变形分析

变形分析（精选12篇）

变形分析 篇1

1 引言

近年来, 为了更好地节约土地资源, 人们大力发展空间建设, 立体发展。然而, 由于缺乏监督, 基坑失稳引起的工程事故也越来越多, 致使邻近建筑物和道路管线被严重破坏, 给人民的生命财产和经济生活带来了严重的损失和灾难性的后果。因此, 详细探究深基坑变形监测及变形规律至关重要。

2 深基坑变形监测技术概述

2.1 变形监测的特点

变形是指变形体在不同的荷载和因素的作用下其形状、大小、位置等在时间和空间上发生的变化。与一般工程测量相比, 变形监测具有以下特点:变形观测属于安全监测范围, 有内部监测和外部监测两个方面;观测精度要求高;观测周期频繁, 需要重复观测。

2.2 变形监测的等级划分及观测精度要求

变形观测的精度等级, 是按照变形观测点的水平位移点位中误差、垂直位移的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差的大小来划分。事实上, 变形监测的精度取决于观测的目的和变形的大小。精度过高时测量工作复杂, 时间和费用增加;精度过低又会增加变形分析的困难, 使所估计的变形参数误差加大, 从而影响分析的正确与否。通常情况下, 监测建筑物的安全需要高精度要求, 一般检查施工要求变形精度相对较低。

2.3 变形监测深基坑水平和垂直位移监测方法

与精度分析经过多年的发展, 水平位移测量的方法已经有很多种选择。规范上推荐的方法有:小角度法、投点法、视准线法等;测定监测点任意方向的水平位移时可视监测点的分布情况, 采用前方交会法、极坐标法等;当基准点距基坑较远时, 可采用GPS测量法或三角、三边、边角测量与基准线法相结合的综合测量方法。

3 工程概况

本工程建设场地呈矩形, 南北长约400m, 东西宽约340m, 总用地面积约为136916m2。本工程以住宅、配套公建及地下车库为主, 主要包括11栋住宅楼、4套配套公建、1个地下车库。周边建筑物已拆迁完毕, 无建筑物, 场地空旷。

4 基坑支护方案及监测项目

4.1 基坑支护方案

为节约施工空间, 保护临近构筑物和地下设施, 减少基底回弹, 利用支护结构进行地下水控制, 需选择有效的支护方式。本工程基坑开挖深度约为16m, 其中基坑北侧上部1.1m采用放坡挂网喷混凝土支护, 下部采用护坡桩+锚杆的支护形式, 基坑东侧、南侧和西侧分别采用上部7.50m土钉墙, 下部护坡桩+锚杆的支护形式。根据《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 规定, 本基坑为一级基坑。

4.2 监测项目

综合考虑本工程的地质条件和水文地质条件, 以及基坑周边环境对监测项目的影响, 并依据相关规范要求, 确定本基坑的监测项目为: (1) 基坑土钉墙坡顶水平位移监测; (2) 基坑土钉墙坡顶竖向位移监测; (3) 基坑护坡桩桩顶水平位移监测; (4) 基坑护坡桩桩顶竖向位移监测; (5) 基坑深层水平位移监测; (6) 土钉及锚杆拉力监测; (7) 基坑地下水位监测; (8) 现场巡视检查。根据基坑工程的受力特点及由基坑开挖引起的基坑结构及周围环境的变形规律, 布设各监测项目的监测点, 如图1所示。

5 监测点的布设及监测方法

5.1 水平、竖向位移监测

本工程按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第5条监测点布置的具体相关要求共布设土钉墙坡顶水平、竖向位移一体监测点100个, 编号为PD001~PD100, 护坡桩桩顶水平、竖向位移一体监测点98个, 编号为S001~S090, SJ01~SJ08, 北侧暗沟及地表沉降监测点26个, 编号为D01~D26。具体埋设方法为在土钉墙坡顶和护坡桩桩顶较为稳固的地方用冲击钻钻出深约20cm的孔, 用稀释的水泥浆填充, 最后垂直放入强制对中装置, 顶部用工具抹平。本工程基坑水平位移使用Leica TC12011″级电子全站仪进行观测, 采用极坐标法进行监测。竖向位移使用Trimble Dini12电子水准仪进行观测, 采用往返测进行监测。在测量过程中, 严格按照《建筑基坑工程监测技术规范》 (GB50497-2009) 中第6.2水平位移监测和6.3竖向位移监测的具体相关技术规范进行作业, 保证测量精度。

5.2 深层水平位移监测

采用数字式CX-901E型测斜仪进行深层水平位移监测。具体测量方法: (1) 用模拟测头检查测斜管导槽; (2) 使测斜仪测读器处于工作状态, 将测头导轮插入测斜管导槽内, 缓慢地下放至管底, 然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据, 记录测点深度和读数。测读完毕后, 将测头旋转180°插入同一对导槽内, 以上述方法再测一次, 测点深度与第一次相同。 (3) 每一深度的正反两读数的绝对值宜相同, 当读数有异常时应及时补测。本工程共布设10个深层水平位移监测点。

5.3 土钉及锚杆拉力监测

采用采用MSJ-3型锚索测力计和608A型振弦读数仪进行土钉及锚杆拉力监测。具体测量方法:在锚杆加锁之前按照技术规定把锚杆拉力计套在锚杆顶端, 把拉力计的电缆引至方便正常测量的位置, 然后用锁扣锁上固定, 并进行拉力计的初始频率的测量, 必须记录在案, 以后即可按要求开始正常测量。本工程共布设12个土钉及锚杆拉力监测点, 分为上下2排, 6个断面。

5.4 地下水位监测

采用电测水位仪进行地下水位监测。具体测量方法:按四等水准对水位观测井的井口固定点进行高程测定, 每次测量井口固定点至地下水水面竖直距离两次, 当连续两次静水位测量数值之差不大于±1CM/10M时, 将两次测量数值及其均值进行记录, 根据记录值进行水位高程的计算, 本次水位高程和上次水位高程的差值就是地下水位的变化量。本工程共布设8个地下水位监测井。

6 监测成果分析

6.1 土钉墙坡顶水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶水平位移累计变化最大值为14.5mm, 未达到设计报警值, 该点为PD009监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD009相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.2 土钉墙坡顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月15号, 土钉墙坡顶竖向位移累计变化最大值为24.4mm, 未达到设计报警值, 该点为PD010监测点, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点PD010相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢增加, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.3 护坡桩桩顶水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶水平位移累计变化最大值为14.1mm, 未达到设计报警值, 该点为S084监测点, 其位于本基坑西侧边坡北部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S084相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期呈现上下波动并增大, 后期呈趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.4 护坡桩桩顶竖向位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 护坡桩桩顶竖向位移累计变化最大值为8.9mm, 未达到设计报警值, 该点为S040监测点, 其位于本基坑东侧边坡中部区域偏南, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点S040相关区域在整个监测过程中其变化前期呈缓慢变大, 中期和后期呈现上下波动、平稳的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.5 深层水平位移监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 深层水平位移累计变化最大值为5.17mm, 未达到设计报警值, 该点为4号监测点, 深度为11.5m, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4~11.5该区域在整个监测过程中其变化前期呈快速变大, 中期呈先平稳发展, 后呈“V”形状发展, 最后又平稳发展, 后期呈快速变大的发展态势, 整个监测过程中变化值均未达到设计报警值, 该深度区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.6 土钉及锚杆拉力监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年6月30号, 土钉及锚杆拉力监测最大拉力值为189.39k N, 未达到设计报警值, 该点为第一排M05监测点, 其位于本基坑西侧边坡中部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点第一排M05相关区域在整个监测过程中其拉力值前期呈缓慢变大, 中期和后期趋于平稳的发展态势, 整个监测过程的拉力值均未达到设计报警值, 该区域边坡发展态势良好, 边坡安全。

