古塔变形监测方法及数据分析.pdf

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1、第31卷第3期甘肃科技VoL3lNo．32015年2月GansuScienceandT6chnologyFh．2015古塔变形监测方法及数据分析韩侃，卢波1，方建生，李建章2(1．中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州730000；2．兰州交通大学，甘肃兰州730070)摘要：根据古塔的特点、现状。借鉴其他类似监测项目的测量经验，从理论分析、现有技术手段和可能的技术措施人手．对古塔建筑物平面位移和垂直位移的监测方法进行了对比．并运用相互校核的监测方法对古塔建筑物的倾斜做了详细阐述。利用平均间隙法原理，对监测网基点的稳定性进行了检验及分析，提出了

2、基于回归平面的古塔变形的分析方法。结合塔体上监测点平面坐标及沉降量回归平面，从而确定沉降量及倾斜率。探讨了TrimbleGX三维激光扫描仪在古塔建筑物变形监测中的应用．该仪器能够快速识别并捕获相关数据．弥补了传统变形监测的片面性和局限性。综合分析各种检测方法的检测结果，得出了可靠的结论。关键词：古塔；变形监测；回归平面；倾斜；数据处理中国分类号：TU512中国的古塔融合了外来文化与中华传统建筑由一个三角形组成。固定其中一点作为原点。施测艺术的精华。是我国古代高层建筑的杰出代表。由采用边角网方式．用LeieaTCRA1201~全站仪对所有于古代

3、建筑技术的限制及几千年沧桑岁月的破坏．边长、角度进行距离测量、角度测量，然后进行平差加上此类建筑物由于长细比大、重心高。对地基条计算。固定基准点的平面坐标。件往往十分敏感．因而许多古塔都产生了不同程度白塔塔体为四边形的对称体．塔体某横截面的的倾斜，特别是砖石结构的古塔，自重大、强度低，对角线交点(截面中心点，也是塔体竖轴点)为交会一旦倾斜．往往造成倾斜一侧地基应力集中．又进法监测的坐标点。选定每塔交会的测站点位置。并一步加速了建筑物的倾斜。需要进行安全性监测的设立定向点、联系点、检核点。每次观测前对各点进古塔一般都是文物。因文物保护、旅游开发

4、等需要行检核。确定其稳定性后再进行下一步测量工作。将其建设成文物保护区或风景区。这类区域的特点如图1所示是植被密度大．各种附属构筑物的遮挡导致测量时通视条件不好．用单一的测量方法难以满足监测要求。若采用几种方法监测，并相互检验，可得出可靠的监测结果。本文以北京妙应寺白塔为例。探讨了新的监测方法．通过塔体上各监测点的沉降量以及其平面坐标．采用最d~--乘法拟合出一个塔体沉降量的回归平面．通过该回归平面求得塔体任意点的沉降量．同时得到相应方向上的倾斜率。图1平面位移监测示意1监测方案的确定及监测方法1．2垂直位移监测本次监测主要使用常规测量仪器和

5、摄影测量为保证高程基准网的稳固．监测高程基准网由设备。选择监测方法时主要考虑以下4个方面：三个基准网点组成。布设在院落稳定的位置。采用1)塔体倾斜变化；独立高程系．假设一个水准基准点为原点。高程为2)塔身各段的变化：3)塔基的稳定性；10．0m。在首期沉降监测中，按国家二等水准测量纲要的相关要求联测。将高程引至其他测点上。采用4)保护文物和景区现状设施。1．1平面位移监测电子水准仪f高差中误差为±0．3ram／kin)及与其配套的锢瓦条形码标尺．采用几何水准测量方法，进行自塔寺平面位移监测采用独立坐标系．基准网108甘肃科技第31卷往返观测。

6、以沉降监测基准点为基准，应用精密水表1两期观测高差准测量方法直接测定白塔的沉降监测点．通过各期的高程变化量来判断白塔周围的沉降状况。如图2所示。2．1同一性检验对两期观测的单位权方差作同一性检验：(：．P)：2Fo===2_1．282取置信水平Or=0．05，由第一自由度=2及第二自由度2，从F分布表中查得：Fo=1．28

7、坐标值：由此可见。实测精度满足设计精度的要求。2)测量底部多边形转角柱柱脚两旁的点，相交2．2整体检验构成一个多边形．根据这个多边形计算出底部几何由间隙d计算单位权方差，中心点的坐标：3)对古塔外部进行倾斜观测．根据前方交会所叮u惦一掣——一：一—一：一2二．·3J3J．Is0得出的塔顶三维坐标与拟合出的底部四边形的中心．可以得出各层的高差以及在平面投影上的中心鲁==3．468差．由此可得倾斜度。取显著水平0l=0．05。则有：根据塔身倾斜变形程度和高度选取横截面．一F=3．468

8、8m(以原层高为主)为截取值。从塔体以，网中基点是稳定的。的各截面中点坐标．即可看出塔体各段的倾斜量及3平面回归模型整体的总倾斜度3．1模型建立2基点稳定性检验与分