第十五章建筑物的变形观测 概述 变形观测的精度和频率 基准点与变形点的构造与布设 垂直位移观测 水平位移观测 倾斜观测 挠度观测 变形观测的成果处理
第十五章 建筑物的变形观测 • 概 述 • 变形观测的精度和频率 • 基准点与变形点的构造与布设 • 垂直位移观测 • 水平位移观测 • 倾斜观测 • 挠度观测 • 变形观测的成果处理
概述 建筑物的变形观测,目前在我国已受到高度重视。随着社会主义建设 的蓬勃发展,各种大型建筑物,如水坝、高层建筑、大型桥梁、隧道 型 总是由量变到质变而造成事故的。固而及时地对建筑物进行变形观测, 随时监视变形的发展变化,在未造成损失以前,及时采取补救措施 这就是变形观测的主要目的。它的另一个目的是检验设计的合理性, 为提高设计质量提供科学的依据。 建筑物产生变形的原因很多,如地质条件、地震、荷载及外力作用的 变化等是其主要原因。在建筑物的设计及施工中,都应全面地考虑这 些因素。如果设计不合理,材料选择不当,施工方法不当或施工质量 低劣,就会使变形超出允许值而造成损失 建筑物产生变形时,必然会引起内部应力的变化,当应力变化到极限 值时,建筑物即遭到破环。所以对有些建筑物,在测定形变的同时, 应辅以应力测定。本章只涉及形变观测 根据变形的性质,可分为静态变形和动态变形两类。静态变形是时间 的函数,观测结果只表示在某一期间内的变形:动态变形是指在外力 作用 生的变形,它是以外力为函数表示的,对于时间的变化,其 观测结果表示在某一时刻的瞬时变形
概 述 • 建筑物的变形观测，目前在我国已受到高度重视。随着社会主义建设 的蓬勃发展，各种大型建筑物，如水坝、高层建筑、大型桥梁、隧道 及各种大型设备的出现，因变形而造成损失的也越来越多。这种变形 总是由量变到质变而造成事故的。固而及时地对建筑物进行变形观测， 随时监视变形的发展变化，在未造成损失以前，及时采取补救措施， 这就是变形观测的主要目的。它的另一个目的是检验设计的合理性， 为提高设计质量提供科学的依据。 • 建筑物产生变形的原因很多，如地质条件、地震、荷载及外力作用的 变化等是其主要原因。在建筑物的设计及施工中，都应全面地考虑这 些因素。如果设计不合理，材料选择不当，施工方法不当或施工质量 低劣，就会使变形超出允许值而造成损失。 • 建筑物产生变形时，必然会引起内部应力的变化，当应力变化到极限 值时，建筑物即遭到破坏。所以对有些建筑物，在测定形变的同时， 应辅以应力测定。本章只涉及形变观测。 • 根据变形的性质，可分为静态变形和动态变形两类。静态变形是时间 的函数，观测结果只表示在某一期间内的变形；动态变形是指在外力 作用下产生的变形，它是以外力为函数表示的，对于时间的变化，其 观测结果表示在某一时刻的瞬时变形
概述 ·由于变形是随时间发展变化的,所以·对静态变形要周期性地进行重 复观测,以求取两相邻周期间的变化量:而对动态观测,则需用自动 记录仪器记录其瞵时位置。本章主要说明静态变形的观测方法。 建筑物变形的表现形式,主要为水平位移、垂直位移和倾斜,有的建 筑物也可能产生挠曲及扭转。当建筑物的整体性受到破坏时,则可产 所谓变形,是指相对于稳定点的空间位置的变化,所以在进行变形观 测时,必须以稳定点为依据。这些稳定点称为基准点或控制点。因而 根据观测结果,应对变形进行分析,得出变形的规律及大小,以判定 建筑物是遂步趋于稳定,还是变形继续扩大。如果变形继续扩大,且 变形速率加快,则说明它有破坏的危险,应及时发出警报,以便采取 措施。即使没有破坏,但变形超出允许值时,则会妨碍建筑物的正常 使用。如果变形逐渐缩小,说明建筑物趋于稳定,到达一定程度,即 可终止观测