6.7 地下水位监测

从监测成果表中的数据可以看出:截止到2014年7月30号, 地下水位监测累计变化量最大值为28.5cm, 在正常变化范围之内, 该点为4号井, 其位于本基坑北侧边坡东部区域, 其变化曲线见图2。从图2可以看出:监测点4号井在整个监测过程中其累计变化量前期呈快速增大, 中期呈缓慢减小, 后期逐步趋于平稳的发展态势, 整个监测过程中累计变化量的变化均在正常范围内, 边坡安全。

7 结语

综上所述, 本文以深基坑工程为研究对象, 对深基坑工程的变形监测技术进行了深入研究, 根据实践表明, 在满足精度要求的前提下, 应该尽量使用简单、实用、经济的方法。监测完成后, 还需要对监测数据进行分析与评价, 为该基坑的安全施工提供可靠的保障。

参考文献

[1]沙爱敏, 吕凡任, 邵红才, 等.某商业中心深基坑变形监测与分析[J].施工技术, 2014 (04) :101~104.

[2]王洪伟.复杂条件下深基坑变形监测分析[J].山西建筑, 2014 (23) :123~124.

[3]杨荣华, 麦高波.基坑支护施工过程中的变形监测与控制分析[J].厦门理工学院学报, 2014 (01) :86~90.

变形分析 篇2

关键词：管道工程论文

摘要：长输管道工程中投影变形的存在，直接影响着测量精度，采取合理的应对措施，能够有效的减小甚至消除投影变形对长输管道工程的不利影响。

关键词：长输管道;投影变形;分析处理

1问题的提出

基坑围护结构变形监测的分析 篇3

【关键词】坑外土体；基坑围护；变形规律

【Abstract】This paper takes a square under a fan room end well and tunnel foundation pit for example， the use of the foundation pit during the construction monitoring of retaining structures outside the pit soil and foundation pit surrounding environment of the whole process， analyze and discuss the distribution regularity of the deformation monitoring of foundation pit retaining structure， through the analysis of the monitoring results， safety to guide the excavation during construction， provides the reference for the follow-up project construction process， process arrangement， in order to take timely and effective measures to prevent the accident.

【Key words】Pit soil；Bracing of foundation pit；Deformation law

1. 工程概况

本场地土划分为13个工程地质层，60.0m深度以内均为第四系堆积物，在垂直向上具有明显沉积韵律，水平方向上岩相较稳定，局部亚层多呈透镜体分布，据钻孔内水位观测，拟建工程区地下水水位埋深为39.9～41.6m。

2. 基坑围护结构变形的监测

2.1 在围护结构桩体、基坑外侧土体水平位移监测点布置。

沿基坑周边墙体内布设观测孔，根据设计图纸要求，本工程共布设围护结构桩体水平位移监测点6个，编号为ZTS01、ZTS02、……、ZTS06；布设基坑外侧土体水平位移监测点17个，编号为TTS01、TTS02、……、TTS17。

2.2 桩体、基坑外侧土体水平位移监测点埋设及技术要求。

2.2.1 埋设方法。

围护结构桩体、基坑外侧土体水平位移均采用测斜仪进行监测，其测点埋设方法分别如下：

（1）围护结构桩体测斜管埋设拟采用绑扎埋设。测斜管通过直接绑扎固定在围护结构桩钢筋笼上，钢筋笼入槽（孔）后，浇筑混凝土。埋设示意图见图1，效果图见图2。

（2）基坑外侧土体测斜管埋设拟采用地质钻机成孔，将底端密封好的测斜管下到孔底，在测斜管与孔壁间用干净细砂填实。

2.2.2 埋设技术要求。

（1） 管底宜与钢筋笼底部持平或略高于钢筋笼底部，顶部达到地面（或导墙顶）。

（2） 测斜管与支护结构的钢筋笼绑扎埋设，绑扎间距不宜大于1.5m。

（3） 测斜管的上下管间应对接良好，无缝隙，接头处牢固固定、密封。

（4） 管绑扎时应调正方向，使管内的一对测槽垂直于测量面（即平行于位移方向）。

（5）封好底部和顶部，保持测斜管的干净、通畅和平直。

（6）做好清晰的标示和可靠的保护措施。

2.3 基坑围护结构监测方法。

2.3.1 观测方法：（1） 用模拟测头检查测斜管导槽；（2） 使测斜仪测读器处于工作状态，将测头导轮插入测斜管导槽内，缓慢地下放至管底，然后由管底自下而上沿导槽全长每隔0.5m读一次数据，记录测点深度和读数。测读完毕后，将测头旋转180°插入同一对导槽内，以上述方法再测一次，深点深度同第一次相同；

（3） 每一深度的正反两读数的绝对值宜相同，当读数有异常时应及时补测（监测仪器采用XB338-2型测斜仪见图3）。

2.3.2 观测注意事项：（1） 初始值测定：测斜管应在测试前5天装设完毕，在3～5天内用测斜仪对同一测斜管作3次重复测量，判明处于稳定状态后，以3次测量的算术平均值作为侧向位移计算的基准值；（2） 观测技术要求：测斜探头放入测斜管底在恒温10～15分钟后开始读数，观测时应注意仪器探头和电缆线的密封性，以防探头数据传输部分进水。测斜观测时每0.5m标记要卡在相同位置，每次读数一定要等候电压值稳定才能读数，确保读数准确性。

2.4 基坑围护结构监测的规律。

（1）首先必须设定好监测基础点，围护体变形观测的监测基础点一般设在测斜管的底部。当被测围护体产生变形时，测斜管轴线产生挠曲，用测斜仪确定测斜管轴线各段的倾角，结合测斜探头0.5m的固定长度，便可计算出围护体的水平位移。设监测基础点为O点，坐标为（X0，Y0），于是测斜管轴线各测点的平面坐标由下列两式确定：

3. 基坑围护结构变形数据的分析

3.1 观测点稳定性分析原则如下：（1）观测点的稳定性分析基于稳定的监测基础点作为监测基础点而进行的平差计算成果；（2）相邻两期观测点的变动分析通过比较相邻两期的最大变形量与最大测量误差（取两倍中误差）來进行，当变形量小于最大误差时，可认为该观测点在这两个周期内没有变动或变动不显著；（3）对多期变形观测成果，当相邻周期变形量小，但多期呈现出明显的变化趋势时，应视为有变动。

3.2 监测点报警判断分析原则如下：（1）将阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，如阶段变形速率或累计变形值小于报警值，则为正常状态，如阶段变形速率或累计变形值大于报警值则为报警状态。（2）分析确认有异常情况时，应及时通知有关各方采取措施。

