变形观测数据（精选7篇）
变形观测数据 篇1
近年来我国开展了很多大、特大型的桥梁建设,为了保证其在施工及运营期间的安全、稳定,需要对其进行变形监测。GPS由于其测量速度快、精度高的特点,在变形监测中得到了越来越广泛的应用。在桥梁的变形观测中,GPS接收机通常架设在加载试验过程中的桥面上,受梁体的振动影响,在索塔附件,接收机接收卫星信号时的遮挡很严重,同时测站周围都是大面积的水面,不可避免会有信号的失锁,产生周跳,多路径效益明显。外业采集的GPS数据在内业处理软件中很难一次性解算合格,有时候需要通过人工的干预,来使一些不合格的基线通过调整参数的设置,达到监测网形的设计要求。另外,平差时剔除一些粗差大或不合格基线并选择不同已知点来约束平差以求得最佳成果。对观测数据质量差的数据进行重新解算,作者结合某桥梁变形监测的研究工作,提出了以下三种解决方法。
1 确定合适的历元间隔
历元间隔指的是运算时的历元间隔,该值默认取5秒,可以任意指定,但必须是采集间隔的整数倍。从图1中可以看到,0104-G604这条基线约有1.1km,而同步观测时间只有15分钟,如果使用历元间隔30秒来解算,则一共有30个历元的数据参与解算,图1中解算后方差比较低为1.3,未合格。由于基线长,所观测的采集时间也越长,但野外观测时间只有15分钟,现在可调整缩小历元间隔为15秒来解算,这时参与计算的一共有60个历元的数据,比用历元间隔30秒来解算多一倍的数据量,这样可以弥补观测时间不足。此时的方差比为7.5,如图2所示,比之前的1.3好了很多,符合要求。说明采取的措施是有效的。如果调整的结果不好,就说明数据量多同时也带进了更多质量更差的数据,这时又要求增大历元间隔。综上所述,可以总结出确定合适的历元间隔的原则:(1)对基线同步观测时间较短时,可缩小历元间隔,让更多的数据参与解算。同步观测时间较长时,要增加历元间隔,让更少的数据参与解算;(2)数据周跳较多时,要增加历元间隔,这样就可跳过中断的数据继续解算。
2 确定合适的高度截止角
如果更改历元间隔来解算无法使基线方差比增加,可以再来调整高度截止角。当高度截止角较低时,参与解算的卫星数目多,但低空卫星数据通信容易被外界干扰,质量差的数据多;当高度截止角较高时,参与解算的卫星数目少,但高空卫星数据通信不易被外界干扰,质量好的数据多。人工干预得以重新参与计算,可以减少数据的剔除,最大限度的保证网形的几何强度。综上所述,确定合适的高度截止角的原则:(1)当基线详解中查看到卫星数目足够多时,适当增加高度截至角,尽量让高空卫星数据进入解算;(2)当基线详解中查看到卫星数目比较少时(最低要求4颗以上卫星),适当降低高度截止角,尽量让多一些卫星数据进入解算。
3 确定合适的网平差模型
本文的测量试验表明,根据不同的桥梁工程情况采用的平差方法是最有效的;若基准点远离变形体,选用一个各期共同观测的基准点进行经典自由网平差;若监测点位于变形体内,则采用秩亏的自由网平差。而非自由网平差和联合平差是在国家坐标系或地方坐标系内进行的,平差完后网点坐标已属于国家坐标系或地方坐标系,因而这两种方法是解决GPS成果转换的有效手段。
4 结语
采用GPS进行桥梁变形监测,当满足GPS技术的观测条件的要求时,采取文中上述措施,在数据的处理过程中还可以采取优化设计,进行人工干预,提高基线的解算质量,进而提高整体平差或高程拟合的精度。
摘要：针对桥梁变形体进行GPS变形监测,并通过GPS接收机随机软件进行外业观测数据的解算,研究GPS数据处理中解算基线向量时观测历元、截止高度角参数的最佳设置方法及平差模型的选择,提高解算精度,为其它类型工程提供依据。
关键词：变形,GPS,数据处理,基线解算,方差比
变形观测数据 篇2
在变形观测外业测量中, 由于测量人员主观因素或者由于测试条件突然变化等原因所引起的明显与测量结果不符的误差, 我们称之为粗差。在观测过程中出现粗差是经常发生的, 当一个观测值出现粗差的时候, 如果没有及时发现剔除就进行了平差, 平差时粗差不仅仅会影响该观测值的平差值, 同时, 也会影响到其他观测值的平差结果, 影响到整个平差结果的精度。因此, 可以按照一定的方法对其判别而后将其剔除, 使其不影响测量结果。经过了多年的研究和探讨, 各国学者提出了测量可靠性理论和数据探测方法, 奠定了粗差理论研究的发展基础。粗差作为一种误差, 由于种种原因是很容易出现的, 假若不及时处理, 对平差结果的影响会很大。
