15第十五章 建筑物的變形觀測(cè)

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1、第十五章 建筑物的變形觀測(cè) §15－1 概述 建筑物的變形觀測(cè)，目前在我國(guó)已受到高度重視。隨著社會(huì)主義建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各種大型建筑物，如水壩、高層建筑、大型橋梁、隧道及各種大型設(shè)備的出現(xiàn)，因變形而造成損失的也越來(lái)越多。這種變形總是由量變到質(zhì)變而造成事故的。固而及時(shí)地對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè)，隨時(shí)監(jiān)視變形的發(fā)展變化，在未造成損失以前，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，這就是變形觀測(cè)的主要目的。它的另一個(gè)目的是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，為提高設(shè)計(jì)質(zhì)量提供科學(xué)的依據(jù)。 建筑物產(chǎn)生變形的原因很多，如地質(zhì)條件、地震、荷載及外力作用的變化等是其主要原因。在建筑物的設(shè)計(jì)及施工中，都應(yīng)全面地考慮這些因素。如果設(shè)計(jì)不合理，材

2、料選擇不當(dāng)，施工方法不當(dāng)或施工質(zhì)量低劣，就會(huì)使變形超出允許值而造成損失。 建筑物產(chǎn)生變形時(shí)，必然會(huì)引起內(nèi)部應(yīng)力的變化，當(dāng)應(yīng)力變化到極限值時(shí)，建筑物即遭到破壞。所以對(duì)有些建筑物，在測(cè)定形變的同時(shí)，應(yīng)輔以應(yīng)力測(cè)定。本章只涉及形變觀測(cè)。 根據(jù)變形的性質(zhì)，可分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形兩類。靜態(tài)變形是時(shí)間的函數(shù)，觀測(cè)結(jié)果只表示在某一期間內(nèi)的變形；動(dòng)態(tài)變形是指在外力作用下產(chǎn)生的變形，它是以外力為函數(shù)表示的，對(duì)于時(shí)間的變化，其觀測(cè)結(jié)果表示在某一時(shí)刻的瞬時(shí)變形。 由于變形是隨時(shí)間發(fā)展變化的，所以·對(duì)靜態(tài)變形要周期性地進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，以求取兩相鄰周期間的變化量；而對(duì)動(dòng)態(tài)觀測(cè)，則需用自動(dòng)記

3、錄儀器記錄其瞬時(shí)位置。本章主要說(shuō)明靜態(tài)變形的觀測(cè)方法。 建筑物變形的表現(xiàn)形式，主要為水平位移、垂直位移和傾斜，有的建筑物也可能產(chǎn)生撓曲及扭轉(zhuǎn)。當(dāng)建筑物的整體性受到破壞時(shí)，則可產(chǎn)生裂縫。 所謂變形，是指相對(duì)于穩(wěn)定點(diǎn)的空間位置的變化，所以在進(jìn)行變形觀測(cè)時(shí)，必須以穩(wěn)定點(diǎn)為依據(jù)。這些穩(wěn)定點(diǎn)稱為基準(zhǔn)點(diǎn)或控制點(diǎn)。因而變形觀測(cè)也要遵循從控制到碎部的原則。 根據(jù)觀測(cè)結(jié)果，應(yīng)對(duì)變形進(jìn)行分析，得出變形的規(guī)律及大小，以判定建筑物是逐步趨于穩(wěn)定，還是變形繼續(xù)擴(kuò)大。如果變形繼續(xù)擴(kuò)大，且變形速率加快，則說(shuō)明它有破壞的危險(xiǎn)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，以便采取措施。即使沒(méi)有破壞，但變形超出允許值時(shí)，則會(huì)妨礙建筑物