3.3 监测数据成果规律分析原则：（1）通过绘制时程曲线图、监测横断面图、监测纵断面图，对监测数据的变化规律、影响范围进行分析；（2）通过比对监测数据的变化与施工工序、工法的关系，并综合地层条件、外界影响等因素；（3）结合类似工程经验判断，如出现异常现象，及时提出补测（探）措施；（4）结合其它测项数据，相互印证，综合分析（地面沉降测点标志埋设形式图见图5）。

3.4 地面沉降监测点埋设的分析。

（1）开挖直径约80mm，深度大于1m孔洞，夯实底部，清除渣土，向孔洞内部注入适量清水养护；

（2）在底部灌注标号不低于C20，厚度为25cm左右的混凝土；在孔中心置入长度不小于80cm的中心标志，振捣密实；

（3）上部用砂土填实至地表5cm左右，钢筋标志应露出砂土面约1～2cm；上部加装钢制保护盖。

4. 结论

（1）在土建施工过程中对周边环境和工程自身关键部位实施监测，及时掌握基坑施工过程中坑外土体、周边地表及建筑、围护结构体系和围岩的动态变化，明确各施工阶段对坑外土体、基坑周边环境、围护结构体系和围岩的影响；

（2）验证支护结构设计，指导基坑开挖和支护结构的施工。由于设计所采用的土层参数与现场实测值相比较有一定的差异，因此在施工过程中迫切的需要知道现场实际的应力和变形情况，与设计时采用值进行比较，必要时对设计方案或施工过程进行修正，从而实现动态设计及信息化技术施工；

变形分析 篇4

1 基坑监测实例

1.1 工程概况

合肥市蜀山区西城山水居项目。基坑周长900多米, 呈长方体。基坑挖深7.6米, 基坑周围建筑物、管线多, 该项目基坑安全等级为二级。为确保支护结构和相邻建筑物的安全, 对基坑围护结构墙顶的水平位移监测。设计要求:水平位移报警值为40mm, 每天发展不超过3mm。基坑安全运行时间为6个月。基坑监测布置示意图如下。

因施工场地狭窄, 采用全站仪坐标法测定监测点的坐标, 通过相邻周期坐标计算, 快速、准确地获取监测点的位移量。

1.2 基坑变形监测

在基坑变形监测时, 必须有一些固定的测量点作为基准点, 以求得所需要的位移值。本基坑变形监测工程观测网共包含5个点, 3个已知点在基坑较远稳定区域, 另外2个为布置在基坑附近方便观测的工作点。共对这5个点构成的基准网进行一等水准观测, 平均每个月都进行一次基准网的稳定性检验, 以满足工程精度的需要。

根据设计要求和现场情况, 在基坑周围共布设86个监测点。由于基坑监测时间长, 监测点很容易被破坏, 监测网的网型可能发生变化。为判断基准点的稳定性, 不能无根据地以某一点作为起算点, 而应根据重复观测的成果, 进行统计分析确定其稳定性。只有在监测的起算数据可靠的前提下, 对数据成果进行变形分析才具有指导施工的意义。

2 基准网点的稳定性检验

2.1 稳定性检验方法

基坑监测点的变形是相对于监测基准网点的, 如果基准点不稳定, 所观测的变形数据就是失真的。结合实际, 我们采用平均间隙法对基准点的进行整体检验。其基本思想:先进行两周期图形一致性检验及整体检验, 如果检验通过, 则确认所有参考点是稳定的。否则, 就要找出不稳定的点, 寻找不稳定点的方法是“尝试法”, 依次去掉每一点, 计算图形不一致性减少的程度, 使图形不一致性减少最大的那一点就是不稳定点。排除不稳定点后再重复上述过程, 直到去掉不稳定性点后的图形一致性通过检验为止。

平均间隙法的原理:通过两期观测, 可分别进行平差, 得出各点两期的坐标值, 而且这些点的坐标值对同名点各不相同。如果各点 (包括原来认为不动的基准点和可能动的移动物体上的点) 在两期观测期间没有移动, 在同名点的坐标差只反映观测误差, 因此通过这些坐标即可得到观测值的一个经验方差μ2。

这个方差可由两期观测值改正数得到, 即通常使用经验方差μ2进行比较和检验。若QXV=0, Ql V=0, 说明平差后, 观测值改正数V与未知数X及观测值平差值是相互独立的, 因此用这两个方差的比构成的统计量服从F分布。用此量进行检验, 看出这两个方差是否相等, 即是否出自同一统计体, 如果是, 则表示坐标值的差完全由观测误差所引起的, 因此判断点位确实没有移动, 否则点位产生移动。

2.2 平均间隙法检验过程

用某两周期的成果进行稳定性检验。设这两周期分别为第1, j周期根据每一周期观测的成果, 按秩亏自由网平差的方法进行平差, 由平差改正数可以计算单位权方差的估值

式中分别用上表与下表1, j表示不同的两周期观测的成果。一般情况下两个不同周期观测的精度是相等的。可以μ12将μj2与联合起来求一个共同的单位权方差估值, 亦即

式中, f=f1+f2

如果作假设“两次观测周期间点位没有变动”, 则可以从两个周期所求得的坐标差ΔX计算另一方差估值

式中, ;fΔX为独立的ΔX的个数。

可以证明方差估值μ2与Q2是统计独立的。

利用F检验法, 我们可以组成统计量

在原假设H0 (两次观测期间点位没有变动) F, 统计量服从自由度为fΔX、f的F分布, 故可以用下式

来检验点位是否有变动。置信水平通常取0.05或0.1, 有与自由度fΔX、f可以从 (概率论与数理统计) 中查得分位值F1-α (fΔX、f) 。

当统计量小于相应分位值时, 接受原假设, 表明监测基准网点都是稳定的, 稳定性分析即完成。反之, 则认为网中存在变动点。为此, 必须用平均间隙法进一步搜索不稳定的点。

3 基坑监测点变形分析

3.1 数据处理

每期观测后, 首先对基准网进行经典平差, 以M1、M2、M3为基准, 计算出工作点G1、G2的坐标, 然后采用平均间隙法, 以当期与首期两期观测作检验进行工作点稳定性分析, 若存在不稳定点, 再继续寻找动点, 并修正。最后, 把基坑两侧工作点统一到稳定的基准网中, 并以工作点平差计算每个监测点坐标。本工程以监测点B1、B2、B3、B4、B5、E1、E2、E3的部分观测期过程中平面位移变化量为例, 其位移变化量统计表如下。

3.2 变形分析

基坑变形监测点数量较多, 如果仅对单一沉监测点的变化进行分析, 即不方便, 又不能全面地反映实际变形情况。所以, 变形分析宜采取整体分析, 较直观的方法是将监测的报表绘制成“监测点变形量曲线图”和“监测点变形量速率曲线图”, 即将每一期各测点的累计变形量或速率曲线绘制在以时间为横轴、变形量为竖轴的坐标系中。

变形分析如下:

(1) 整个基坑出现了不同程度的变形。

(2) B3、B5、E1三个监测点出现预警值, 其余各点变形量都正常。

(3) 在B3、B5、E1三个监测点出现预警值后, 及时采取措施进行加固基坑, 经有效处理后变形量变化正常。

(4) 结合实地踏勘和分析, 三个监测点变形原因为: (1) 周边道路环境影响:基坑周边都是交通要道, 受震动较大; (2) 土质原因:地质条件较差, 基坑大部分是回填土; (3) 地面荷载影响:三个监测点附近都有施工机械和运输车辆通过。