2 粗差检验的原理
基于间接平差来说明数据探测的原理。误差方程为
把上面两式代入式 (2) 得:
在间接平差中, 改正数的协因数阵为
因此, 式 (4) 还可写成
由上式可见, R值取决于系数阵B和权阵P, 它与观测值无关。在给定观测权的情况下, R反映了网形的结构。
R与式 (3) 是研究粗差探测和可靠性理论的一个重要关系式。令
则式 (3) 可写成下列形式
对于以标准化残差wi作为统计量, 在不知道单位权中误差的情况下, 我们还可以构造如下探测粗差的t分布统计量:
式中:
n———观测值的个数;
u———未知参数个数;
利用数据探测法, 一次只能发现一个粗差, 当要再次发现另一个粗差时, 就要先剔除所发现的粗差, 重新平差并计算统计量。逐次重复进行, 直至不再发现粗差。这种方法计算方便、实用, 已普遍用于平差计算中。
3 实例分析
如图1所示的水准网中, 图中点的高程未知, 表1为某一期观测数据的原始值, 两期观测的先验单位权中误差, 下面通过给线路4的观测数据人为加上粗差0.01m后对其进行粗差检验。
根据表1的数据, 首先对两组数据进行秩亏自由网平差, 得出的结果如表2。
通过表2计算结果与加粗差前计算数据比较, 可以看出, 线路4观测值的粗差对自身平差结果的影响很大, 而且对于其他观测值的平差结果都影响也是相当大的, 显然, 也影响到该次平差的精度。
利用“数据探测法”对含有粗差的观测数据进行粗差探测。计算过程如下:
通过计算得到:
现在, 通过两种统计检验量来分别对数据进行粗差检验:
首先, 用u检验量来进行粗差检验, 各线路观测高差的标准化残差如表3。
则可得如表5t统计量。
现在把线路4的观测数据剔除掉后进行平差计算, 得到平差结果如表6。
由表6可以看出, 除去线路4的残差值外, 剔除粗差后进行平差所得到的残差值, 其他线路的残差改正数与加粗差前的基本一致, 而且, 可以发现, 线路4的观测值残差改正数基本上等于所加粗差的值, 也验证了含有粗差的观测值残差很大程度上反映了粗差值。
4 结论
通过上述例子的分析, 得到如下几条结论:
4.1当不确定观测值是否含有粗差, 对粗差进行探测就是必要的, 否则观测值的粗差将对所有的观测值残差造成很大的影响, 并将影响结果的正确性和平差的精度。
4.2通过两种不同的检验量进行检验后, 可以发现其结果是一致的, 都认为线路4的观测数据含有粗差。因此, 在进行粗差检验的时候, 可以根据工程是否提供先验单位权中误差这个条件来决定将要所使用的粗差检验量, 更好的实现粗差检验。
4.3但是, 每次计算只考虑一个粗差, 而各改正数之间相关性也决定了粗差不仅影响存在粗差的观测值改正数, 同时也影响着其他观测值的改正数, 那么在检验可靠性的时候就受到了一定的限制。
参考文献
[1]武汉大学测绘学院测量平差学科组.误差理论与测量平差基础[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.
[2]吴杰, 杨进才.变形监测基准网的稳定分析[J].中国西部科技, 2009, 08 (33) .
[3]周西振.变形监测网基准点及工作基点的稳定性检验[J].北京测绘, 2001 (3) .
[4]陶本藻.自由网拟稳平差的性质及应用[J].测绘学报, 1982, 11 (3) .
[5]建设综合勘查研究设计院.建筑变形测量规范JGJ 8-2007[J].中国建筑工业出版社出版, 2007.
路基土方沉降观测及变形观测方法 篇3
在南分路布设1个基准点 (国家二等三角点) 、沿线布设2~3个工作基点 (约5~8 km一个工作基点) , 基准点、工作基点线路分布示意图;根据具体断面情况适当加密测量控制点。
基点控制采用GPS相对静态方法, 按国家GPS B级网点观测和精度要求, 观测并连测GPS B级网点和国家一、二等三角点观测, 通过观测数据基线向量外业数据质量检核、GPS网平差计算等数据处理建立位移平面基准控制网。采用高精度数字水准仪, 按国家二等水准观测和精度要求并连测国家一等水准点, 通过观测量的各项改正、概算和平差计算建立沉降高程基准控制网。基准控制网建立之后在位移和沉降观测期间, 对基准控制网按位移和沉降观测的方法完成不少于三次的检核观测, 若发现变化应对期间的观测成果进行必要的修正。