4、的正常使用。如果變形逐漸縮小，說(shuō)明建筑物趨于穩(wěn)定，到達(dá)一定程度，即可終止觀測(cè)。 §15－2 變形觀測(cè)的精度和頻率 建筑物變形觀測(cè)的精度，視變形觀測(cè)的目的及變形值的大小而異，很難有一個(gè)明確的規(guī)定，國(guó)內(nèi)外對(duì)此有各種不同的看法。原則上，如果觀測(cè)的目的是為了監(jiān)視建筑物的安全，精度要求稍低，只要滿足預(yù)警需要即可，在1971年的國(guó)際測(cè)量工作者聯(lián)合會(huì)(FIG)上，建議觀測(cè)的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20；如果目的是為了研究孿形的規(guī)律，則精度應(yīng)盡可能高些，因?yàn)榫鹊母叩蜁?huì)影響觀測(cè)成果的可靠性。當(dāng)然，在確定精度時(shí)，還要考慮設(shè)備條件的可能，在設(shè)備條件具備，且增加工作量不大的情況下，以盡可能高些

5、為宜。 觀測(cè)頻率的確定，隨載荷的變化及變形速率而異。例如，高層建筑在施工過(guò)程中的變形觀測(cè)，通常樓層加高1廣2層即應(yīng)觀測(cè)一次；大壩的變形觀測(cè)，則隨著水位的高低，而確定觀測(cè)周期。對(duì)于已經(jīng)建成的建筑物，在建成初期，因?yàn)樽冃沃荡?，觀測(cè)的頻率宜高。如果變形逐步趨于穩(wěn)定，則周期逐漸加長(zhǎng)，直至完全穩(wěn)定后，即可停止觀測(cè)。對(duì)于頻臨破壞的建筑物，或者是即將產(chǎn)生滑坡、崩塌的地面，其變形速率會(huì)逐漸加快，觀測(cè)周期也要相應(yīng)的逐漸縮短。觀測(cè)的精度和頻率兩者是相關(guān)的，只有在一個(gè)周期內(nèi)的變形值遠(yuǎn)大于觀測(cè)誤差，其所得結(jié)果才是可靠的。 §15－3 基準(zhǔn)點(diǎn)與變形點(diǎn)的構(gòu)造與布設(shè) 無(wú)論是水平位移的觀測(cè)還是垂直位移的觀測(cè)，都要

6、以穩(wěn)固的點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，以求得變形點(diǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的位置變化。對(duì)于用作水平位移觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，要構(gòu)成三角網(wǎng)、導(dǎo)線網(wǎng)或方向線等平面控制網(wǎng)，對(duì)于用作垂直位移觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，則需構(gòu)成水準(zhǔn)網(wǎng)。由于對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的要求主要是穩(wěn)固，所以都要選在變形區(qū)域以外，且地質(zhì)條件穩(wěn)定，附近沒(méi)有震動(dòng)源的地方。對(duì)于一些特大工程，如大型水壩等，基準(zhǔn)點(diǎn)距變形點(diǎn)較遠(yuǎn)，無(wú)法根據(jù)這些點(diǎn)直接對(duì)變形點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，所以還要在變形點(diǎn)附近相對(duì)穩(wěn)定的地方，設(shè)立一些可以利用來(lái)直接對(duì)變形點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)的點(diǎn)作為過(guò)渡點(diǎn)，這些點(diǎn)稱為工作基點(diǎn)。工作基點(diǎn)由于離變形體較近，可能也有變形，因而也要周期性地進(jìn)行觀測(cè)。 作為變形觀測(cè)用的平面控制網(wǎng)，與地形測(cè)量或施工測(cè)量的控制網(wǎng)相比較

