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1、建筑工程中变形测量问题研究【摘要】随着我国经济的发展，大型建筑物越来越多,为了能够确切反映建筑物、构筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势,验证设计方案的科学性,分析形变原因,预防事故发生,保证建筑物在施工及运营期间的安全,对建筑物必须进行变形测量。本文就变形测量的方法及测量数据处理等相关问题作一简单阐述，以供同行探讨。【关键词】工程测量；变形测量；监测网前言5测绘学是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科随着科学技术的发展,服务领域也不断拓宽。尤其是国民经济的快速发展,我国的大型建筑物越来越多,为了能够确切反映建筑物、构
2、筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势,验证设计方案的科学性,分析形变原因,预防事故发生,保证建筑物在施工及运营期间的安全,对建筑物必须进行变形测量。这样变形测量就越来越引起人们的重视。变形测量是监测、分析及预报工程建筑物及与工程有关的变形的主要方法;是对建筑物、构筑物及其地基或一定范围内岩体及土体的位移、沉降、倾斜、挠度、裂缝等所进行的测量工作。而我们目前对建筑物的变形测量主要包括两个方面,一方面是沉降观测,另一方面是位移监测。沉降观测主要是使用精密水准仪采用周期的观测方法定期测出建筑物在不同荷载下的沉降量,及时掌握建筑物的沉
3、降情况,了解有无异常现象,以便采取合适的补救办法以保证建筑物的安全稳定,更能准确反映地基勘探、基础设计及施工质量的优劣;位移监测是为了保证建筑物各轴线的位置,它是对施工质量和地基沉降的综合影响。1.建筑物的变形测量应在工程施工开始前要统筹安排5按测定沉降或位移的要求,选定变形测量点,这些测量点宜分为基准点、工作基点和变形观测点。布设时应根据工程情况布设不少于3个稳固可靠的点作为基准点,工作基点应选择在比较稳定的位置,变形观测点应设在变形体上能反映变形特征的位置;可从工作基点或邻近的基准点对其进行观测。测量前应埋设相应的标石标志
4、,建立相应等级精度的平面网和高程网。按建筑物的设计和荷载程度,对新建的大型和重要建筑物应确定观测周期,且从其施工开始进行系统的观测,直至变形达到规定的稳定程度为止。对各周期的观测成果应及时处理,并应选取与实际变形情况接近或一致的参考系进行平差计算和精度评定。对重要的监测成果应进行变形分析,并对变形趋势作出预报。变形趋势预报是变形测量的重要环节。通过大量的变形观测后,获得对建筑物的变形规律的理性认识,确定未来的变形趋势,这是确保建筑物安全运营的可靠保证。近几年来变形监测分析与预报实践不断增多,理论日益完善,使得预报工作成为可能和
5、必要的。变形测量可进行变形的空问与时间特征分析,可以建立变形物理解释的统计模型和变形物理解释的确定性模型和混合模型。2.变形测量要建立水平位移监测网和垂直位移监测网水平位移监测网可采用三角网、导线网、边角网、三边网等形式建立。设计水平位移的监测网宜采用独立坐标系统进行一次布网。按工程的需求进行精度预估,选择合适的方案以满足工程精度要求;垂直位移的监测网可布设成闭合环、结点或附合水准路线等方法。水准基准点应埋设在变形区以外的基岩或原状土层上,当受条件限制时,在变形区内也可埋设深层金属管水准基准点。水平位移监测网和垂直位移监测网观
6、测时应使每期观测的设备和人员保持固定,对测量仪器和附属设备按规范进行检验,满足规范各项限差后方可使用。测量周期应按该工程设计需求确定。对于变形监测网采用GPS定位技术和电磁波测距,网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除特别的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外,其他的5网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网,获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。模拟观测方案,根据仪器确定观测值精度,可进一步模拟观测值
7、。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵,协方差阵的主成份计算,特征值计算,点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量(内部可靠性)和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响(外部可靠性)。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较,使之既满足设计要求,又不致于有太大的富余。通过
8、改变观测值的精度或改变观测方案(增加或减少观测值)或局部改变网形(增加或减少网点)等方法重新作上述设计计算,直到获取一个较好的结果。用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案,可进一步用模拟观测值作网的平差计算,同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或