横向位移观测, 以工作基点 (精度控制在0.5 mm以内) 为起算点, 采用国家GPSC级网点 (国家三等三角点) 观测;采用仪器标称精度不低于2″, 且测距精度≤5mm的全站仪;施测精度可达到1mm要求。
路基基底沉降观测, 以工作基点为起算点, 采用高精度数字水准仪按国家二等水准观测和精度要求, 采用符合水准路线观测沉降板的沉降量。
以填土高、观测时间、沉降量/位移为要素, 绘制“填土高~时间~沉降量/位移关系曲线图”。
2 基准点、工作基点的埋设
基准点应选在变形影响以外便于长期保存的稳定位置, 工作基点应选在靠近观测目标且便于连测的稳定位置或相对稳定位置。基准点、工作基点距路肩距离。
用于位移观测的基准点应建造观测墩和强制对中装置, 对中误差≤0.1 mm。用于沉降基准点标石应埋设在基岩层或院桩。位移、沉降两类基准点、工作基点共用一个观测墩。
3 沉降板的埋设及保护
沉降板由一根直杆 (直径=20~30 mm的钢管或自来水管) 和600 mm×600 mm×9 mm的沉降钢板组成。直杆用三根斜钢筋焊接在沉降板上, 沉降板埋设在路基的底面或砂垫层下。为了使沉降杆不受破坏, 杆长应随填土升高而逐段接高。每段接管的长度为20~30 mm, 两端有螺纹接头与空心管紧绞连接。
为了不使填压的土质嵌入空心螺纹管内, 每段接管应套上一段塑料圆管, 圆管的高度略高于接管顶面, 圆管的直径略大于水准尺的宽度。套管顶面盖上一个圆盖板, 盖板中心穿一段红布线条, 以便下次测量找出沉降点位。当路基面填至需要埋设沉降板标高以上30 cm时, 用全站仪放出沉降板埋设的位置, 在埋设处挖土坑, 深度35 cm, 铺上5 cm左右的砂垫层, 层面要水平, 将沉降板放在砂垫层上, 套上第一节外保护管, 然后回填土, 用小型夯机夯实。夯实后要求内、外管均垂直水平面, 不得歪斜, 并且内外管之间的间隙要均匀。最后用水准仪测出内沉降管的标高, 作为该沉降管的初始读数。
内外管要随填土高度用管箍接长, 使管口始终高于填土地面。上下两节管要接触紧密, 避免内管下沉时卡在外管上, 并防止沉降管被偷盗。接管前后均要用水准仪测一次内管标高, 以求出所接管实际长度。每层填土前, 应先用小车推土将沉降板周围填高, 防止大型机械撞到沉降管。沉降管周围填土要求用小型夯机夯实, 以免被压路机撞坏。万一不幸撞外, 要及时卸下被撞坏的沉降管, 接上新的沉降管, 并立即测出标高。
4 位移桩的设置
位移桩长度为100~200 cm, 断面为10 cm×10 cm的木方桩打入地基内。桩的入土深度是随土基软硬程度不同而异, 以不被踩动为原则。位移桩从路堤坡脚起, 在垂直于路中心线方向两侧各布设2个位移桩, 用经纬仪定线方法使4个桩在一条直线上, 最后用小钉在木桩上标定桩位。
5 路基面观测桩的设置
级配碎石填筑完成以后, 埋设路基面观测桩, 桩用砖围砌, 以防机械压坏。桩的长度为100~200 cm, 断面为10 cm×10 cm的木方桩 (中部钉入￠8的圆钢作为观测点) 。
6 位移、沉降量的测量
6.1 沉降控制测量
沉降观测板的每段接管的顶面应有相邻两期的观测标高。观测时, 第一段接管埋好后, 随即测量管顶标高, 作为第一期观测值。待填筑一层土后, 先在原顶管面处观测标高, 作为第二期观测值。随即接上第二段接管, 观测管顶标高。这样, 循序逐节升高, 计算出每期观测的沉降量。
级配碎石填筑完成埋设路基面观测桩, 开始3个月按照每5天1次的观测频率测量桩顶 (圆钢) 标高, 3个月后每15天1次观测一次, 直至沉降稳定方可停止观测工作。根据相邻两次观测的标高差值计算对应位置的沉降量。工后沉降的观测次数应不少于12次, 持续时间不少于180天。
6.2 位移控制测量
为了观测水平位移, 在位移桩的延长线上设置二个固定桩A、B (AB为20~30 m) 。每次观测时, 安置经纬仪于A点, 后视B点, 倒转望远镜观测2个桩是否在一直线上, 否则量出偏出直线的垂距 (即横向位移) 。用钢尺丈量固定点A到各位移的距离, 两期观测的距离差为纵向位移。钢尺丈量时要记上气温, 以便进行温度改正。用水准仪测量位移桩的垂直位移, 用首次观测的标高减去第i次观测的标高即为垂直位移。规定“正”号为下沉;“负”号为上升, 如上升到一定量级, 则表示地基有破坏的趋向, 应及时上报, 以便采取措施。
参考文献
[1]刘恒新.低强度桩复合地基加固桥头软基试验研究[D].浙江大学, 2004.