根据前12期观测结果和基坑的变形情况, 相关管理部门对基坑进行了加固和压密注浆等处理。从第13期之后的观测结果已看出加固取得得了明显效果, 基坑基本上处于了稳定状态, 为今后基坑下部施工建设的安全提供了保障。

4 结论

基坑变形监测网一般范围不大, 而精度要求较高, 从保证成果可靠方面考虑, 对监测网的稳定性检验是很必要的。用平均间隙法确定变形模型这种思路本身不需要考虑太多的地质信息, 能从测量观测数据中分析出近似变形模型。在工程上有一定的适用性。

在基坑变形监测中, 图表分析方法有其优越性。比传统的文字成果更直观丰富, 既能全面地展示和分析基坑整体变形状态和趋势, 又能明显获得哪些监测点变形较大, 更便于理部门的正确决策。

当然, 在基坑工程监测技术、方法、数据处理等方面, 内容还很多, 有待于在今后的基坑工程中再学习, 再实践。

摘要：基坑变形监测是一种监测变形体安全性的重要手段, 首要问题就是要保证基准网的稳定。在变形监测点位稳定性分析中, 平均间隙法是一种常用的方法, 而对基坑监测的变形分析, 监测点变形曲线图表法比较形象直观。本文结合监测实例, 分析了平均间隙法和曲线图表法在实际工程中的应用。

关键词：基坑监测,基准点,平均间隙法,变形分析

参考文献

[1]张正禄等.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2005.

[2]黄声享, 尹晖, 蒋征.变形监测数据处理[M].武汉:武汉大学出版社, 2003.

[3]孔祥元, 郭际明.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2006.

变形分析 篇5

分析

摘 要 通过对南京地铁明挖段基坑工程变形情况进行 分析 ,指出狭长条形基坑的变形特征,并分析不均匀超载、降水、地表刚度、开挖范围及开挖时间对基坑变形的 影响 规律 ,提出相应的控制基坑变形的工程措施。关键词 侧移 沉降 不均匀超载 降水 地表刚度

近年来,地铁工程建设在许多城市相继展开,已成为 现代 城市建设的重要部分。地铁区间隧道的施工中,较多地采用了盾构法和明挖法,前者主要 应用 于埋深较深的隧道施工,而对于覆土深度浅于5m的隧道,一般则采用基坑支护下明挖法施工。

明挖法地铁区间隧道基坑一般为狭长条形,周围环境变化较大,因而影响基坑变形的因素较多,其中许多因素具有不确定性,使得精确 计算 基坑的变形十分困难。在工程实践中,更多地依靠“ 理论 导向、量测定量、经验判断、精心监

控”[1]综合技术控制基坑的变形。工程实例

南京地铁为南北走向,全长由高架段、地面段和地下段几部分组成,其中埋深较浅的TA4标过渡段区间隧道采用明挖法施工,基坑长312.542m,宽12.90~14.00m,北部开挖深度为8.75m,南部3.50m。该工程东边为城市一主干道,西边北部为一居民区,住宅楼均为6层砖混结构,筏板基础,南部为城市道路及部分生活设施管线。主要地层情况如下:

①杂填土,层厚1m左右;

②素填土,层厚3m左右,微透水,Es,1~2=4·36MPa;

③粉土,层厚

2m

左右,微透水,稍密,Es,1~2=7.04MPa,C=23kPa,Φ=22.8°;

④淤泥质粉质粘土,层厚12m左右,不透水,软流塑,Es,1~2=3.71MPa,C=14kPa,Φ=9.6°;

⑤粉质粘土,层厚7m左右,不透水,可

塑,Es,1~2=7.06MPa,C=61kPa,Φ=9.4°。

该工程北部围护结构为SMW工法挡土墙,水泥土搅拌桩直径为

850mm,搭

接

250mm,型

钢

为700mm×300mm×12mm×14mm的H型钢,间隔布置(中心距1200mm),水泥土的强度在1.0Mpa以上,设置两道609支撑;中部水泥土搅拌桩直径为650mm,搭接200mm,型钢为500mm×250mm×10mm×12mm的H型钢,间隔布置,设置两道Φ609支撑;南部采用由格栅式水泥土素桩组成的重力式挡土墙。根据工程现场情况及要保护的建筑物情况,在现场布置了两个测斜孔、5个水位观测孔及18个沉降观测点,各测点布置图如图1所示。围护结构施工完成1个月后开始进行坑内降水,20天后,预计坑内水位以降至开挖面以下,此时观测到坑外水位下降了0.38m,稳定水位10天后设置首道支撑(Φ609钢管),并开始进行开挖。由于基坑较长,采取分段开挖施工的 方法 ,首先开挖北面大约80m长的一段。当开挖至地表下4.5m处时,测得1号沉降观测点沉降值达36.1mm并报警,但此时1号测斜孔测得的围护结构最大侧移仅为16.2mm,当时认为沉降较大是由于降水引起,可能基坑未开挖部分某处出现了渗漏,而当时水位已满足施工要求,便停止降水,继续开挖至地表下6m处,设置第2道支撑,然后开挖至基底,此时测得基坑围护结构最大侧移为58.2mm,超出预估侧移

35mm较多,地表沉降最大处(4号点)达43.2mm,地面并出现部分平行于基坑方向的裂缝,此后围护结构侧移在开挖停止后仍在不断增加,但进展较少,浇筑隧道底板后,围护结构侧移也稳定下来。整个施工过程中周围的居民住宅楼未发现任何破坏。变形特征

从基坑变形监测结果可看出该基坑的变形具有以下特征:

(1)总体看来,该基坑工程的变形较正常情况大,但基本达到了对周围建筑物和管线保护的目的。

(2)围护结构的侧移最大处位于开挖面附近稍低于开挖面,总体变化趋势呈抛物线状(见图2)。

(3)基坑周围地面沉降最大值发生在基坑边缘,随着离基坑距离的增大基本上呈线性减小(如图3)。其最大沉降值与围护结构的最大侧移值之比大约等于0.75,地表沉降范围大约为30m,这比 文献 [2]计算结果大了近1倍,基本等于住宅楼所在的范围。变形原因分析

结合工程现场具体情况,对该基坑的变形特点进行深入分析 研究 ,笔者认为该工程产生较大变形的原因主要有以下几个方面:

1)不均匀超载

采用文献[3]的方法对该基坑进行变形估算,如取地面超载q=30kPa,则基坑围护结构最大侧移为31.2mm,如取地面超载q=100kPa,这基本等于6层居民楼基底的压力,则计算所得的最大侧移将达42.3mm。由于本基坑工程西边建筑物较密集,而东边较空旷,两边超载差别较大,同时基坑采用了内支撑,使得基坑产生部分向东的整体位移,势必加剧基坑西边的变形。工程中虽未对东边围护结构的侧移进行量测,但沉降观测结果充分说明了这一现象,当4号点沉降达43.2mm时,16号点的沉降仅为13.8mm,预计东边围护结构的侧移约为20mm。