7、，精度要求高，一般邊長(zhǎng)也較短。為了減少儀器對(duì)中誤差對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響，通常都埋設(shè)高1.3m左右的觀測(cè)墩，在墩頂安設(shè)強(qiáng)制對(duì)中器，以保證每次對(duì)中于同一位置上。強(qiáng)制對(duì)中器的構(gòu)造如圖15—1所示，中間有一螺孔，可用連接螺栓來(lái)固定儀器，也可將儀器的三個(gè)腳螺栓放置在互成120°的槽內(nèi)，以使儀器中心與三條槽的交會(huì)點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)。觀測(cè)墩的基礎(chǔ)，宜建在基巖或其他穩(wěn)固的地層上。 高程基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目不應(yīng)少于三個(gè)，因?yàn)樯儆谌齻€(gè)時(shí)，如果有一點(diǎn)發(fā)生變化，就難于判定哪一點(diǎn)發(fā)生了變化。根據(jù)地質(zhì)條件的不同，高程基準(zhǔn)點(diǎn)(包括工作基點(diǎn))可采用深埋式或淺埋式水準(zhǔn)點(diǎn)。深埋式是通過(guò)鉆孔埋設(shè)在基巖上，淺埋式的基礎(chǔ)與一

8、般水準(zhǔn)點(diǎn)相同。點(diǎn)的頂部均設(shè)有半球狀的不銹鋼或銅質(zhì)標(biāo)志。 在變形觀測(cè)時(shí)，不可能對(duì)建筑物的每一點(diǎn)都進(jìn)行觀測(cè)，而是只觀測(cè)一些有代表性的點(diǎn)，這些點(diǎn)稱為變形點(diǎn)或觀測(cè)點(diǎn)。變形點(diǎn)要與建筑物固連在一起，以保證它與建筑物一起變化。為使點(diǎn)位明顯、肯定，以保證每次所觀測(cè)的點(diǎn)位相同，也要設(shè)置觀測(cè)標(biāo)志。變形點(diǎn)的數(shù)量和位置，要能夠全面反映建筑物變形的情況，并要顧及到觀測(cè)的方便。例如對(duì)工業(yè)與民用建筑進(jìn)行垂直位移觀測(cè)時(shí)，其位置宜布設(shè)在建筑物的四角及荷載變化、樓層數(shù)變化以及地質(zhì)條件變化處。對(duì)于大的建筑物，要求沿周邊每隔10～20m處布設(shè)一點(diǎn)，如圖15—2所示。如果垂直位移是用水準(zhǔn)測(cè)量的方法觀測(cè)，在施工時(shí)，就在墻體底部離地面0

9、.8m左右處，按上述要求埋設(shè)凸出墻面的金屬觀測(cè)標(biāo)志，以便于觀測(cè)，如圖15—3所示。這些標(biāo)志要與墻體內(nèi)的鋼筋焊在一起，以保證它們的整體性。對(duì)于橋墩的垂直位移觀測(cè)，則變形點(diǎn)宜布設(shè)在墩頂?shù)乃慕?，或垂直平分線的兩端，以便于根據(jù)不均勻的垂直位移，推求橋墩的傾斜程度。 水平位移變形點(diǎn)的布設(shè)，則視建筑物的結(jié)構(gòu)、觀測(cè)方法及變形方向而異。產(chǎn)生水平位移的原因很多，主要有地震；巖體滑動(dòng)、側(cè)向的土壓力和水壓力、水流的沖擊等。其中有些對(duì)位移方向的影響是已知的，例如，水壩受側(cè)向水壓而產(chǎn)生的位移，橋墩受水流沖擊而產(chǎn)生的位移等，即屬這種情況。但有些對(duì)方向的影響是不知道的，如受地震影

10、響而使建筑物產(chǎn)生的位移即是。對(duì)于不同的情況，宜采用不同的觀測(cè)方法，相應(yīng)的對(duì)變形點(diǎn)的布設(shè)要求也不一樣。但不管以什么方式布設(shè)，變形點(diǎn)的位置必須具有變形的代表性，必須與建筑物固連，而且要與基準(zhǔn)點(diǎn)或工作基點(diǎn)通視。在變形點(diǎn)上，如果可以安置覘標(biāo)或儀器，則應(yīng)設(shè)置強(qiáng)制對(duì)中器、以強(qiáng)制對(duì)中，減小對(duì)中誤差，如果不能安置覘標(biāo)，則應(yīng)設(shè)置清晰而易于照準(zhǔn)的目標(biāo)，其顏色和圖案的選擇，應(yīng)有利于提高照準(zhǔn)的精度。 §15－4 垂直位移觀測(cè) 建筑物受地下水位升降、荷載的作用及地震等的影響，會(huì)使其產(chǎn)生位移。一般說(shuō)來(lái)，在沒(méi)有其它外力作用時(shí)，多數(shù)逞下沉現(xiàn)象，對(duì)它的觀測(cè)稱沉降觀測(cè)。在建筑物施工開挖基槽以后，深部地層由于荷載

