内提交技术总结。
每次观测整理后的沉降成果一式二份,在下次观测前提交给甲方和有关部门,提交资料内容包括:
(1)变形观测点平面示意图;
(2)沉降观测点的沉降量、累积沉降量成果表;
(3)观测点沉降变化曲线图;
(4)技术报告。
§9-2紫郡城楼盘一期2#楼沉降监测中期报告
一、目的与任务
为了能确切反应建筑物在施工期间及使用初期基础沉降变化情况,给甲方、监理、设计及施工单位及时提供准确可靠的测量数据,确保施工顺利进行,受山东桦林建设集团有限公司的委托,我公司承担了紫郡城一期工程的沉降观测任务。
自2007年10月25日开始观测,2#楼已经封顶,现将工作进展情况作以总结。
二、工程概况
烟台桦林紫郡城项目位于烟台市芝罡区,南至红旗路北至宁海路东至迎祥路,由山东桦林建设集团有限公司建设。
由17栋小高层住宅和地下车库组成其中1#~8#楼及其附属地下车库为本次设计的一期工程,其中1#楼设计为11层,地下一层,长度约为34.70m;5#楼设计为11层,地下两层,长度约为33.8m(独立);6#楼设计为13层,地下两层,长度约为39.6m(独立);2#楼设计为11层,地下一层长度约为34.70m,(CFG+独立);3#楼设计为11层,长度约为34.70m(独立);4#楼设计为11层,长度约为34.70m;7#楼设计为11层,地下两层,长度约为33.8m。
采用CFG桩进行地基处理,筏板基础,框架剪力墙结构。
为了监测建筑物在施工期间及使用初期基础沉降变化情况,给甲方、监理、设计及施工单位及时提供准确可靠的测量数据,确保施工顺利进行,特编写本沉降观测设计方案。
三、作业依据
(1)《建筑变形测量规范》(JGT/T8-97)
(2)《国家一、二等水准测量规范》(GB12897-2006)
(3)本工程《技术设计书》
四、高程监测网的布设与施测
高程监测网按《建筑物变形测量规范》二级变形测量精度进行,在测区布设3个基准点,组成闭合路线。
基准点布设在变形区域外坚实稳固的地方,使用钢桩标志采用深埋方法。
监测网使用日本产AT-G2+测微器自动安平水准仪配铟瓦水准尺观测。
水准仪性能指标为:
望远镜放大倍数为32倍;自动安平精度为±0.3″;估读值为0.01mm。
每公里往返高差中误差≤+0.4mm。
观测前应对测量仪器进行全面检验,均符合相应规范技术要求。
基准点监测网观测2次,在计算机上进行平差计算,取各基准点的平均值作为沉降点观测的起算数据,环线闭合差及往返较差应满足△h<±1.0mm(n为测站数)。
在以后的沉降观测过程中要定期对基准点进行检测以验证各基准点的稳定性。
检测已测高差之差≤1.5mm,n为测站数。
五、基准点、工作基点和沉降监测点的布设
(1)根据现场情况,在建筑物附近道路上布设3个基准点BM1,BM2,BM3,在建筑物主体附近布设1个工作基点,基准点使用螺栓标志,采用浅埋方法设置,高程采用任意高程基准。
(2)沉降观测点的布设根据建筑物的结构特点,在建筑物外侧主要承重柱及基础能反映建筑物地基变形的位置布设了6个沉降监测点,沉降监测点采用隐蔽式可旋螺栓观测标志,各沉降观测点编号用“X-x”表示。
六、基准点、工作基点和沉降监测点的观测
观测使用日本产AT-G2+测微器自动安平水准仪,配铟瓦水准尺,按《建筑测量规范》二级沉降观测的要求进行,观测方法执行《国家一、二等水准测量规范》有关要求。
首先对基准点、工作基点进行连续两次观测,在计算机上进行平差计算,取两次高程平均值作为沉降观测的起算数据。
每期观测均采用相同的观测路线和观测方法,固定仪器、人员、镜位的原则。
环线闭合差及往返较差均<±1.0mm(n为测站数),定期对基准点、工作基点联测检查,检测已测高差之差均小于<±1.5mm(n为测站数)。
对沉降观测点采用往返测的方法进行观测,数据经计算机平差,前后期成果进行比较。
每次观测至少联测两个以上工作基点进行检核,保证资料的准确性、可靠性,求出各沉降观测点高程。
七、资料分析
(一)基准点检测
2007年12月22日,对各基准点进行了检测,计算得到每测站高差中数中误差M△=±
=0.16mm
式中,M△每站高差中数中误差,N测站数,△往返高差较差,n各测段的平均测站数,达到了二级变形测量的精度(M△≤0.5mm)。
(二)、沉降点观测
2007年12月22日开始对沉降点进行观测,已测7期,此时建筑物已经封顶。
每测站高差中数中误差小于0.5mm,符合精度要求。
各期观测计算资料准确、可靠,可提供甲方及有关单位,成果及精度见表9-1和表9-2。
表9-1基准点、工作基点成果表
点名高程/m备注
BM1100.00000
BM2100.44118任意高程基准
BM3100.87460
表9-2基准点检测精度—览表
日期期数起讫点最大较差/mm限差/mm
2007.10.251BM1-BM2-BM3-0.20±3.35
2007.11.042BM1-BM2-BM3-0.18±3.35
2007.11.143BM1-BM2-BM3-0.18±3.35
2007.11.274BM1-BM2-BM3-0.19±3.35
2007.12.075BM1-BM2-BM3-0.17±3.35
2007.12.156BM1-BM2-BM3-0.18±3.35
2007.12.227BM1-BM2-BM3-0.16±3.35
§9-2广泉小区沉降监测