2)地面刚度

由于本工程周围住宅楼的基础采用了筏板基础,整体性

好且刚度大,这相当于增强了地表的强度与刚度,减小了基坑开挖引起的地表不均匀沉降,但同时增大了基坑开挖影响范围,使地表沉降范围扩大到整个建筑物基础范围内。同时,有效地增强了地表对基坑变形的耐受能力,虽然开挖后期,地表出现了许多平行于基坑方向的裂缝,但房屋内地坪未发现任何新的破坏。3)降水

坑内降水势必造成围护结构侧移,引起坑外地面下沉。同时,地下水位下降后,地基附加应力增加,也将造成地面下沉。本工程在开挖前期,进行坑内降水的同时,引起坑外水位降低了0.38m,所以坑外发生了较大的地面沉降,停止降水后,地面下沉明显减缓。4)时空效应

由于本工程所在的土层透水性很差,根据 文献 [4]受时间效应的 影响 ,开挖后在相当长的一段时间内,基坑的变形都将缓慢增长。同时,由于本基坑平面为狭长条形,受空间效应的影响,其变形应比一般平面尺寸较小的方形或圆形基坑较大。4 控制基坑变形的工程措施

根据当时基坑变形的特点,笔者认为该基坑支护结构的强度已满足要求,其变形也未造成需要保护的建筑物的损伤,基本已达到基坑工程支护的目的,但由于变形较大,并且在缓

慢增长,对附近的建筑物仍存在潜在的危险。因此,会同工程技术人员提出了以下控制措施:

(1)加快施工进度,提高隧道底部垫层混凝土的强度等级至C30,并在垫层内加配直径为16mm,间距为200mm双向钢筋网片,以期求尽早在基底施加一道支撑。

(2)由于工程所处土层透水性很差,在施工可行的情况下尽量减少降水,并对基坑渗漏处及时堵漏。

(3)合理组织施工现场,适当在基坑东边堆载,以缓和基坑两边超载不均匀的矛盾。

(4)采取分段施工,减小一次开挖的范围,每次开挖后,尽快浇筑垫层和底板。

经过采取以上措施,有效地控制了基坑的变形,在后续工段施工的过程中,基坑围护结构的侧移及西边地表的沉降均有不同程度的减轻。实测基坑围护最侧移控制在41mm内,地表沉降最大处控制在30mm以内,保证了基坑施工及周围建筑物的安全。结论

综合以上 分析 可得出如下结论:

(1)基坑周围存在不对称的超载时,将引起超载较大的一边的变形加大,超载较小的一边的变形减小,对这类基坑分析应积极探讨整体分析 方法。

(2)基坑降水应随着基坑开挖分阶段进行,同时应严格控制基坑周围重要建筑物和管线处的水位。

(3)在软土地区,基坑开挖步序及开挖后暴露时间均对基坑变形产生一定的影响,在施工中应充分考虑时空效应对基坑变形的影响。

(4)整体性较好的建筑物对基坑变形的耐受能力较强,同时对基坑变形具有一定的抵抗作用。

参考 文献

[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京: 中国 建筑 工业 出版社,1997·

[2]侯学渊,陈永福.深基坑开挖引起周围地基土沉陷的 计算 [J].岩土工程师,1989,1(1)·

平面分段吊运变形及加强分析 篇6

摘 要：以船舶平面分段为研究对象，采用有限元方法分析分段结构参数和吊运方案对分段吊运过程中结构件应力、变形的影响规律，从而实现吊运过程中分段变形的准确预测和有效控制，避免船舶平面分段在吊运过程中发生破坏。

关键词：平面分段；分段吊运；变形分析；有限元方法

中图分类号：U671.4 文献标识码：A

Analysis on Flat Blocks Deformation and Reinforcement

WU Xiaodong，Lu Yan

（Guangzhou Shipyard International Company Limited， Guangzhou 510250）

Abstract：This paper analyzes the influence of structural parameters and lifting method of ship flat blocks on the structural force and deformation of the flat blocks during lifting by using FEM to effectively forecast and control the deformation of the flat blocks.

Key words：Flat Block； Block Lifting； Deformation analysis； Finite element method

1 前言

分段的翻身和吊运是船体建造中的一个重要工序。为保证分段、设备、人员的安全， 避免分段发生严重变形和损坏，分段吊运前需对吊运工艺进行分析计算。分段结构强度有限元分析是预防吊运事故的有效方法，上层建筑整体吊装、散货船舷侧总段翻身、吊运等过程中产生的应力、变形情况都可通过有限元分析方法求得。本文以一种典型分段——平面分段为研究对象，采用有限元方法对吊运过程进行计算分析，研究分段结构参数和吊运方案对分段结构件应力、变形的影响规律，实现吊运过程中分段变形的准确预测和有效控制。

2 横舱壁分段吊运变形计算

以6 000 t级内河散货船的一个横舱壁分段为研究对象，使用三维有限元软件进行建模计算，研究分段吊运过程中的应力、变形情况。

2.1 分段简介

该分段由舱壁板、若干竖直扶强材和一道水平桁组成，如图1所示。吊运过程中扶强材主要承受弯曲载荷，为便于计算研究，将角钢按剖面模数相等折算为T型材。分段具体尺寸参数见表1。

吊运过程中分段的受力特征为：（1）分段由两条吊绳悬挂于空中，处于静平衡状态；（2）分段吊运过程中只受重力与吊绳拉力作用；（3）偏心作用使分段产生变形，其中以分段上端中间部分的变形为 最明显。

2.2 有限元模型建立

建立该横舱壁分段的三维有限元模型。

分段上半部份受吊绳作用将产生较大变形，所以分段上部网格较下部细。舱壁板选用板单元，上半部份单元尺寸为150 mm×150 mm，下半部份为150 mm×300 mm。竖直方向每档各设一道T型材，水平方向只在分段中央设一道T型材。扶强材与水平桁选用梁单元，它们的单元尺寸与板单元协调。该分段结构有限元模型如图2所示。

2.3 边界条件与载荷施加

（1）右侧吊点节点局部坐标系逆时针旋转90o-θ（θ为吊角），左侧吊点节点局部坐标系逆时针旋转θ；

（2）右侧吊点节点约束Y方向位移、Y方向转角、Z方向位移；

（3）左侧吊点节点约束X方向位移、X方向转角、Z方向位移；

（4）模型整体加重力加速度g=9 810 mm/s2。

2.4 计算结果及分析

（1）应力计算结果

平面分段吊运过程的结构响应由重力及吊绳拉力引起，吊点附近应力达到最大值92.7 MPa，远离吊点处应力较小，计算得出应力云图如图3所示。

（2）位移计算结果

计算得出位移云图如图4所示，最大位移为190.4 mm。

变形在垂直于分段平面方向上最明显。分段上端中间部分变形最大，此处相对吊点的挠度达16.5 mm。

3 平面分段吊运变形的参数化分析

3.1 平面分段参数

（1）板材尺寸：板宽、板高、板厚、竖直扶强材间距；

（2）T型材截面尺寸：腹板高、腹板厚、面板宽、面板厚；

（3）吊运参数：吊点位置、吊角；

（4）加强参数：加强材截面尺寸、加强位置。

3.2 有限元软件二次开发

因计算工作量较大，通过对有限元软件进行二次开发来完成计算工作。

基于参数化设计语言进行二次开发，使用VB.NET编写的计算程序通过有限元软件脚本控制主程序，并与主程序交换数据。程序架构如图5所示。

4 变形规律及加强分析

分析参数化计算得出的大量数据，总结各参数对板架变形的影响规律。

4.1 板参数影响

（1）板宽、竖直扶强材间距

板宽、竖直扶强材间距的变化将引起骨材数量、吊点位置的改变。板宽、竖直扶强材间距对分段变形的影响无明显规律。

（2）板厚

变形随板厚增加而减小，板厚与分段变形间关系如图6所示。

（3）板高

板高与分段变形间关系如图7所示。变形随板高增加不断增加，且板高大于5 000 mm时变形与板高呈线性关系。

5 结论

综合以上分析，得出以下结论：

（1）平面分段吊运过程的结构响应由重力及吊绳拉力引起，应力在吊点附近最大，远离吊点应力较小；变形在垂直于分段平面方向上最明显，且分段上边线中心处变形最大，可用该点垂直于分段平面方向上的位移作为评价分段吊运过程变形大小的指标；

