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静力水准测量在建筑物变形监测中的应用及精度分析

来源:拿度科技 浏览量: 时间:2020-07-24 16:04

  

       传统的变形监测,大都采用精密几何水准的方法,其监测的精度是比较高的,但它的工作量相对比较大。为此寻求一种安全、合理、经济的施工监测方法就显得尤为重要。静力水准系统是利用相连的荣起中液体总是寻求具有相同势能的原理,测量和监测参考点彼此之间垂直高度的差异和变化量的一种测量系统。它以很高的测量精度,再测量领域获得了广泛的应用。尤其在大型精密工程,如水电站、核电站、地铁运营监测、大型科学科研工程测量中发挥着重要的作用。
       本人详细研究分析磁致伸缩静力水准在实施的整个过程和相应监测数据,详细探讨静力水准自动化监测技术在实施过程中的诸多影响因素,为了验证静力水准测量该系统的精度和稳定性,在对应的静力水准点下安装了沉降观测点,按二等精密水准的技术要求,通过和底面的水准基准点连测,计算出相应的沉降点的相对沉降量和绝对沉降量,以便于和静力水准测量成果比较。从中得到一些有益结论,期望对日后类似的工程具有重要的参考和借鉴的作用。
2、静力水准仪测量的原理
2.1磁致伸缩式静力水准仪的基本组成
磁致伸缩式静力水准仪由钵体(连通容器)、浮子单元、磁致伸缩式液位传感器等四部分组成。
(1)钵体是组成连通管的容器,为了使所有的钵体一致性好,采用标准化设计,专用模具制造。
(2)浮子单元是跟踪个只是液位变化的部件,为了保证浮子的一致性,采用标准化设计,专用模具制造。
(3)磁致伸缩液位传感器由传感器和浮子两部分组成
磁致伸缩式静力水准仪
2.2磁致伸缩静力水准仪的测量原理
       测量时,电路单元产生电流bai脉冲,该脉冲沿着磁致伸du缩线向下传输,并zhi产生一个环形的磁场。在探测杆外配有浮子,浮子沿探测杆随液位的变化而上下移动。由于浮子内装有一组永磁铁,所以浮子同时产生一个磁场。当电流磁场与浮子磁场相遇时,产生一个“扭曲”脉冲,或称“返回”脉冲。将“返回”脉冲与电流脉冲的时间差转换成脉冲信号,从而计算出浮子的实际位置,测得液位。
3、静力水准仪监测点布设
3.1监测点布设
       北京工业职业技术学院图书科技楼,为地上五层,地下一层,总建筑面积19500㎡,建筑总高23.9m,建筑结构为大跨度的框架结构。该工程于2013年3月开始使用,经过七个月的紧张施工,与2013年10月31日主题结构顺利封顶。为了了解施工期间,因建筑物的荷载所造成的建筑物沉降,在地下一层的北部位置(因南部一直处于施工状态)安置了5个静力水准仪。同时为了验证每个静力水准仪的下面约2米的位置安置了沉降观测点。
3.2静力监测点安装和调试
3.2.1安装悬臂式支架
       对预先加工好的悬臂式支架(上面有3个安装调整螺杆的螺孔)。用水准仪对静力水准仪点上安装的悬臂式支架的底面进行找平,打孔后用膨胀螺栓将其悬臂式支架安装到墙壁上。并调整悬臂式支架的平面高差,控制在±5mm范围内。
3.2.2安装静力水准仪
       将静力水准仪的底板通过3个安装调整螺杆和悬臂式支架用螺母调整好一致的安装高度并固定。再放置钵体于安装底板上,用胶固定。
3.2.3连接PE软管、灌业
       静力水准仪之间用管径17mm,外径20mmPE软管连接起来,注入防冻液,逐步赶出软管中的气泡,直到管中无气泡为止。
3.2.4安装调试
       安装每个钵体内的液位高度控制一致,通过调整一起的安装底板达到高度一致和水平面找平。将组装好的仪器浮子单元和磁致伸缩液位传感器单元的仪器板装在钵体上,并用三个不锈钢沉头螺钉固定。最后将各测点之间的管线路径顺序铺放电源线(通讯线)。
3.2.5静力水准仪系统连接方法
      磁致伸缩式静力水准仪存储的数字信号,可通过RS-485通讯总线与计算机通讯或被数据测控模块采集,或用笔记本电脑直接对单台一起测量,读取测量数据。静力水准仪设计有人工直接读取测量数据的操作按钮,也可人工手动直接测量数据。
3.2.6测量
(1)单点仪器人工测量
        通过手动测量按键实现每一次的测量,测量数据直接显示在LCD上,用于人工手动侧脸关于自动化测量的比测。手动测量时,按“TEST”键,仪器进行初始化运行,此时须等候十几秒钟,显示屏方显示测量数据。如在一分钟内再次按“TEST”键时,无需等待,就刻直接读取测量数据。
(2)单机定时测量
       通过设定起始时间和测量时间间隔,实现预定时间的定时测量定时测量周期可按:一分钟、一个月测量一次、任意设定。
(3)计算机测量
       通过安装在计算机上的数据采集软件,获取测量数据。
4、经理水准测量数据处理
       建筑物静力水准测量的主要作业流程包括静力数据采集(读数)、数据的处理和相对高差的计算,绝对沉降量的计算,绘制沉降点沉降曲线、等值线图和相应的沉降成果表等。由于场地受施工的影响,本文采用人工手动测量进行静力水准测量。
4.1静力水准测量沉降监测数据计算
       于2013年10月12日至2014年1月9日共进行了6次静力水准测量的数据采集。同时按二等精密水准测量的技术要求,对所埋设的沉降观测点也进行了6次监测,并计算出响应的沉降量。
在公称测量规范变形监测的等级划分和精度要求中,垂直位移监测规定,变形观测点高程中误差二等为i0.5mm。假设精密水准测量无误差,由此给出结论,用静力水准测量监测完全可以胜任精密水准测量二等的技术要求。最大差值为1.02mm,最小差值为-0.02mm。进一步说明了静力水准测量的精度和精密水准测量的精度相当。
5、结论
       结合本文利用静力水准测量监测建筑物的沉降并和精密几何水准监测的成果比较,体会如下:
(1)经理水准测量的观测效率高。精密水准测量需要逐点观测,且观测过程时间较长,需要专业人员和仪器。而静力水准测量是采用固定连通设施一次完成,测量过程简单,只需读数及简单计算即可完成监测,通常只要1-2人在20分钟左右就刻完成全程所有监测点的读数。同时还减少了人力成本的投入。
(2)通过和常规精密水准测量进行两者有机结合,既实现了基础沉降量绝对位移测量,又能连续监测,能反映了基础沉降动态过程,能反映工程基础的沉降过程和变形规律。
(3)本监测方法若安装远程自动控制系统,能具有实时、连续、无人看守、远程监测与预警等诸多优点。对确保建筑施工质量和实现施工安全信息化,具有非常重要的意义。
(4)当需要对复杂高层建筑变形监测或需要对建筑物进行长期健康监测时,静力水准测量能很好地发挥它的优势。
 


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