浅谈高层建筑物变形观测 篇4
本工程建筑物的沉降是由地基、基础和上部结构以及降水共同作用的结果, 其沉降量特别是差异沉降量若超过一定的限度, 就会影响建筑物的正常使用和安全。在施工期间, 对该工程根据所增加层数或荷载情况, 逐步进行沉降观测, 以掌握、监视建筑物的沉降情况, 分析是否正常, 若有异常情况发生, 需及时分析采取相应的措施, 以保证施工建筑物及施工安全。因此, 在施工期间需对1～6#楼进行沉降观测。
1 观测数据处理
1.1 水准基点稳定性检验
自2010年4月10日至2011年5月19日止, 对沉降位移监测网中的水准基点所组成的闭合水准路线见共进行了7次观测, 观测数据见表1。每期观测进行平差, 得各期水准基点的高程数值见表2。
表1的实测资料, 由公式 (1) 计算得垂直位移监测网每测站高差中误mo=0.009mm, 满足垂直位移监测网设计的观测精度要求。
式中:fh为水准环线闭和差;
n为水准环线测站数;
N为水准环线个数。
由表2高程数据计算每一水准基点高程间隙差如表3。
计算得各水准基点稳定性指标如下:σ4=0.22σ5=0.51σ6=0.62其中以σ4最小, 故水准基点是稳定的。
1.2 沉降等值线图
根据每栋楼的各观测点的总沉降值, 可绘制出沉降等值线图, 从而直接反映出各沉降观测点的差异沉降情况。现以7#楼为例。
(1) 7#楼沉降等值线图如图1。
1.3 沉降-荷载-时间曲线图
(1) 7#楼沉降-荷载-时间曲线图。
在7#楼各沉降观测点中, 2号点沉降量最大为20.04mm, 6号点沉降量最小为15.16mm。平均沉降值为12.56mm, 日均沉降值为0.0 6 2 m m/d。
2 沉降观测中注意的问题
(1) 沉降观测点的埋设必须要牢固, 距墙面要有一定的距离, 以避免作墙外保温层时将观测点埋在里面, 否则会给沉降观测带来不必要的麻烦。
(2) 观测点的顶部必须要光滑, 以使每次放置水准尺时都能够使水准气泡居中。若不能使水准气泡居中, 会给测量结果带来误差。
(3) 观测人员要固定。
━系列1━系列2━系列3━系列4━系列5━系列6━系列7系列1-1号观测点;系列2-2号观测点;系列3-3号观测点;系列4-4号观测点;系列5-5号观测点;系列6-6号观测点;系列7-7荷载曲线。
(4) 严格按照测量规范的要求施测。
(5) 前后视距尺要用同一把水准尺。
(6) 每次观测按照固定的观测路线。
(7) 观测时避免阳光直射, 各次观测环境基本一致。
(8) 要在成像清晰、稳定时读数, 随时观测, 随时进行检核计算。
(9) 在雨季前后要联测, 检查水准点的标高是否有变动。
(10) 将各次观测沉降情况及时反馈有关部门, 当发现异常情况时, 应立即向有关部门上报。会同有关部门采取应急措施。
3 结语
在《建筑变形测量规程》中, 要求用于垂直变形观测的水准点的标石, 应埋设在最大冻土层深度的0.5m以下。我们本次用于垂直变形观测的水准基点是选择在变形影响区域以外300m处两栋6层居民楼上, 其建成时间为1997年。由表5.3水准基点高程间隙差数据可知, 在七期观测中, 最大间隙差为0.87mm, 最小0.02mm, 平均为0.40mm。首次观测日期为2010年4月10日, 最后一次观测时间为2011年5月19日, 其间时间间隔为405天。最大间隙差即为这一期间高程的变化值, 则平均每天的最大变化值为0.002mm。在《建筑变形测量规程》中规定, 建筑物沉降稳定指标, 按沉降速度控制在0.01～0.04mm/每天。由以上数据可知, 水准基点的变化量远小于沉降稳定指标。故水准基点选在变形区域以外稳定的建筑物上, 完全能满足建筑物垂直变形观测的精度要求, 且已有的建筑物的建成时间一般不得少于3年。
参考文献
[1]李青岳, 陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社.
[2]陈龙飞, 金奇坤.工程测量[M].上海:同济大学出版社.