概 述 • 由于变形是随时间发展变化的，所以·对静态变形要周期性地进行重 复观测，以求取两相邻周期间的变化量；而对动态观测，则需用自动 记录仪器记录其瞬时位置。本章主要说明静态变形的观测方法。 • 建筑物变形的表现形式，主要为水平位移、垂直位移和倾斜，有的建 筑物也可能产生挠曲及扭转。当建筑物的整体性受到破坏时，则可产 生裂缝。 • 所谓变形，是指相对于稳定点的空间位置的变化，所以在进行变形观 测时，必须以稳定点为依据。这些稳定点称为基准点或控制点。因而 变形观测也要遵循从控制到碎部的原则。 • 根据观测结果，应对变形进行分析，得出变形的规律及大小，以判定 建筑物是逐步趋于稳定，还是变形继续扩大。如果变形继续扩大，且 变形速率加快，则说明它有破坏的危险，应及时发出警报，以便采取 措施。即使没有破坏，但变形超出允许值时，则会妨碍建筑物的正常 使用。如果变形逐渐缩小，说明建筑物趋于稳定，到达一定程度，即 可终止观测
变形观测的精度和频率 建筑物变形观测的精度,视变形观测的目的及变形值的大小而异,很 难有一个明确的规定,国内外对此有各种不同的看法。原则上,如果 观测的自的是为了监视建筑物的安全,精度要求稍低,只要满足预警 需要即可,在1971年的国际测量工作者联合会(FIG)上,建议观测的 中误差应小于允许变形值的1/10~1/20;如果目的是为了研究孪形的 规律,则精度应尽可能高些,因为精度的高低会影响观测成果的可靠 性。当然,在确定精度时,还要考虑设备条件的可能,在设备条件具 备,且增加工作量不大的情况下,以尽可能高些为宜。 ·观测频率的确定,随载荷的变化及变形速率而异。例如,高层建筑在 施工过程中的变形观测,通常楼层加高1广2层即应观测一次;大坝的 变形观测,则随着水位的高低,而确定观测周期。对于已经建成的建 巯物,在建成初期,因为变形值大,观测的频率宜高。如果变形遂步 趋于稳定,则周期逐渐加长,真至完全稳定后,即可停止观测。对于 频临破坏的建筑物,或者是即蒋产生滑玻、崩塌的地面,箕变形速率 会逐渐加快,观测周期也要相应的逐渐缩短。观测的精度和频率两者 相关的,只有在一个周期内的变形值远大于观测误差,其所得结果 是可靠的
变形观测的精度和频率 • 建筑物变形观测的精度，视变形观测的目的及变形值的大小而异，很 难有一个明确的规定，国内外对此有各种不同的看法。原则上，如果 观测的目的是为了监视建筑物的安全，精度要求稍低，只要满足预警 需要即可，在1971年的国际测量工作者联合会(FIG)上，建议观测的 中误差应小于允许变形值的1/10～1/20；如果目的是为了研究孪形的 规律，则精度应尽可能高些，因为精度的高低会影响观测成果的可靠 性。当然，在确定精度时，还要考虑设备条件的可能，在设备条件具 备，且增加工作量不大的情况下，以尽可能高些为宜。 • 观测频率的确定，随载荷的变化及变形速率而异。例如，高层建筑在 施工过程中的变形观测，通常楼层加高1广2层即应观测一次；大坝的 变形观测，则随着水位的高低，而确定观测周期。对于已经建成的建 筑物，在建成初期，因为变形值大，观测的频率宜高。如果变形逐步 趋于稳定，则周期逐渐加长，直至完全稳定后，即可停止观测。对于 频临破坏的建筑物，或者是即将产生滑坡、崩塌的地面，其变形速率 会逐渐加快，观测周期也要相应的逐渐缩短。观测的精度和频率两者 是相关的，只有在一个周期内的变形值远大于观测误差，其所得结果 才是可靠的
