建筑沉降2013课件

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1、2018/11/16,1,建 筑 变 形,第一章 概述,一、学科分类 测量学是研究地面点位的空间位置及其变化的一门科学。,建筑工程上将建（构）筑物垂直位移观测称之为沉降观测。,2018/11/16,2,建 筑 变 形,建筑变形,在工程建设中,在使用过程中,建筑物沉降 建筑物位移 建筑物挠曲 建筑物倾斜 建筑物裂缝,建筑物,建筑物特点 工程地质复杂 外界环境变化,建筑物高大 建筑物荷载大 建筑物体形复杂 建筑物荷载不均匀,砂质土 淤泥 冻土、湿陷土等,地下水位变化 大气温度变化 外界风力变化 地震破坏 开挖、堆载等其它外力,2018/11/16,建筑变形,3,距离、角度和高差，称为基本观测量。P

2、16 点与点之间的相对空间关系都可以根据这三个基本观测量来确定。） 1、距离： 水平距离（平距）：位于同一水平面内两点之间的距离。 倾斜距离（斜距）：不位于同一水平面内两点之间的距离。 2、角度： 水平角（）：同一水平面内两条直线之间的交角，图中 ABC 垂直角（） ： 同一竖直面内倾斜线与水平线之间的交角，图中 BA 3、高差：两点之间沿铅垂线方向的距离，图中h BA,二、 基本观测量,2018/11/16,建筑变形,4,三、测量的度量单位,1、长度单位：mm、m、km等 2、角度单位：度分秒制、新度制、弧度制 度分秒制 1圆周=360，1 = 60，1= 60 新度制 1圆周=400g（新

3、度），1g=100c，1c=100cc 弧度制 圆心角的弧度为该角所对弧长L与半径R之比。 弧长L等于半径R的圆弧所对的圆心角称为一个弧度。（P20，图1-20） 弧度与度分秒制的关系 2=360 ， =180 / ，=180 /60 =180 /60 60 弧度（rad）与度分秒制的换算见P20P21。,2018/11/16,建筑变形,5,四、测量误差的基本概念,1、测量误差产生的原因 P118 有三个方面：仪器原因、人的原因、外界环境的影响 2、测量误差的分类 、系统误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果出现的误差在符号和数值上都相同，或按一定的规律变化，这种误差称为系统

4、误差。 、偶然误差：在相同的观测条件下，对某一量进行一系列的观测，如果误差出现的符号和数值大小都不相同，从表面上看没有规律，这种误差称为偶然误差。 、粗差：由于观测者的粗心或受某种干扰造成的特别大的测量误差称为粗差。,2018/11/16,建筑变形,6,3、误差处理原则 、采取”多余观测“，可以检验粗差和提高观测成果的精度。 有了多余观测，观测值之间必然产生矛盾（例如存在往返差、不符值、闭合差等），根据差值的大小可以评定测量的精度。 差值达到一定程度，就认为观测值中含有粗差（不属于偶然误差），称为误差超限，应进行重测；如不超限，则按照误差的规律加以处理，例如，取平均值或闭合差的调整。 、对系统

5、误差：按其产生的原因和规律加以改正。 例如钢卷尺的尺长改正、测距仪的加长数、乘常数改正、温度改正、仪器检验校正、盘左盘右观测取平均、水准仪测高差时保持前后视距相等，等等。,2018/11/16,建筑变形,7,4、绝对误差 在一定观测条件下，对某一量进行n次观测，设观测值为 ，真值X与观测值之间的差值（偶然误差）称为绝对误差（与真值之差又可称为真误差）： 5、测量精度的评定 5.1 测量次数很多时，以标准差 衡量测量精度 P121,2018/11/16,建筑变形,8,5.2 对于有限次数的观测结果 P122 （1）中误差：在一定观测条件下，对某一观测量进行有限次观测偶然误差平方和的平均值的开方称