11、減輕而升高，這種現(xiàn)象稱為回彈，對(duì)它的觀測(cè)稱為回彈觀測(cè)。 垂直位移觀測(cè)的高程依據(jù)是水準(zhǔn)基點(diǎn)，即在水準(zhǔn)基點(diǎn)高程不變的前提下，定期地測(cè)出變形點(diǎn)相對(duì)于水準(zhǔn)基點(diǎn)的高差，并求出其高程，將不同周期的高程加以比較，即可得出變形點(diǎn)高程變化的大小及規(guī)律。 由水準(zhǔn)基點(diǎn)組成的水準(zhǔn)網(wǎng)稱為垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，它可布設(shè)成閉合環(huán)、結(jié)點(diǎn)或附合水準(zhǔn)路線等形式。其精度等級(jí)及主要技術(shù)要求見(jiàn)表15－1。 表15－1 垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求 等級(jí) 相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差(mm) 每站高差中誤差(mm) 往返較差、附合或環(huán)線閉合差(mm) 檢測(cè)已測(cè)高差較差(mm) 使用儀器、觀測(cè)方法及要求 一等 ±0.3

12、±0.07 0.15 0.2 DS0.5型儀器，視線長(zhǎng)度≤15m，前后視距差≤0.3m，視距累計(jì)差≤1.5m，宜按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) 二等 ±0.5 ±0.13 0.30 0.5 DS0.5型儀器，宜按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) 三等 ±1.0 ±0.30 0.60 0.8 DS0.5或DS1型儀器，宜按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) 四等 ±2.0 ±0.70 1.40 2.0 DS0.5或DS1型儀器，宜按國(guó)家三等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) 注：n為測(cè)段的測(cè)站數(shù) 如果設(shè)置有工作基點(diǎn)，則每年應(yīng)進(jìn)行一至兩次與水準(zhǔn)基點(diǎn)的聯(lián)

13、測(cè)，以檢查工作基點(diǎn)是否發(fā)生變動(dòng)。聯(lián)測(cè)工作應(yīng)盡可能選擇固定的月份，即保證外界條件基本相同，以減少外界條件變化對(duì)成果的影響。 變形點(diǎn)垂直位移觀測(cè)的方法有多種，但暴常用的是水準(zhǔn)測(cè)量。觀測(cè)的精度等級(jí)和主要技術(shù)要求見(jiàn)表15—2。 表15—2 變形點(diǎn)垂直位移觀測(cè)的精度要求和觀測(cè)方法 等級(jí) 高程中誤差(mm) 相鄰點(diǎn)高差中誤差(mm) 觀測(cè)方法 往返較差、附合或環(huán)線閉合差(mm) 一等 ±0.3 ±0.15 除按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè)外，尚需設(shè)雙轉(zhuǎn)點(diǎn)，視線≤15m，前后視距差≤0.3m，視距累計(jì)差≤1.5m ≤0.15 二等 ±0.5 ±030 按國(guó)家一等水準(zhǔn)測(cè)量的技