基准点与变形点的构造与布设 ·无论是水平位移的观测还是垂直位移的观测,都要以稳固 的点作为基准点,以求得变形点相对于基准点的位置变化。 对于用作水平位移观测的基准点,要构成三角网、导线网 或方向线等平面控制网,对于用作垂直位移观测的基准点, 则需构成水准网。由于对基准点的要求主要是稳固,所以 都要选在变形区域以外,且地质条件稳定,附近没有震动 源的地方。对于一些特大工程,如大型水坝等,基准点距 变形点较远,无法根据这些点直接对变形点进行观测,所 以还要在变形点附近相对稳定的地方,设立一些可以利用 来直接对变形点进行观测的点作为过渡点,这些点称为工 作基点。工作基点由于离变形体较近,可能也有变形,因 而也要周期性地进行观测
基准点与变形点的构造与布设 • 无论是水平位移的观测还是垂直位移的观测，都要以稳固 的点作为基准点，以求得变形点相对于基准点的位置变化。 对于用作水平位移观测的基准点，要构成三角网、导线网 或方向线等平面控制网，对于用作垂直位移观测的基准点， 则需构成水准网。由于对基准点的要求主要是稳固，所以 都要选在变形区域以外，且地质条件稳定，附近没有震动 源的地方。对于一些特大工程，如大型水坝等，基准点距 变形点较远，无法根据这些点直接对变形点进行观测，所 以还要在变形点附近相对稳定的地方，设立一些可以利用 来直接对变形点进行观测的点作为过渡点，这些点称为工 作基点。工作基点由于离变形体较近，可能也有变形，因 而也要周期性地进行观测
基准点与变形点的构造与布设 作为变形观测用的平面控制网,与 地形测量或施工测量的控制网相比 较,精度要求高,一般边长也较短 为了减少仪器对中误差对观测结果 的影响,通常都埋设高1.3m左右的 观测墩,在墩顶安设强制对中器, 以保证每次对中于同一位置上。强 制对中器的构造如图15-1所示 中间有一螺孔,可用连接螺栓来固 定仪器,也可将仪器的三个脚螺栓 放置在互成120°的槽内,以使仪 器中心与三条槽的交会点对准。观 图15-1 测墩的基础,宜建在基岩或其他稳 固的地层上
基准点与变形点的构造与布设 • 作为变形观测用的平面控制网，与 地形测量或施工测量的控制网相比 较，精度要求高，一般边长也较短。 为了减少仪器对中误差对观测结果 的影响，通常都埋设高1.3m左右的 观测墩，在墩顶安设强制对中器， 以保证每次对中于同一位置上。强 制对中器的构造如图15—1所示， 中间有一螺孔，可用连接螺栓来固 定仪器，也可将仪器的三个脚螺栓 放置在互成120°的槽内，以使仪 器中心与三条槽的交会点对准。观 测墩的基础，宜建在基岩或其他稳 固的地层上
基准点与变形点的构造与布设 ·在变形观测时,不可能对建筑物的每一点都进行观测,而是只观测 些有代表性的点,这些点称为变形点或观测点。变形点要与建筑物固 连在一起,以保证它与建筑物一起变化。为使点位明显、肯定,以保 证每次所观测的点位相同,也要设置观测标志。变形点的数量和位置 要能够全面反映建筑物变形的情况,并要顾及到观测的方便。例如对 工业与民用建筑进行垂直位移观测时,其位置宜布设在建筑物的四角 及荷载变化、楼层数变化以及地质条件变化处。对于大的建筑物,要 求沿周迈每隔10~20m处布设一点,如图15-2所示。如果垂直位移是 用水准测量的方法观测,在施工时,就在墙体底部离地面0.8m左右处, 按上述要求埋设凸出墙面的金属观测标志,以便于观测,如图153 示。这些标志要与墙体内的钢筋焊在一起,以保证它们的整体性 对于桥墩的垂直位移观测,则变形点宜布设在墩耍的四角,或垂直平 分线的两端,以便子稂据不荺匀的垂直位移,推求桥墩的倾斜程度