（2）当板厚增大时变形减小，板高增大时变形将增大；板宽、竖直扶强材间距的变化将导致骨型材数量、吊点位置的改变，板宽、竖直扶强材间距对分段变形影响没有明显规律；

（3）T型材参数会影响分段变形：腹板高度增大时变形将增大，面板宽度、面板厚度的增大将使变形减小；腹板厚度与变形间的关系呈一开口向下的抛物线形；

（4）为减小变形，在工艺条件满足时吊点应适当向内布置；

（5）水平加强材应布置在分段中线以上，且布置在3/4板高以上时加强效果较好；同时加强材截面尺寸的增大将使分段变形减小。

平面分段形式多样、尺寸多变、吊运工况复杂，简化、处理方法的偏差往往对结果造成不良影响。如：吊点边界条件的选择将影响分段的应力、位移分布；吊角的处理方法可能影响吊点附近应力、位移；分段结构尺寸范围的选择可能改变结构尺寸与分段位移的变化规律等。

本文尚存在许多不足之处，需要继续不断深入研究并接受实践的检验。

参考文献

[1]纪卓尚.船舶制造工艺学[M].北京：国防工业出版社，2005.

[2]黄兴群.上层建筑完整性整体吊装工艺研究[D].上海交通大学，2006.

[3]杨永祥.30.8万吨级VLCC上层建筑吊装强度有限元分析[J].造船技术，

2009（4）.

[4]周波.船舶制造相关工艺的应力与变形问题研究[D].大连理工大学，

2008.

机械加工变形分析 篇7

关键词：加工,机械,变形

机械加工变形, 是指在机械的加工过程中出现不受本来既定目标和操作的控制, 因为各种因素的影响而发生的变化, 造成了零件最终变形的结果。

1 变形的类型

引起变形的因素多种多样, 也促使机械变形的种类多种多样, 解决好这些影响的因素, 是防止机械变形的主要措施, 本文主要分析常见几种机械变形的影响因素。

1.1 空间外力引起的变形

这一类变形是有弹性的, 其主要原因是由外力引起的。这种现象主要因为切削力度的外部作用引起的, 当这一切削力度消失, 零件失去了外部压力, 会出现弹性恢复的状态。而零件受到压力变形时, 刀具就没有办法按照原有的设置切除不需要的部分, 当恢复时, 零件没有被“加工”[1,2], 因此而造成零件的废弃。

1.2 外圆加工时的变形

在对大长径零件的加工时, 为了坚持悬臂梁模型的原则, 现代工艺主要使用机械加工中的三爪夹紧刀具一侧的方法。但是因为零件受到的压力时同等的, 根据力的恒定原则。另一端未被夹紧的夹具没有受到同等的外部压力, 则会造成同一刀具的两端受压不平衡, 刀削掉的材料不同而出现变形, 形成倒梯形的分布。在加工完成后, 刀具的行动沿虚线转动, 在被夹紧的一侧受到压力小, 直径增大, 另一侧相反, 出现倒锥形的变形。

1.3 端面加工时的变形

在对小长径的零件加工时, 特别是较薄的片状零件加工, 主要采取的加工方式是利用电磁力的作用, 用吸盘将薄片从底端吸住以保证零件不移动, 再使用机械在上端的表面进行加工打磨。在加工过程中, 机器打磨不到本来应该消除的材料, 当吸力的消失, 零件恢复初始状态, 平面度依然不合格。

1.4 零件自身特质的变形

当零件自身是悬臂或者薄片时, 零件因为自身刚性的不足, 再加上外力作用 (错误的定位、不正确的夹紧) 时, 出现弹性变形, 产品质量达不到预先图纸的要求, 出现零件的报废。

2 影响变形的因素

2.1 内应力失去平衡引起的变形

在零件的加工中, 受到热处理的影响, 打破了零件自身内部的内应力平衡状态。在加工受热后, 经过一段时间的冷却, 要重新组织出平衡的形态, 因此而出现的变形。在不同的零件加工中, 会出现不同形式的变形。

2.2 外部力作用引起的变形

在零件的加工过程中, 装卡的方式不同引起零件的加工变形, 从而影响零件的精准度难以达到图纸的要求。这种情况主要是在车床的加工中, 零件由四爪的卡盘来夹紧, 主要力的作用来自径向力。

3 减少机械加工变形的方法

零件加工过程中受到了各种因素的影响, 发生变形的状态。这种变形主要由外力的作用而引起的弹性变形。虽然造成的情况不同, 但是总的来说是因为零件自身的刚性不足, 容易受外力作用的影响。因此, 要减少零件加工变形的主要方法就是增加零件的刚性。例如, 在大长径零件的加工中, 因为悬臂梁方式容易造成变形。因此, 在加工时夹紧方式改用两端夹紧, 利用前面的驱动来做主要定位。将受力模型从悬臂梁模型改变到简支梁模型, 增加零件的刚性和力承受能力, 减少变形。在加工小长径和较薄的零件时, 打磨刀削表面过程中, 增加中间层 (布或者厚纸层) 以减少零件和工作台之间的吸力, 从而降低变形的机率。在加工铸铁类的零件时, 同样为了增加零件的刚性, 在悬臂的部分, 改变夹具的设计, 增加浮动支承同时采用在零件变沿部分夹紧的方式, 减少加工过程中, 因为零件受到外力的夹紧影响而造成的变形。

在热处理后出现的变形, 则需要及时处理加工后的零件, 提高零件自身的质量, 在受热变形前, 使内应力达到平衡状态。在受热处理变形后, 进行再加工, 以减少零件的质量不合格机率。同时增加零件的刚性, 采用有限度的热处理方式, 将变形控制在一定的限度之内等等方式。

减少机械加工中的变形还可以改变零件的装卡方式, 在每一步骤中设计专用的胎具, 减少零件在热处理中受到的径向力[3,4]。在精车时, 用径向力夹紧胎具, 再垂直夹紧零件, 零件则通过胎具改变了径向力的受力状态, 减少零件的变形。

4 结束语

零件在加工中的变形直接影响零件的质量合格率, 因此利用改变加工的模式或者加工装卡的方式来减少零件的变形, 其主要原则还是增加零件的刚性, 以抵制外力作用带来的变形。

参考文献

[1]李世春.刚度对套筒类零件加工精度影响的研究[J].装备制造技术, 2009, (3) :19-21.