工程施工中变形观测技术与方法 篇5
从20世纪90年代以来, 工程变形监测手段的硬件和软件迅速发展, 人类社会的进步, 加快了工程建设的进程, 并且对现在工程建筑物的规模、造型、难度提出了更高的要求, 保证工程建筑物安全施工是一个十分重要而且很现实的问题[1]。因此, 变形监测工作的意义更加重要, 成为工程设计和施工质量控制的重要手段[2,3]。
1 主要观测方法
按照JGJ 8-2007建筑变形测量规范中二等变形观测的技术要求, 使用精密电子水准仪并结合施工现场的实际情况深入探究了施工建筑沉降方案, 包括对沉降基点和沉降观测点的布设、观测周期的确定以及基准点的检测方法等。通过绘制各个沉降观测点的沉降折线图来反映各个观测点沉降变化过程。计算出各个点的沉降速度, 分析各点稳定性。最终通过计算确定平均沉降量、最大沉降量、最小沉降量、最大倾斜值、最小倾斜值。具体内容如图1所示。
2 沉降观测实践
2.1 工程概况
工程为某商住楼, 该工程所处的地段由于二十多年来过量开采地下水, 从而致使地下水位急剧下降。处于符合漏斗范围的地方存在孔隙比较大, 高压缩土层。因此, 工程区较容易引起地面的沉降。
2.2 观测仪器及精度要求
沉降观测仪器一般使用精密水准仪, 测量精度的确定极其重要, 过高的精度要求使测量工作复杂、增加费用和时间, 精度定的太低又会增加变形分析的困难, 使所估计的变形参数误差增大, 得出不正确的结论。制定变形观测的精度取决于变形的大小、速率、仪器和方法所能达到的实际精度, 以及观测的目的等[8]。测量精度确定后, 测量过程严格按照JGJ 8-2007建筑变形测量规范中二等变形观测的技术要求施测获得了可靠的数据, 此时的观测精度可达到0.3 mm/km。
2.3 观测系统的建立
1) 水准基点的选埋。具体要求水准基点要布设在建筑物沉降区、施工机器震动区及开挖区的范围以外, 水准基点与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础深度的1.5倍~2.0倍。至少布设三个水准基点, 三个水准基点构成闭合检校, 并保证在施工现场内任何地方架设仪器至少后视到两个基准点, 同时水准基点离开观测点不应大于100 m。沉降观测水准基点可根据地质条件不同选择深埋式或浅埋式[9], 图2为三个水准基点点位分布。
2) 沉降观测点布设。沉降观测点是固定在观测的高层建筑物上的标识, 选用的是直径为20 mm的螺纹钢, 用冲击钻固定在建筑物的墙体上。按照JGJ 8-2007建筑物变形测量规范中要求沉降观测点的数量和位置应能全面反映建筑物的沉降情况[10], 在下列位置点位选设如图3所示。
2.4 观测周期的确立
注:沉降观测点一般由施工单位按建筑设计图纸要求埋设
沉降观测周期包括沉降观测网的观测周期和基准网检验周期。施工阶段的观测随施工进度及时进行。观测次数与时间应视地基与加荷情况而定。施工过程中如暂时停工, 在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间, 可每隔2个月~3个月观测一次。封顶至竣工阶段观测, 每月观测一次。在观测过程中, 如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况, 均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时, 应立即进行逐日或几天一次的连续观测[11]。
2.5 进行沉降观测
本次观测选用的仪器为徕卡NDA03精密水准仪, 配合铟钢条码尺观测精度可以达到0.3 mm/km, 沉降观测的观测路线是由沉降基点和沉降观测点组成闭合路线。因为首次观测的沉降点高程值是以后计算沉降量的依据。因此, 要求必须采用往返测两次观测, 且两次观测都应为偶数站。在两次所测得的沉降点的高程值差值满足1 mm以内后, 取两次测量高程值的平均值作为最后的沉降点高程。在以后的沉降观测中允许采用单程观测, 因为沉降点和基准点组成的是闭合路线, 可以通过闭合差来检验测量的精度。要求闭合差小于允许值的一半。图4为本次沉降观测路线图, 测量从J1开始并闭合到J1, 取往测与返测的平均值作为最后的高程值[12]。
3 沉降数据处理
3.1 水准网的平差
在经典平差中采用选择固定基准的方法来确定参考系, 不同的参考系给出网点不同的位移值。由经典平差所求得的网点位移值是相对于假定的固定点的变化量。当网中存在固定点时, 采用这些固定点作为基准应用经典平差可以得到满意的效果。当监测网中所有网点具有微小的随机变动时, 自由网平差对这种变形情况是一种有效的分析方法[13]。
本次沉降监测采用的是经典平差的方法, 使用的是徕卡水准网平差程序, 把沉降基点J1的高程值视为真值, 设起算点J1的起算高程为10.0 m, 闭合点J1高程为10.0 m。把每次的观测数据输入到软件中, 对闭合环进行平差处理。以第十次观测数据为闭合环如图4所示:J1—J2—1—J3—A6—A7—A8—A9—A10—2—A5—3—A4—A3—A2—4—J1。