6、为中误差（m）： 式中：i= X li （2）相对中误差：观测值的中误差与观测值之比称为相对中误差。 5.3极限误差： 数理统计规律，偶然误差的绝对值大于2倍中误差出现的概率约占5%，大于3倍中误差出现的概率约占0.3% 5.4允许误差： 常以2倍中误差作为偶然误差的极限值，即允许误差 允 = 2m,2018/11/16,建筑变形,9,5.5观测值的精度评定 P126 实际上观测量的真值X值往往未知，则以观测值的算术平均值 作为最可靠的数值，称为最或然值。 按观测值的改正值 计算观测值的中误差m：,2018/11/16,建筑变形,10,2-1高程测量概述 P22 无论是测绘地图还是建设工程的设

7、计和施工放样、沉降观测等，都必须测定（地面、建筑物）观测点的高程。 一、高程测量 方法：水准测量、三角高程测量、全球导航卫星系统高程测量（简称GNSS高程测量）。 水准测量是建设工程中高程测量的最常用的方法。 二、水准测量精度分级 建筑变形测量规范中水准测量分级：特级、一、二、三级。 工程测量规范将变形监测等级分为一、二、三、四等。,第二章 水准测量,2018/11/16,建筑变形,11,三、大地水准面的概念,地球的形状和大小 地球的自然表面有高山、丘陵、平原、海洋等起伏形态，是一个不规则的曲面。,地球的制高点 珠穆朗玛峰 海拔高程 8844.43m,2018/11/16,建筑变形,12,地球

8、海面下最深处,马里亚纳海沟 斐查兹海渊剖面图,高程为 11000 m,2018/11/16,建筑变形,13,2、大地水准面,与平静的平均海水面相重合，并延伸通过陆地而形成的封闭曲面称为“大地水准面”,液体受重力而形成的静止表面称为水准面,2018/11/16,建筑变形,14,旋转椭球体,由于大地水准面受地球内部质量分布不均匀影响，是不规则曲面，无法用数学方法准确描述和计算，也难以在其面上处理测量成果。,2018/11/16,建筑变形,15,旋转椭球体,长半径 a = 6378137m 短半径 b = 6356752m 扁 率 f = (a- b) / a = 1 / 298.257,用一非常接

9、大地水准面 的数学面旋转椭球面 代替大地水准面，用旋 转椭球体描述地球，称 参考椭球体。椭球参数：,2018/11/16,建筑变形,16,四、地面点的高程,绝对高程（又称为海拔）：一点到大地水准面的铅垂距离。 相对高程：一点到假定水准面的铅垂距离。,标高：建筑工地上常以建筑物地面层的设计地坪为高程零点。其它部位的高程均相对于地坪而言，称为标高。 高差：两点间绝对高程（或相对高程）之差。 hAB=HB-HA=HB-HA ,2018/11/16,建筑变形,17,高程系统,我国采用黄海平均海水面作为全国高程系统的基准面，即我国采用的大地水准面，在该面上的任一点，其高程为零（大地水准面上绝对高程为零）

10、。 1987年5月经国务院同意，启用1985年国家高程基准，其起算点仍为1956年所用的青岛水准原点，1985年的新高程值比1956年的旧高程值小0.0289米。,2018/11/16,建筑变形,18,水准原点至1985国家高程基准“零海平面”的高程 72.2604 m,测定平均海水面(高程为零)的验潮站,2018/11/16,建筑变形,19,吴淞高程系统,上海地区的高程系统历来采用吴淞高程系。吴淞高程系起源于“吴淞零点”。 现采用宁沪佘山基岩点作为吴淞零点的基准点。 吴淞高程系与黄海高程系的基面差 1956年黄海高程系，佘山水准基点既有黄海高程（44.4350米），又有吴淞高程（46.064