[2]闫耀国.热变形在绞车安装及闸盘变形处理上的应用[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2011, (10) :310.

[3]龙骐.浅谈电动机的软起动[J].南方农机, 2007, (2) :38.

古塔变形数据分析 篇8

本文对2013年全国大学生数学建模竞赛的题目进行整理, 对于题目提出的问题与数据进行如下分析:

针对问题一:通过观察所测量的z轴坐标数据 (表示塔高) 之间的差距很小, 由此可以假设在同一层所测的点都在同一平面上。用MATLAB软件绘出散点图, 再结合中国古塔大部分外形观察发现可以用拟合成圆 (最小二乘法) , 再求出圆的方程算出圆心, 那么古塔可以模拟成圆锥体。每层圆心即是塔的中心位置坐标, 而z轴数据可取平均值。第一层到第十三层每层都是8个点, 可建立一个函数循环求出这十三层各中心位置坐标。其中通过求平均值法填补了1986年和1996年第十三层的一个点数据, 以便用函数循环求中心坐标。

针对问题二:首先塔的倾斜受自身的压力和受压的地基变化所造成的。随着时间的推移, 塔的高度会微小的发生沉降, 形成塔的高度差, 运用公式ΔL= (H/L) *ΔS (ΔL为倾斜值, H为古塔总高度, L为古塔一层宽度) 求塔的倾斜值, 再把1986年的倾斜度逐个与1996、2009、2011年作比较。用数型结合求解算出ΔL, 得出倾斜位移, 就可以分析出塔到底有没有倾斜。

1 模型建立与计算

问题一:原始数据 (见表一) 与初步描述图形 (见图一)

假设古塔为规则的对称图形且塔檐的点在同一圆内, 那么古塔可模拟成圆锥体。观察所给的测量数据可知, Z坐标是古塔的高度, 但是同一层的几个测量点高度相差不大, 因此假设它们都在同一平面内。用MATLAB软件绘出这八个点的空间图 (见图一) , 发现此图可以拟合成一个圆, 也证明了模拟成圆锥的可行性。在拟合圆中, 运用MATLAB采取最小二乘法求出圆的方程、算出圆心, 即求出o (x, y) , 而z轴数据可取平均值, 所以便可求出古塔的中心位置坐标 (x, y, z) 。第一层到第十三层每层都是8个点, 可建立一个函数循环求出这十三层各中心位置坐标。其中通过求平均值法填补了1986年和1996年第十三层的一个点数据, 以便用函数循环求中心坐标。这样求各层中心位置的通用方法就只要求出十三层“圆”的方程就行了。

确立圆的一般方程:

则其圆心坐标为:O (-D/2, -E/2) , 利用最小二乘法求出1986年的第一层圆的方程为:

得圆心坐标为: (566.6650, 522.7090) 。

Z轴坐标采用平均值法:, 代入数据得:

即中心位置坐标为: (566.665, 522.7090, 1.7874) , 考虑到这样一层一层计算过于繁琐复杂, 我们利用MATLAB工具中的编辑函数循环解出十三层 (塔尖拟合不了圆) 的圆心坐标。先用平均值法算出1986与1996年的十三层数据7点的平均值, 再推算出各层中心坐标, 如表二所示。

问题二:分析该塔倾斜、弯曲、扭曲等变形情况

(1) 问题分析

首先塔的倾斜受自身的压力所造成的, 随着时间的推移, 塔的地基土层会发生变化, 塔的高度会微小的发生沉降, 形成塔的高度差。运用公式ΔL= (H/L) *ΔS (ΔL为倾斜值, H为古塔总高度, L为古塔一层宽度) 求出1986年、1996年、2009年、2011年塔的倾斜值。

“弯曲”问题。空间“弯曲”问题可借助向量叉积法或点乘求角度法解决。问题一已求出每一层的中心点坐标, 再把每一层的中心点连接, 用最小二乘法拟合成曲线。把每一层以中心点为中心的水平面拟出来, 再以每一层中心点为切点做曲线的切线, 则每一层的水平面上中心点的切线与它上一层水平面切线中心点有个夹角A。借助MATLAB软件数学循环语句得出每一层之间的夹角, 如图二所示。A, B为某层中心点, 平面a和平面b为其A、B中心点上的平面, 其∠2为A、B切点的夹角。通过对比可发现其弯曲趋向, 则可以得出弯曲度数。

“扭曲”可考虑两种情况:其一, 直接发生扭曲, 没有弯曲。以第一层中心点为基点, 第一层中八个点选其一, 第二层中八个点选其一点, 但第一层的一点与第二层的一点 (标准没扭曲的标准情况下) 集合同一直线上。几乎第二层的一点在第一层正方向上。以上基层类似推理, 则第一层一点到第一层中心点连线与第二层的投影点到第一层中心点连线就有夹角, 相邻两层, 类似推理第三层, 第四层。最后再将它们夹角对比, 通过1986年7月、1996年8月、2009年3月、2011年3月列数据表可发现其扭曲度。其二, 既发生倾斜, 又发生扭曲。我们将其中心点水平平移, 移到原先标准中心位子, 再进行测量。以第一层中心点为基点, 第一层中八个点选其一点, 第二层中八个点选其一点, 但第一层的一点与第二层的一点 (标准没扭曲的标准情况下) 集合同一直线上。几乎第二层其一点在第一层正方向上。以上基层类似推理, 则第一层一点到第一层中心点连线与第二层的投影点到第一层中心点连线就有夹角, 相邻两层, 类似推理第三层, 第四层。最后再将它们夹角对比, 通过1986年7月、1996年8月、2009年3月、2011年3月四次对比, 列数据表可发现其扭曲度。

(2) 模型的建立及求解

倾斜问题:根据公式ΔL= (H/L) *ΔS算出塔的高度差ΔL, 其中, L=10.8552m, H=55.123m。

算出数据如表三所示。

从表三可以看出, 第二次与第三次 (1996年8月到2009年3月) 观察之间其倾斜值最大为0.1460m, 其次是第一次与第二次 (1986年8月到1996年8月) 之间倾斜值为0.0165m, 再是第三次与第四次 (2009年3月到2011年3月) 之间倾斜值为0.004m, 第一次与第四次 (1986年8月到2011年3月) 之间全部倾斜值为0.1812m。

弯曲问题:此模型主要求出n1, n2的法向量, 再根据公式求出角度。分析表四弯曲度数据可知:1986年的四、五、六层数据分别为0.0068、0.9562、0.0725, 其中间弯曲的最为严重, 其次在第九层和第十二层;1996年与1986年的各层相比弯曲度变化不大;2009年的一、二、三层的数据异常的问题相对于其他三年来说, 可能是由于测量的数据出错导致的。纵观这四年, 第五层与第九层弯曲最为严重, 有关部门应引起重视。