3.2 基准点稳定性检验
虽然沉降基准点往往布设在远离变形体的稳定地层或基岩上, 但是参考点也可能因为某些因素而发生移动。在变形观测过程中为了能够发现不稳定的参考点, 通常布设多个参考点, 且构成一个参考网。通过定期对参考网的复测来检查参考点是否稳定, 并将不稳定的参考点剔除[14]。如图3所示, 通过比较基准点与检测点的相对标高H1和测标高H2的差值是否在允许值之内来判断基准点的稳定性。
3.3 累计沉降量的计算
水准网平差处理后, 根据计算出的各个基准点高程和沉降点相对于相应基准点的高差, 计算出各沉降点的高程。各个沉降点前后两次的高程之差即为这周期的沉降量, 各期沉降量的和为沉降点的累计沉降量[15]。
3.4 沉降变形曲线
在沉降数据的处理上, 一般采用变形折线图来反映变形观测点的变形大小和速度。在绘图时, 根据经验和沉降趋势判断, 剔除存在观测误差的点[16]。由于本次监测时间跨度大, 且每次观测相隔时间差别很大, 为了便于清楚表现每次沉降观测各个观测点的变形情况, 以观测次数为横轴, 单位为次, 沉降量为竖轴, 单位为mm, 各个沉降点用不同的曲线表示, 并把每次观测距离第一次观测时长标注在图上, 形成整个检测过程中沉降变形的折线图5。
通过图5可以明显看出来各个观测点随观测次数的沉降大小和沉降趋势, 对于同一次观测, 还能比较出不同观测点变形大小。图5各个观测点总体呈缓和下降趋势, 符合沉降观测的客观规律。
3.5 工程安全评价
该商住楼已经沉降观测十次, 现将几个主要观测数据计算如下:
1) 平均沉降量为-6.41 mm, 最大沉降量 (A2) 为-9.77 mm, 最小沉降量 (A9) 为-1.35 mm。
2) 观测点相对倾斜值按下式计算:
其中, Si为基础倾斜方向端点i的沉降量, mm;Sj为基础倾斜方向端点j的沉降量, mm;L为基础两端点i, j间的距离, mm。
观测点最大相对倾斜值 (A1—A2) 为0.000 31, 观测点最小相对倾斜值 (A4—A5) 为0.000 040 909。
3) 差异沉降最大允许值按下式计算:
M最大=2/1 000×L, L为两相邻沉降点的最小间距。
M最大=2/1 000×10.0 m=20.0 mm。
观测结果最大差异沉降量点A2与A3, 值为5.58 mm<20.0 mm, 在允许沉降范围之内。根据对观测数据的分析、比较, 认为本建筑物在观测期间沉降量较小。
4 结语
工程施工监测中采用了精密测量仪器, 由专门人员严格按照JGJ 8-2007建筑变形测量规范中二等变形观测的技术要求施测。通过对测量数据的处理, 最终获得施工过程中各个沉降观测点的变形折线图, 客观的描述了沉降观测点在不同施工阶段的沉降变形情况。通过计算得到施工中的平均沉降量、最大沉降量、最小沉降量、观测点最大相对倾斜值和最小相对倾斜值以及最大差异沉降量, 比较其与允许值的大小, 判断该工程为安全工程。
摘要：分析了变形监测的设计思路, 论述了观测周期的确定方案, 并在此基础上探讨了工程监测的具体实施步骤, 比较了沉降观测数据的三种平差方式, 阐述了基准点稳定性分析步骤, 并根据实际工程情况进行了取舍, 计算了各个沉降观测点在不同观测时期的沉降速度, 最后做出了安全评价。
变形观测数据 篇6
银盏水库位于清远市清城区东南20km, 北江二级支流银盏河上游的银盏林场蕉坑村, 距离广州50公里。水库大坝下游3km有京广铁路、武广客运专线、107国道, 广清高速公路。是一座以灌溉、防洪、发电和城市供水等综合利用的重要中型水利工程。水库集雨面积35.1km2 (其中上游伯公坳水库6.7km2) , 实际集雨面积28.4km2。多年平均降雨量1910.8mm, 坝址以上干流河长10.95KM, 总库容3082万方, 正常水位58.00m, 相应库容2333万方, 死水位36.00m, 相应库容717万方。工程等级为三级, 水库按50年一遇洪水设计, 2000年一遇洪水校核, 设计洪水位58.33m, 相应库容2388万方, 校核洪水位62.08m, 相应库容3082万方, 设计洪峰流量506.99m3/s, 校核洪峰流量785.39m3/s。
银盏水库工程枢纽由灌区及库区两大部分组成, 库区工程由大坝、溢洪道、输水涵管、坝后电站等建筑物组成;灌区工程由总干渠、干渠、支渠、渡槽、涵洞、节制闸等建筑物组成。水库大坝为均质土坝, 大坝长280m, 坝顶宽6.5m, 坝顶高程64.70m, 最大坝高41.70m。迎水坡为干砌石护坡, 坡比为1∶2.26、1∶2.82、1∶3.65;背水坡为草皮护坡, 坡比为1∶2.3、1∶2.5、1∶2.5、1∶3.3。
2 变形观测基本概况
银盏水库自1959年11月动工兴建至1987年, 20多年的几次续建, 以及2000年开始的水库除险加固工程, 一直都没有安装大坝变形观测设施, 大坝的变形监测处于空白。直到2003年才正式安装建立了大坝变形观测点, 其大坝变形观测布置如图1所示。