14、術(shù)要求施測(cè) ≤0.30 三等 ±1.0 ±0.50 按國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) ≤0.60 四等 ±2.0 ±1.00 按國(guó)家三等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求施測(cè) ≤1.40 注：n為測(cè)站數(shù) 由于變形觀測(cè)是多周期的重復(fù)觀測(cè)，且精度要求較高，為了避免誤差的影響，尚需注意以下各點(diǎn)： 1．設(shè)置固定的測(cè)站與轉(zhuǎn)點(diǎn)，使每次觀測(cè)在固定的位置上進(jìn)行。 2．人員固定，以減少人差的影響。 3．使用固定的儀器和水準(zhǔn)尺，以減少儀器誤差的影響。 §15－5 水平位移觀測(cè) 水平位移觀測(cè)的平面位置是依據(jù)水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)，或稱平面控制網(wǎng)。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式、已有設(shè)備和具體條件，可采用三角網(wǎng)

15、、導(dǎo)線網(wǎng)、邊角網(wǎng)、三邊網(wǎng)和視準(zhǔn)線等形式。在采用視準(zhǔn)線時(shí)，為能發(fā)現(xiàn)端點(diǎn)是否產(chǎn)生位移，還應(yīng)在兩端分別建立檢核點(diǎn)。 為了方便，水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)通常都采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。例如大壩、橋梁等往往以它的軸線方向作為x軸，而y坐標(biāo)的變化，即是它的側(cè)向位移。為使各控制點(diǎn)的精度一致，都采用一次布網(wǎng)。 監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度，應(yīng)能滿足變形點(diǎn)觀測(cè)精度的要求。在設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，要根據(jù)變形點(diǎn)的觀測(cè)精度，預(yù)估對(duì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的精度要求，并選擇適宜的觀測(cè)等級(jí)和方法。水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的等級(jí)和主要技術(shù)要求見(jiàn)表15—3。 表15—3 水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)的主要技術(shù)要求 等級(jí) 相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差(mm) 平均邊長(zhǎng)(m) 測(cè)角中誤差(″) 最弱邊

16、相對(duì)中誤差 作業(yè)要求 一等 1.5 ＜300 0.7 ≤1/250 000 按國(guó)家一等三角要求施測(cè) ＜150 1.0 ≤1/120 000 按國(guó)家二等三角要求施測(cè) 二等 3.0 ＜300 1.0 ≤1/120 000 按國(guó)家二等三角要求施測(cè) ＜150 1.8 ≤1/70 000 按國(guó)家三等三角要求施測(cè) 三等 6.0 ＜350 1.8 ≤1/70 000 按國(guó)家三等三角要求施測(cè) ＜200 2.5 ≤1/40 000 按國(guó)家四等三角要求施測(cè) 四等 12.0 ＜400 2.5 ≤1/40 000 按國(guó)家四等三角要求施測(cè) 變形

17、點(diǎn)的水平位移觀測(cè)有多種方法，最常用的有測(cè)角前方交會(huì)、后方交會(huì)、極坐標(biāo)法、導(dǎo)線法、視準(zhǔn)線法、引張線法等，宜根據(jù)條件，選用適當(dāng)?shù)姆椒ā? 一、測(cè)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(cè)了水平角α、β后，即可依下式求算p點(diǎn)的坐標(biāo)。 (15－1) 點(diǎn)位中誤差 的估算公式為： (15－2) 式中 ——測(cè)角中誤差； D——兩已知點(diǎn)間的距離； ——206 265″。 采用這種

18、方法時(shí)，交會(huì)角宜在60°至120°之間，以保證交會(huì)精度。 二、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(cè)了水平角α、β后，即可依公式15—3計(jì)算p點(diǎn)坐標(biāo)。 (15—3) 式中 點(diǎn)位中誤差的估算公式為 (15－4) 式中 ——測(cè)角中誤差 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(wú)定解。 三、極坐標(biāo)法 在光電測(cè)距儀出現(xiàn)以后，這種方法用得比較

19、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(cè)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(jiǎn)單，不再進(jìn)行說(shuō)明。 點(diǎn)位中誤差的估算公式為： (15－5) 四、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(cè)角、測(cè)距時(shí)，可采用這種方法。通過(guò)各次觀測(cè)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(cè)，如對(duì)弧形拱壩和曲線橋的水平位移觀測(cè)。 五、視準(zhǔn)線法 這種方法