基准点与变形点的构造与布设 • 在变形观测时，不可能对建筑物的每一点都进行观测，而是只观测一 些有代表性的点，这些点称为变形点或观测点。变形点要与建筑物固 连在一起，以保证它与建筑物一起变化。为使点位明显、肯定，以保 证每次所观测的点位相同，也要设置观测标志。变形点的数量和位置， 要能够全面反映建筑物变形的情况，并要顾及到观测的方便。例如对 工业与民用建筑进行垂直位移观测时，其位置宜布设在建筑物的四角 及荷载变化、楼层数变化以及地质条件变化处。对于大的建筑物，要 求沿周边每隔10～20m处布设一点，如图15—2所示。如果垂直位移是 用水准测量的方法观测，在施工时，就在墙体底部离地面0.8m左右处， 按上述要求埋设凸出墙面的金属观测标志，以便于观测，如图15—3 所示。这些标志要与墙体内的钢筋焊在一起，以保证它们的整体性。 对于桥墩的垂直位移观测，则变形点宜布设在墩顶的四角，或垂直平 分线的两端，以便于根据不均匀的垂直位移，推求桥墩的倾斜程度
基准点与变形点的构造与布设 阳152 H15-3
基准点与变形点的构造与布设
基准点与变形点的构造与布设 水平位移变形点的布设,则视建筑物的结构、观测方法及 变形方向而异。产生水平位移的原因很多,主要有地震 岩体滑动、侧向的土压力和水压力、水流的冲击等。其中 有些对位移方向的影响是已知的,例如,水坝受侧向水压 而产生的位移,桥墩受水流冲击而产生的位移等,即属这 种情况。但有些对方向的影响是不知道的,如受地震影响 而使建筑物产生的位移即是。对于不同的情况,宜采用不 同的观测方法,相应的对变形点的布设要求也不一样。但 不管以什么方式布设,变形点的位置必须具有变形的代表 性,必须与建筑物固连,而且要与基准点或工作基点通视 在变形 ,如果可以安置觇标或仪器,则应设置强制对 中器、以强制对中,减小对中误差,如果不能安置觇标, 则应设置清晰而易于照准的目标,其颜色和图案的选择, 应有利于提高照准的精度
基准点与变形点的构造与布设 • 水平位移变形点的布设，则视建筑物的结构、观测方法及 变形方向而异。产生水平位移的原因很多，主要有地震； 岩体滑动、侧向的土压力和水压力、水流的冲击等。其中 有些对位移方向的影响是已知的，例如，水坝受侧向水压 而产生的位移，桥墩受水流冲击而产生的位移等，即属这 种情况。但有些对方向的影响是不知道的，如受地震影响 而使建筑物产生的位移即是。对于不同的情况，宜采用不 同的观测方法，相应的对变形点的布设要求也不一样。但 不管以什么方式布设，变形点的位置必须具有变形的代表 性，必须与建筑物固连，而且要与基准点或工作基点通视。 在变形点上，如果可以安置觇标或仪器，则应设置强制对 中器、以强制对中，减小对中误差，如果不能安置觇标， 则应设置清晰而易于照准的目标，其颜色和图案的选择， 应有利于提高照准的精度
垂直位移观测 建筑物受地下水位升降、荷载的作用及地震等的影响,会使其产生位 移。一般说来,在没有其它外力作用时,多数呈下沉现象,对它的观 测称沉降观测。在建筑物施工开挖基槽以后,深部地层由于荷载减轻 而升高,这种现象称为回弹,对它的观测称为回弹观测 垂直位移观测的高程依据是水准基点,即在水准基点高程不变的前提 下,定期地测出变形点相对于水准基点的高差,并求出其高程,将不 同周期的高程加以比较,即可得出变形点高程变化的大小及规律
垂直位移观测 • 建筑物受地下水位升降、荷载的作用及地震等的影响，会使其产生位 移。一般说来，在没有其它外力作用时，多数呈下沉现象，对它的观 测称沉降观测。在建筑物施工开挖基槽以后，深部地层由于荷载减轻 而升高，这种现象称为回弹，对它的观测称为回弹观测。 • 垂直位移观测的高程依据是水准基点，即在水准基点高程不变的前提 下，定期地测出变形点相对于水准基点的高差，并求出其高程，将不 同周期的高程加以比较，即可得出变形点高程变化的大小及规律