大坝变形观测共布置了4个断面, 坝顶一排, 背水坡三排, 总共16个测点。这些测点均系水平和沉陷变形观测结合使用, 沉陷位移观测的起测基点BM位于管理所大门左侧围栏下, 水平位移工作基点分别位于坝顶和背水坡三排测点相应位置的两岸山坡上, 其中右岸上的工作基点A右、B右、C右、D右为前视基点, 左岸上的工作基点A左、B左、C左、D左为后视基点;D右基点由于地形所限, 建在溢洪道右岸石墙上。
3 变形观测资料整编
3.1 变形观测资料整理
银盏水库现有变形观测资料十分有限, 2004年冬进行了首次大坝变形观测, 以后2005、2006年各一次, 2007年起汛期前后每年观测两次。截止2009年, 已有变形观测资料统计如下:见表1、表2。
3.2 沉陷、水平位移过程线图
根据以上变形观测统计资料, 绘制沉陷、水平位移过程线图如图2、图3。
4 变形观测分析
银盏水库大坝的总体变形大部分已在施工期内和运行前期完成, 经过多年运行之后, 其大坝变形基本趋于稳定, 近期的变形监测结果也表明大坝处于较为稳定状态。
4.1 沉陷位移观测分析
根据银盏水库沉陷位移统计表及沉陷位移过程线图, 对其变化趋势、特点进行分析如下。
(1) 沉降量很小, 沉降趋于稳定。
根据沉陷位移统计表 (表1) 和各测点的沉陷位移过程线图 (图2) 可以看出, 就总的趋势来说, 该坝坝体沉陷位移过程符合土坝坝体沉陷位移和土坝固结的一般规律, 近几年的沉降量很小, 截止2009年, 坝顶A1、A2、A3、A4观测点的沉降量分别是表1沉陷位移统计表 (竖直向下为“+”, 向上为“-”, B M:6 5.7 9 8 m;单位:m)
19mm、14mm、25mm、19mm, 占坝高41.67m的0.046%、0.034%、0.060%、0.046%;沉降巳趋于稳定, 从沉降过程线来看, 近几年巳渐近于水平线。
(2) 沉陷位移与库水位相关。
由沉陷位移过程线图可以看出, 沉陷位移与库水位相关较大。当库水位较高时, 在水压力作用下, 水渗入坝体, 坝体荷载增大, 沉陷位移向下;当库水位大幅度下降后, 渗入坝体的水逐渐排出, 坝体荷载减小, 沉陷位移也相应地开始向上反弹。沉陷位移总是随着库水位的变化而相应上下摆动, 但总体趋势是向下。
4.2 水平位移观测分析
根据银盏水库水平位移统计表 (表2) 及水平位移过程线图 (图3) , 对其变化趋势、特点进行分析如下。
(1) 水平位移变化趋于平缓。
从水平位移统计表与水平位移过程线图可以看出, 坝体各部位有时向上游位移, 有时向下游位移, 只不过各部位位移量不同而已。随着时间的推移, 各测点的位移幅度逐渐减小, 水平位移变化趋于平缓, 其水平位移过程线总的趋势是向下游移动。
(2) 水平位移与库水位相关。
当库水位升高时, 坝体受到水压力的影响, 水平位移向下游移动;当库水位降低时, 水压力荷载减小, 坝体也相应地向上游回弹。水平位移受库水位影响明显, 两者间的变化规律相当一致。
5 结语
通过变形观测资料整编与分析, 大坝经过多年的运行, 大坝总体变形小, 大坝变形趋于稳定, 大坝水平和垂直向变形分布符合一般规律, 满足设计要求。综合变形观测分析结果, 认为目前大坝运行性能良好。
摘要：通过对近几年水库大坝变形观测资料的整编, 并对其变化趋势、特点进行分析, 了解大坝安全性能, 为指导大坝安全运行提供科学依据。
关键词：大坝,沉陷位移,水平位移
参考文献
[1]SL169-96, 土石坝安全监测资料整编规程[S].
GPS技术在变形观测中的应用 篇7
1 桥梁变形监测与GPS应用优势
1.1 桥梁变形监测
一般而言, 作为交通建设中的一项重要内容, 桥梁同时也是我们基础设施建设的一部分。所谓桥梁变形监测, 主要是指利用现代化的传感、通信技术, 对桥梁的运行状况及各个阶段的环境条件进行严格的检测, 尤其是各部分结构的响应和功能状况, 并在此基础上获得能够全面和客观反映桥梁结构状况的有关因素。之后再对这些因素和相关数据进行分析, (主要是桥梁结构的健康指标、桥梁结构的可靠性分析等) , 从而为桥梁的科学管理及其有效的维护, 提供一个客观、科学的参照。
1.2 GPS应用优势
从实践来看, GPS的主要应用优势在于测站点之间无需同时通视、全天侯检测、三维信息、精度高以及容易操作等。传统的检测方法需要监测点之间的相互通视, 方可实现观察, 而GPS技术只需要对一个点进行测量即可;对于传统的监测方法而言, 主要包括平面与垂直位移法两种, 该种桥梁变形监测方法具有工作量大和作业周期长特点, 而且其监测的时间与位点经常难以有效的统一起来, 有时可能会增加变形的分析难度, 甚至出现错误;对于GPS技术而言, 不但可以实时提供比较精确的三维监测动态数据, 而且还不受各种自然天气的制约;GPS监测技术和设备使用前都会配有相关的雷电设施, 可以实时对桥梁进行监测;同时还有接收机, 可以有效的方便用户利用不同位置的监测点, 从而实现信息的实时采集、分析、传输以及处理和报警。
2 GPS变形监测网建立