11、7米），两者之差为1.6297米，即在上海地区吴淞高程系基面比1956年黄海高程系基面低1.6297米。,2018/11/16,建筑变形,20,2-2水准测量原理,一、水准测量的基本概念 P22 水准测量的原理是利用水准仪提供一条水平视线，对竖立在两地面点的水准尺上分别瞄准和读数，以测定两点间的高差，从而由已知点的高程推算出未知点的高程。,2018/11/16,建筑变形,21,b,A、B两点间高差hAB为：,A,B,a,hAB,前进方向,A点为后视点，A点尺上的读数a称为后视读数；B点为前视点，B点尺上的读数b称为前视读数。,高差等于后视读数减去前视读数。,2018/11/16,建筑变形,22

12、,A点为已知高程点，它的绝对高程为HA ，B点为待定高程点，a,b为水准仪在两根水准尺上的读数，则B点的高程HB= HA+（a-b），式中（a-b）=hAB称为A点到B点的高差，则HB=HA+ hAB,2018/11/16,建筑变形,23,二、水准面曲率对高差测量的影响,水准面是一个曲面。实用上，把测站附近的一小块水准面当作平面（水平面），其影响为h=S2/2R 水准面曲率对水准测量的影响： 高差的定义：高差是分别通过两点的水准面间的铅垂距离。 hAB=a- b =（a- aa）-（b- bb） =a-b-(Da2-Db2) / 2R 水准测量总是将水准仪大致安置在前 、后两尺 之间（又称为中

13、间法水准测量），即DaDb 故 按 hAB= a- b = a- b 是正确的,2018/11/16,建筑变形,24,三、连续水准测量,当待定高程点离已知高程点较远，或高差较大，或不能通视，不能一站测定两点间的高差时，采用连续水准测量的方法进行高程传递，即多站水准测量，又称路线水准测量（P24，图2-3）。 转点：在水准路线中加设的若干个临时立尺点，称为转点，常用TP表示。转点应稳固，且应有突出的顶点，水准尺立直时能自由旋转。,2018/11/16,建筑变形,25,A,HA,C,HC,hAC,大地水准面,D1000m,TP1,TP4,TP3,h1,TP2,进行方向,h2,2.424,0.558

14、,A,1.901,1.108,1.955,0.740,h3,2.287,0.771,h4,0.533,2.467,h5,2018/11/16,建筑变形,26,2-3水准尺和水准仪,1、水准尺 : 种类很多，是用来读数的。材料：木制，铝合金，玻璃钢等单面尺、双面尺（红黑面）等。还有因瓦合金带水准尺，条纹码水准尺。,2018/11/16,建筑变形,27,水准仪,2、水准仪 按精度：分为精密水准仪和普通水准仪。 按置平方式：分为水准气泡式和自动安平式。 现代电子水准仪利用光电扫描条形码水准尺进行自动读数，其置平方式也是自动安平式。 按结构分为微倾水准仪、自动安平水准仪、激光水准仪和数字水准仪（又称电

15、子水准仪）。,DS05精密水准仪,徕卡DNA03数字水准仪,2018/11/16,建筑变形,28,微倾水准仪,借助于微倾螺旋获得水平视线的一种常用水准仪。 圆水准器粗平，读数前调微倾螺旋，使符合水准气泡精确居中，使视线水平。,微倾置平系统： 微倾螺旋 管水准器 符合棱镜 水准气泡观察镜,2018/11/16,建筑变形,29,微倾水准仪,微倾的精密水准仪同普通水准仪比较，前者管水准器的分划值小、灵敏度高，望远镜的放大倍率大，明亮度强，仪器结构坚固,特别是望远镜与管水准器之间的联接牢固,装有光学测微器，并配有精密水准标尺，以提高读数精度。,符合棱镜的设置,符合棱镜的观察窗口,气泡居中,气泡未居中,2018/11/16,建筑变形,30,自动安平水准仪,借助于自动安平补偿器获得水平视线的一种水准仪。