20、適用于變形方向?yàn)橐阎木€形建(構(gòu))筑物，是水壩、橋梁等常用的方法。如圖15—7所示，視準(zhǔn)線的兩個(gè)端點(diǎn)A、B為基準(zhǔn)點(diǎn)，變形點(diǎn)1、2、3…等布設(shè)在AB的連線上，其偏差不宜超過(guò)2cm。變形點(diǎn)相對(duì)于視準(zhǔn)線偏移量的變化，即是建(構(gòu))筑物在垂直于視準(zhǔn)點(diǎn)方向上的位移。量測(cè)偏移量的設(shè)備為活動(dòng)覘牌，其構(gòu)造如圖15—8所示。覘牌圖案可以左右移動(dòng)，移動(dòng)量可在刻劃上讀出。當(dāng)圖案中心與豎軸中心重合時(shí)，其讀數(shù)應(yīng)為零，這一位置稱為零位。 觀測(cè)時(shí)在視準(zhǔn)線的一端架設(shè)經(jīng)緯儀，照準(zhǔn)另一端的觀測(cè)標(biāo)志，這時(shí)的視線稱為視準(zhǔn)線。將活動(dòng)覘牌安置在變形點(diǎn)上，左右移動(dòng)覘牌的圖案，直至圖案中心位于視準(zhǔn)線上，這時(shí)

21、的讀數(shù)即為變形點(diǎn)相對(duì)視準(zhǔn)線的偏移量。不同周期所得偏移量的變化，即為其變形值。與此法類似的還有激光準(zhǔn)直法，就是用激光光束代替經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)線。 六、引張線法 引張線法的工作原理與視準(zhǔn)線法類似，但要求在無(wú)風(fēng)及沒(méi)有干擾的條件下工作，所以在大壩廊道里進(jìn)行水平位移觀測(cè)采用較多。所不同的，是在兩個(gè)端點(diǎn)間引張一根直徑為0.8mm至lmm的鋼絲，以代替視準(zhǔn)線。采用這種方法的兩個(gè)端點(diǎn)應(yīng)基本等高，上面要安置控制引張線位置的V形槽及施加拉力的設(shè)備。中間各變形點(diǎn)與端點(diǎn)基本等高，在上面與引張線垂直的方向上水平安置刻劃尺；以讀出引張線在刻劃尺上的讀數(shù)。不同周期觀測(cè)時(shí)尺上讀數(shù)的變化，即為變形點(diǎn)與引張線垂直方向上的位移值。

22、 §15－6 傾斜觀測(cè) 一些高聳建(構(gòu))筑物，如電視塔、煙囪、高橋墩、高層樓房等，往往會(huì)發(fā)生傾斜。傾斜度用頂部的水平位移值K與高度h之比表示，即 （15－6） 一般傾斜度用測(cè)定的K及h求算，如果確信建筑物是剛性的，也可以通過(guò)測(cè)定基礎(chǔ)不同部位的高程變化來(lái)間接求算。 高度h可用懸吊鋼尺測(cè)出，也可用三角高程法測(cè)出。 頂部點(diǎn)的水平位移值，可用前方交會(huì)及建立垂準(zhǔn)線的方法測(cè)出。 一、前方交會(huì)法 采用前方交會(huì)法時(shí)，例如對(duì)高層樓房的墻角觀測(cè)，則高處觀測(cè)點(diǎn)與其理論位置的坐標(biāo)差△x、△y，即為在x,y方向上的位移值

23、，其最大位移方向上的位移值為 （15－7） 像煙囪等圓錐形中空構(gòu)筑物，應(yīng)測(cè)定其幾何中心的水平位移，這種情況可采用圖15—9所示的方法進(jìn)行。A、B為兩觀測(cè)站，離煙囪的距離應(yīng)不小于煙囪高度的兩倍，并使Ap、Bp方向大致垂直。經(jīng)緯儀先在A點(diǎn)觀測(cè)煙囪底部和頂部相切兩方向的值，取平均值得a、a′即為通過(guò)煙囪底部和頂部中心的方向值。同樣再在B點(diǎn)觀測(cè)，得b、b′。若a≠a′，b≠b′，則表示煙囪的上下中心不在同一鉛垂線上，即煙囪有傾斜。計(jì)算出△a= a′-a，△b= b′-b，并從A、B分別沿Ap、Bp方向量出到煙囪外皮的距離DA、DB，則可按下式計(jì)算出垂直于