对于一些大型的桥梁而言, GPS变形监测网通常是由一个或多个独立的观测环共同构成的, 多以三角形孔大地四边形组成混会网的形式进行布设。一般而言, 实地选点时要注意以下几点: (1) 点位的基础应做到坚实稳固, 并且易于长期的进行保存。不能选在夏季洪水易淹没的地方; (2) 点位视场内障碍物的高度角不能超过15度, 以减少卫星信号被遮挡; (3) 点位应远离大功率无线电发射源, 其距离不得小于200米, 并远离高压输电线和微波无线电信号传输通道。其距离不得小于50米, 以免电磁场对卫星信号的干扰; (4) 点位离河应保持一定的距离, 附近不能有大面积水域, 以减弱多路径效应的影响: (5) 点位离大桥的距离至少在200米以上, 减少大桥行车时对点位本身和GPS观测时的影响; (6) 点位的数量视桥型大小而定, 一般来说, 在河两岸桥梁的两侧至少各有一个点, 大型桥梁应适当增加。还应联测国家已知点或施工控制网的点。
3 GPS在桥梁变形监测中应用原理
对变形监测而言, 其对精度的要求比较高, 桥梁变形中要求其平面精度必须为1毫米, 高程精度为2毫米。GPS在桥梁监测中, 实际测量过程中, 接收机能跟踪上卫星信号, 且在t瞬间内能对载波相位进行测量, 其相位可以测到整周部分或不足一周部分, 说明卫星相位能接收到基准信号, 但信号毕竟是正弦函数, 在实际应用过程中也不能被标识, 也不能准确的测量其是第几周相位。而在t时刻之后的载波相位测量中, 接收机的计数器会走动可以对t时刻到观察时刻的周数进行调整。用载波原理对桥梁进行变形监测, 其精确度是比较高的, 能达到0.5-2毫米, 然这种监测技术在实际应用过程中, 常会受到轨道、卫星钟差以及接收机钟差和对流层等多种因素的影响, 而造成相应误差。一旦出现观测误差, 可以将不同线形组合在一起, 毕竟这种误差是因对两个或两个以上观测站实行同步观测同一卫星而引起的。正常情况下, GPS的定位会采用单差、双差和三差, 其中对变形监测数据进行处理采用的是双差法。不同接收机在不同时间内对不同应用是以载波相位测量原理和差分测量为依据进行的, 能更好的保证其精度。卫星进行同步观察并得到与之相对应的相位, 可以对卫星进行求差、接收机进行求差和历元进行求差。
4 GPS技术在桥梁变形监测中的应用
在使用GPS技术对桥梁进行变形监测时, 一定要先对其变形监测网进行分析。GPS变形监测网在实际应用过程中是最为关键和重要的, 它不仅可以实现多台同步接收机同时观测不同时期的点, 而且还能有效的保证每期GPS机台数保持不变。在对每一期进行相应的观察时, 最好是要选用分布较多的卫星时段。在此基础上采用多台GPS机进行同步观测, 这样就可以使其在观测过程中产生更多的同步观测环。当同步观测环闭合差相对较小, 并且出现了误差较大的基线以后, 可将该基线予以剔除, 剔除之后仍然能够保证具有较高的精度。
就目前来看, 在桥梁变形监测中, 除了将基线剔除外, 一般还会选用随机商业软件对不同时期产生的GPS基线进行处理。为了有效的保证其效果, 在此基础上也可以采用粗差法进行探测。在用这种方法对精差进行探测的时候, 应该先计算统计量并在此基础上逐次进行, 直至粗差位置不再出现;之后对整个GPS网进行平差, 以便更好的得到该网评差, 确定该网相应精度。在对变形网数据进行处理的时候, 一般会选用两个以上基准网进行处理。
在此基础上对其形变进行相应分析, 就能了解不同测点之间的变形信息。而为了保证变形监测网更好的发挥其作用, GPS监测网一般会布设四个以上卫星基准点, 在选用这些基准点的时候, 最好在其附近选择国家级的GPS点作为监测网基准点, 并不断的对其进行复测, 以保证其精度能够得到有效的提高。在变形观测时, 应该先对不同时期观测到的变形信息进行分析, 并在此基础上对数据定期进行复测, 对有利点进行精度监测和约束平差坐标转化, 以减少误差率形变网进行施测的时候, 可以将其分成两个时段进行施测, 白天进行监测和晚上进行监测。毕竟现在的公路和铁路交通量比较大, 特别是公路交通中在中重型载重汽车引起的震动是十分明显的, 为了减少相应汽车的噪声, 保证GPS监测效果, 其在利用GPS监测的时候, 特别是在晚间对桥梁变形进行检测的时候, 最好选在凌晨、天亮之前。
5 结语
总而言之, GPS技术为桥梁变形监测带来了新的活力和技术支撑, 克服了传统的桥梁结构监测方法的缺点, 具有非常明显的技术优势, 特别是可实现多点同步观测, 受外界影响小, 数据采集方便, 可实现实时性、自动化管理, 因此应当对此加强重视和技术创新, 以期为我国桥梁及交通建设事业的探寻新的发展契机。
参考文献
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[3]魏芳菲刘成林郭杭.GPS技术在大型桥梁变形监测中的应用[J].工程勘察, 2011 (12) .
[4]余成江龙勇.GPS在桥梁变形监测中的应用探讨[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (21) .