第十三篇 土木工程变形测量.pptVIP

郑州大学 宋建学 jxsong@zzu.edu.cn 第十三章 土木工程变形测量 13.1 概述 13.1.1 变形测量的意义 工程结构物在施工过程和施工完成后，由于其改变了建筑地基的应力状态，地基的变形不可避免；另外，由于工程结构物从施工开始就承受各种外部作用（重力、风力、温度变化等等）相互交叉的复杂影响，其弹塑性变形也不可避免。工程变形测量的意义在于严密监测结构物的变形幅度和速度，并依据工程力学和结构工程的相关知识，对变形产生的影响做出正确评价，以确保结构物正常工作。历史上，由于没有对工程结构物及时进行变形测量，造成重大损失的例子不计其数。1963年意大利的Vajaut拱坝（高266m）发生大滑坡，在7min之内就毁灭了一座城市及周围的几个小镇，造成3000人死亡。相反，1984年前后，我国对长江三峡滑坡体进行了长期的变形测量，并成功预报了滑坡的发生，使滑坡体上居民能够及时撤离，挽救了11 000人的生命。在建筑工程中，结构的变形测量结果是进行安全鉴定，确定危险房屋的基本依据。除了上述实际意义外，变形测量还是验证现行变形计算理论，发展切合实际的结构分析与设计理论的根本途径。 工程变形测量就是利用观测结果，研究工程结构物的变形规律，以达到监测建筑物安全，验证工程设计理论和检验施工质量的目的。对变形测量取得的数据进行整理、加工和分析，做出变形预报，这是变形测量中数据处理的任务。数据处理工作包括：观测数据的检验和质量评定；变形的几何分析，即对结构物空间状态变化做出几何描述，包括变形值的大小和方向；变形的物理解释，即对变形原因做出合理判断，并对变形的发展做出预报，为施工决策提供技术支持。由此可见，变形测量的根本目的就是获是结构物变形的空间状态和时间特性，进而反演结构的质量、刚度分布，确定结构物的工作状态，为结构物的施工、运营提供健康状态评价。 变形测量的主要内容包括沉降观测，位移观测、挠度观测、裂缝观测和振动观测等。每一种建筑物的观测内容，应根据建筑物的具体情况和实际要求综合确定测量项目。变形测量方法与测量仪器的发展密切相关。目前，GPS定位技术已经在区域性变形观测和大型工程变形监测中应用，并具有实时、连续、自动监测的优点，甚至与远程数据传输相结合，实现监测与决策智能化。 13.1.2、变形测量的一般规定 建筑变形测量的 等级划分及其精度要 求应符合下表的规定。 表中观测点测站高差 中误差，系指几何水 准测量测站高差中误 差或静力水准测量相 邻观测点相对高差中 误差；观测点坐标中误差，系指观测点相对测站点(如工作基点等)的坐标中误差、坐标差中误差以及等价的观测点相对基准线的偏差值中误差、建筑物(或构件)相对底部固定点的水平位移分量中误差。 对一个实际工程，变形测量的精度等级应根据各类建(构)筑物的变形允许值的规定（见表），按以下原则确定： （1）绝对沉降（如沉降量、平均沉降量等）的观测中误差，对于特高精度要求的工程可按地基条件，结合经验与分析具体确定；对于其他精度要求的工程，可按低、中、高压缩性地基土的类别，分别选±0.5mm、±1.0mm、±2.5mm。 （2） 相对沉降（如沉降差、基础倾斜、局部倾斜等）、局部地基沉降（如基坑回弹、地基土分层沉降等）以及膨胀土地基变形等的观测中误差，均不应超过其变形允许值的1/20。 （3）建筑物整体性变形(如工程设施的整体垂直挠曲等)的观测中误差，不应超过允许垂直偏差的1/10。 （4）结构段变形（如平置构件挠度等）的观测中误差，不应超过变形允许值的1/6。 （5）对于科研项目变形量的观测中误差，可视所需提高观测精度的程度，将上列各项观测中误差乘以1/5—1/2系数后采用。 测量工作开始前，应根据变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计。重大工程或具有重要科研价值的项目，尚应进行监测网的优化设计。施测方案应经实地勘选、多方案精度估算和技术经济分析比较后择优选取。 13.2 工程沉降观测 在荷载影响下，建筑基础下土层的压缩是逐步实现的，因此，基础的沉降量亦是逐渐增加的。一般认为，建筑在砂土类土层上的建筑物，其沉降在施工期间已完成大部分；而建筑在粘土类土层上的建筑物，其沉降在施工期间只完成了一部分。 右图为不同类土层上建筑物沉 降过程的典型曲线。由图可知，对 于砂性土层上的建筑，基础的沉降 过程可分为四个阶段：第一阶段是在施工期间，随着地基上荷载的