24、Ap、Bp方向的偏移量eA、eB： （15－8） 式中R為煙囪底部的半徑，可量出底部的周長(zhǎng)后求得。煙囪總的偏移量e為： （15－9） 根據(jù)△a、△b的正負(fù)號(hào)，還可以按下式計(jì)算出偏移的方向： （15－10） 為以Ap為0°按順時(shí)針?lè)较蛴?jì)量的方位角。 二、垂準(zhǔn)線法 垂準(zhǔn)線的建立，可以利用懸吊垂球，也可以利用鉛垂儀(或稱垂準(zhǔn)儀)。 利用垂球時(shí)，是在高處的某點(diǎn)，如墻角、建筑物的幾何中心處懸掛垂球，垂球線

25、的長(zhǎng)度應(yīng)使垂球尖端剛剛不與底部接觸，用尺子量出垂球尖至高處該點(diǎn)在底部的理論投影位置的距離，即為高處該點(diǎn)的水平位移值。 鉛垂儀的構(gòu)造如圖15—10所示，當(dāng)儀器整平后，即形成一條鉛垂視線。如果在目鏡處加裝一個(gè)激光器，則形成一條鉛垂的可見(jiàn)光束，稱為激光鉛垂線。觀測(cè)時(shí)，在低部安置儀器，而在頂部量取相應(yīng)點(diǎn)的偏移距離。 §15－7 撓度觀測(cè) 所謂撓度，是指建(構(gòu))筑物或其構(gòu)件在水平方向或豎直方向上的彎曲值。例如橋的梁部在中間會(huì)產(chǎn)生向下彎曲，高聳建筑物會(huì)產(chǎn)生側(cè)向彎曲。 圖15一11是對(duì)梁進(jìn)行撓度觀測(cè)的例子。在梁的兩端及中部設(shè)置三個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)A、B及C，定期對(duì)這三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測(cè)，即可依下式計(jì)算各

26、期相對(duì)于首期的撓度值： (15－11) 式中 ——觀測(cè)點(diǎn)間的距離； ——觀測(cè)點(diǎn)的沉降量。 沉降觀測(cè)的方法可用水準(zhǔn)測(cè)量，如果由于結(jié)構(gòu)或其他原因，無(wú)法采用水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，也可采用三角高程的方法。 橋梁在動(dòng)荷載(如列車行駛在橋上)作用下會(huì)產(chǎn)生彈性撓度，即列車通過(guò)后，立即恢復(fù)原狀，這就要求在撓度最大時(shí)測(cè)定其變形值。為能測(cè)得其瞬時(shí)值，可在地面架設(shè)測(cè)距儀，用三角高程法觀測(cè)，也可利用近景攝影測(cè)量法測(cè)定。 對(duì)高聳建(構(gòu))筑物豎直方向的撓度觀測(cè)，是測(cè)定在不同高度上的幾何中心或棱邊等特殊點(diǎn)相對(duì)于底部幾何中心或相應(yīng)點(diǎn)的水平位移，并將這些點(diǎn)在其扭曲方向的鉛垂面上的投