一、工程概况
本工程位于北京朝阳区广渠门外、马圈长途汽车站以东约100m,北依广渠门外大街,西临广和里中路,东临垂杨柳中街。
实施沉降监测的建筑物为3栋高层建筑物,建筑物地上为25~28层,地下两层。
监测时间自2005年11月17日至2006年12月20日,共计400天。
二、沉降监测技术依据
(1)国标.GB5002.工程测量规范。
(2)行业.JGJ/T-1997.建筑变形测量规范。
(3)沉降技术方案。
(4)甲方技术方案。
三、观测方法与技术
(一)基准点与监测点的建立
1.基准点的建立
依据有关规范及建筑物周边的实际情况,在建筑物周围布设了3个水准基点BM1、BM2和BM3。
水准基点布设于沉降区外约50m的路上。
2.沉降监测点的建立
根据检测目的,沉降监测点的布设位置原则为:
布设于明显而又有代表性的部位;甲方及设计人员的特殊要求。
按照以上要求,本次沉降监测点布设30个点。
(二)采用的仪器设备
本工程采用蔡司Dinil2电子精密水准仪一套,2m铟钢水准尺一对。
(三)观测方法与实际精度
1.基准点和沉降监测点观测
基准点和沉降监测点观测利用几何水准测量的方法,采用独立高程系统(相对高程)。
基准点按国家一等水准要求进行观测,沉降监测点按照国家二等水准测量方法施测。
一等水准满足其相邻基点高差中误差≤±0.3mm,往返较差或符合环线闭合差≤±0.3mm的精度要求(n为测站数);二等水准满足高差中误差≤±1.0mm,相邻点的高差中误差≤±0.5mm;闭合差≤±0.6mm(n为测站数)。
2.观测周期
2005年11月二层封顶后进行第一、二次观测。
以后对该建筑群每增加三层观测一次,具体观测时间、荷载状况见表9-3和表9-4所示。
表9-311#~13#楼观测时间与荷载
观测时间
观测次数
楼层
2005.11.17
第1、2次
二层
2005.11.30
第3次
四层
2005.12.20
第4次
七层
2006.02.10
第5次
九层
2006.02.28
第6次
十二层
2006.03.31
第7次
十五层
2006.04.20
第8次
十八层
2006.05.17
第9次
二十一层
2006.06.10
第10次
结构封顶
2006.09.11
第11次
封顶3个月
2006.12.20
第12次
封顶6个月
表9-414#楼观测时间与荷载
观测时间
观测次数
楼层
2005.11.17
第1、2次
二层
2005.11.30
第3次
四层
2005.12.13
第4次
六层
2005.12.25
第5次
九层
2006.02.10
第6次
十二层
2006.03.09
第7次
十四层
2006.03.09
第8次
十八层
2006.04.27
第9次
二十一层
2006.05.17
第10次
二十三层
2006.06.10
第11次
二十六层
2006.06.25
第12次
结构封顶
2006.09.11
第13次
封顶3个月
2006.12.20
第14次
封顶6个月
四、内业计算与成果分析
(一)、内业计算
本次沉降观测使用蔡司Dinil2电子精密水准仪,外业自动记录,内业仪器自动平差后传入计算机得出数据。
(二)成果分析
(1)对基准点及沉降观测点观测精度成果数据统计来看,观测精度符合有关技术要求;
(2)2005年度、2006年度仪器检测前后精度变化值比较稳定,可以保证沉降数据的连续使用;
(3)通过以上精度分析,观测成果符合有关规定要求,观测成果真实可靠。
五、结论
(1)自2005年11月17日至2006年12月20日的观测成果分析,该高层建筑11#~13#楼在观测期间沉降量最大的点是10号点,沉降量为-15.30mm,最小的是三号点,沉降量为-12.99mm,差异沉降量为-2.31mm;
(2)自2005年11月17日至2006年12月20日观测成果分析,该建筑14#楼在观测期间沉降量最大的点是22号点,沉降量为-19.49mm,最小的是27号点,沉降量为-17.45mm,差异沉降量为-2.25mm;
(3)自2006年12月20日最后的观测成果分析,该建筑的各观测点沉降量都小于等于沉降稳定限制4.0mm/百日,沉降量基本稳定。
六、附表和图
表9-5:
沉降观测成果汇总表
11#楼
12#楼
13#楼
14#楼
点号
累计沉降
点号
累计沉降
点号
累计沉降
点号
累计沉降
10
-15.30
5
-13.19
1
-14.01
22
-19.49
11
6
-14.08
2
-15.01
23
-18.17
12
-14.46
7
-13.54
3
-12.99
24
-18.27
13
-14.96
8
-13.06
4
-14.96
25
-18.18
14
-15.60
9
-14.46
21
26
-18.60
15
17
-13.19
29
-14.90
27
-17.45
16
-14.31
18
-13.89
30
-14.98
28
-17.61
19
-13.60
20
-14.38
备注
1.每点平均沉降量-15.28mm;2.每日平均沉降速度-0.04mm;3.建筑物状况是结构封顶6个月;4.说明:
11#,15#,21#点被破坏,没有统计在内。
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