27、影繪成曲線，就是撓度曲線。水平位移的觀測(cè)方法，可采用測(cè)角前方交會(huì)法、極坐標(biāo)法或垂線法。 §15－8 變形觀測(cè)的成果處理 變形觀測(cè)的外業(yè)工作結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)對(duì)觀測(cè)手簿進(jìn)行整理和檢查。如有錯(cuò)誤或誤差超限，須找出原因，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)。 由于觀測(cè)變形點(diǎn)的依據(jù)是監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，首要的是監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)必須穩(wěn)定可靠。為能判定其是否穩(wěn)定，也要定期進(jìn)行復(fù)測(cè)。如果各個(gè)點(diǎn)每次結(jié)果的平差值的較差在要求的范圍內(nèi)，則認(rèn)為它是穩(wěn)定的，如果某點(diǎn)的較差超限，則說(shuō)明該點(diǎn)產(chǎn)生了變形。根據(jù)該點(diǎn)觀測(cè)的變形點(diǎn)，其結(jié)果應(yīng)考慮該點(diǎn)變形的影響。 變形量的計(jì)算，是以首期觀測(cè)的成果作為基礎(chǔ)，即變形量是相對(duì)于首期的結(jié)果而言的，所以要特別注意首期觀測(cè)的質(zhì)

28、量。 變形觀測(cè)的目的是從多次觀測(cè)的成果中，發(fā)現(xiàn)變形的規(guī)律和大小，進(jìn)而分析變形的性質(zhì)和原因，以便采取措施。所以成果的表現(xiàn)形式應(yīng)直觀、清晰，通常采用以下形式： 一、列表 將各次觀測(cè)成果依時(shí)間先后列表，表15—4是一個(gè)沉降觀測(cè)的例子。表中列出了每次觀測(cè)各點(diǎn)的高程H，與上一期相比較的沉降量s，累計(jì)的沉降量∑s，荷載情況，平均沉降量及平均沉降速度等，在作變形分析時(shí)，對(duì)這些信息可以一目了然。 表15—4 沉降觀測(cè)成果表 工程名稱XX樓 儀器N3No128544 觀測(cè)XXX 點(diǎn)號(hào) 首期成果 1995.3.4 第二期成果 1995.5.8 第

29、三期成果 1995.7.2 　 備注 H0(m) H(m) S(mm) ∑S(mm) H(m) S(mm) ∑S(mm) 　 　 　 　 1 17.595 17.590 5 5 17.588 2 7 　 　 　 　 2 17.555 17.549 6 6 17.546 3 9 　 　 　 第二期觀測(cè)為暴雨后 3 17.571 17.565 6 6 17.563 2 8 　 　 　 　 4 17.604 17.601 3 3 17.600

30、 1 4 　 　 　 　 … … … … 　 　 靜荷載P 3.0t/m2 4.5t/m2 8.1t/m2 　 　 平均沉降量 　 5.0mm 2.0mm 　 　 平均沉降速度 　 0.078mm/d 0.037mm/d 　 　 二、作圖 為了更直觀地顯示所獲得的信息，可以將其繪制成圖。圖15—12是一個(gè)表示荷載、時(shí)間與沉降量的關(guān)系曲線圖。圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間T，可以十天或一月為單位，縱坐標(biāo)向下為沉降量s，向上為荷載P。所以橫坐標(biāo)軸以下是隨著時(shí)間變化的沉降量曲線，即s—T曲線；橫坐標(biāo)軸以上則是荷載隨時(shí)間而增加的曲線，即P—T曲線。施工結(jié)束后，荷載不再增加，則P—T曲線逞水平直線。從這個(gè)圖上，可以清楚地看出沉降量與荷載的關(guān)系及變化趨勢(shì)是漸趨穩(wěn)定。 根據(jù)同樣方法，也可繪出其他變形與外界因素的關(guān)系曲線。 根據(jù)上述的各種信息，結(jié)合有關(guān)的專業(yè)知識(shí)，即可對(duì)變形的原因，趨勢(shì)等進(jìn)行幾何的和物理的分析，為工程措施提供依據(jù)。 需要指出的是，一般認(rèn)為穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)，也不可能完全沒(méi)有變形，所謂穩(wěn)定，只是相對(duì)而言。即當(dāng)變形是對(duì)變形點(diǎn)的觀測(cè)沒(méi)有實(shí)際影響時(shí)，就視為是穩(wěn)定的。