扭曲问题:以第一层中心点为基点, 第一层中八个点选其一点, 第二层中八个点选其一点, 但第一层的一点与第二层的一点 (标准没扭曲的标准情况下) 集合同一直线上。几乎第二层其一点在第一层正方向上, 再做其垂直投影就形成一个夹角, 则为扭曲角。再将第二平面的中心点做基点, 第二层中八个点选其一点, 第三层中八个点选其一点, 但第二层的一点与第三层的一点 (标准没扭曲的标准情况下) 集合同一直线上。几乎第三层其一点在第二层正方向上。做其垂直投影就形成一个夹角, 则为扭曲角, 以上基层类似推理。用MATLAB软件做拟合系数, 最小二乘方法得出数据如表五所示。

从表五可得每年同一层的变形情况, 其数据扭曲的逐年变小, 可发现它是逆时针扭曲。其1986年第一层到十三层总体扭曲度为0.5934, 1996年第一层到十三层总体扭曲度为0.5957, 2009年第一层到十三层总体扭曲度为0.2191, 2011年第一层到十三层总体扭曲度为0.220。1996年的扭曲度比较大。从上表格可以进一步得出1986—2011年同一层的总体古塔变化趋势如表六所示。

由表六可知, 随时间推移, 2011年观察时其扭曲度逐渐变小, 因其数据较小, 几乎不变, 微小。

2 结束语

通过三个方面的数据来分析变形情况。第一, 通过“倾斜”分析, 从数据表一得出1986年8月—1996年8月塔尖倾斜位移为0.0165m, 2009年3月—2011年3月塔尖倾斜位移为0.004m, 可知其塔尖倾斜位移逐年减小。第二, 通过“弯曲”分析, 从数据表三得出1986年的四、五、六层数据分别为0.0068、0.9562、0.0725, 发现古塔主要是中间弯曲, 又可得出其塔尖也弯曲到一定程度变化不大。第三, 通过“扭曲”分析, 从表五看出1986—2011年间的扭曲, 扭曲由0.4291度减小到0.0501度, 有明显减小。

综上可得出该古塔逐渐趋向一个稳定状态, 该古塔活动自然将减小, 趋势不变。但是如果经受人工破坏或干扰、自然灾害等, 有可能就不是趋于稳定状态, 可能直接性倒塌或折断。因此我们必须做好防护措施。

摘要：本文对古塔先后于1986年7月、1996年8月、2009年3月和2011年3月的4次观测数据进行分析, 通过倾斜、弯曲、扭曲等方面进行变形定量描述, 以制定必要的保护措施。

关键词：最小二乘法,MATLAB,古塔变形,扭曲

参考文献

[1]龚复军.砖石古塔纠偏技术分析[J].科技情报开发与经济, 2008, (11) :147-148.

[2]姜启源, 谢金星, 叶俊.数学模型 (第3版) [M].北京:高等教育出版社, 2008.

[3]王正林, 龚纯, 何倩.精通MATLAB科学计算[M].北京:电子工业出版社, 2007.

变形监测技术研究与分析 篇9

1 变形监测的发展现状

变形监测是现代工程测量中的一个基本职能,主要是观察在外力作用下变形体的有关基本情况,如形状、大小等基本特征。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的参数,建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息,为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。

2 变形监测的技术手段

2.1 测量机器人监测技术

测量机器人监测技术属于一种地面变形监测技术,由于我国的科技水平越来越发达,对于变形监测的技术也越来越智能化。测量机器人与测量数据处理分析软件系统相结合完全可以实现变形监测的自动化。测量机器人作为多传感器集成系统在人工智能方面的进一步发展,使其在建筑物变形监测中必将得到进一步应用。

2.2 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术也是一种地面变形监测技术,是通过雷达对红外线进行发射与接收实现变形监测的目的,能过对建筑物进行全方位、三维立体空间的扫描,从而获得准确性较高的实时数据,通过与前期数据比对,计算相应的变形量,同时还能够发现很多传统的地面变形监测技术发现不了的安全隐患。

2.3 GPS技术

GPS的应用是测量技术的一项重大变革,是利用卫星或飞机上的测量传感器对地面或建筑物进行沉降或位移监测。具有定位精度高、连续性、实时性、提供三维坐标、全天候作业等优点。尤其是实时动态测量技术(RTK)是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术,实时地计算并显示出用户站的三维坐标。

2.4 全站仪监测技术

全站仪监测技术以其自动化、高精度的技术优势,在变形监测中得到了普遍应用。全站仪正在向全能型和智能化方向发展。在很短的时间内完成一目标点的观测,并可以对多个目标作持续和重复观测。

2.5 数字摄影测量变形监测技术

近年来,随着技术的飞速发展,摄影测量已经进入了数字摄影测量时代。被摄物体的数字影像获取变得越容易。利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术获得同名像点的坐标,就可以计算出对应物点的空间坐标。整个处理过程是由计算机完成的,因此也称为“计算机视觉的摄影测量”。变形监测的摄影测量方法,不仅圆满地解决了观测的同时性、观测点的连续性、动态监测等问题,而且可以对一些无法到达的变形体进行监测。

3 变形监测过程实施

3.1 变形测量点的布设

变形测量点可分为控制点和观测点(变形点)。控制点包括基准点、工作基点以及联系点、检核点、定向点等工作点。各种测量点的选设及使用,应符合:工作基点应选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置。测定总体变形的工作基点,当按两个层次布网观测时,使用前应利用基准点或检核点对其进行稳定性检测。测定区段变形的工作基点可直接用作起算点。当基准点与工作基点之间需要进行连接时应布设联系点,选设其点位时应顾及连接的构形,位置所在处应相对稳定。对需要单独进行稳定性检查的工作基点或基准点应布设检核点,其点位应根据使用的检核方法成组地选设在稳定位置处。对需要定向的工作基点或基准点应布设定向点,并应选择稳定且符合照准要求的点位作为定向点。

尤其是基准点的布设和制作非常重要,有时根据设计要求成孔、浇灌、砌井、高程点标示等进行布设,确保基准点的永久使用。

3.2 变形监测周期

根据建筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件及施工过程等因素综合考虑,观测过程中的频率或周期,应该根据变形量的变化情况,进行适当调整,通常观测次数能反映出变化的过程。对于单一层次布网的情况,观测点与控制点都应按照变形观测周期进行观测;对于两个层次布网的情况,观测点及联测的控制点应按变形观测周期进行观测,控制网部分可以按照复测周期进行观测。变形观测周期要以能系统反映所监测的变化过程且不遗漏其变化时刻为原则。当观测中发现变形异常时,应及时增加观测次数。

4 变形监测的误差分析

4.1 误差对平差改正数的影响

在变形检测的过程中,对于监测影响的结果最大的就是误差,有时候误差会将变形监测向一个错误的方向误导,使得对于建筑的定位与测量都存在着一定的问题,所以,我们必须要解决变形监测的误差问题,是方案设计的数据的准确性与可靠性,避免对平差结果产生影响。我们可以根据Baarda提出的公式对误差进行计算:

4.2 变形监测的粗差检验

一般没有实践去进行周密的计算的时候,我们可以通过对变形监测进行粗差检验的方式,当然也是以笔者之前提到的公式为基础,把观测到的数据带入到粗差检验的函数中,就可以知道一个大致的误差值了。

5 变形监测的数据处理与分析

5.1 使用建模的方法来分析变形监测数据

近几年来,对于变形监测数据分析的方法新增了许多,像是频谱分析、滤波分析,但是在所有分析中使用最广泛的还是建模分析,比如说使用灰色理论来进行建模分析,将数字与灰色理论结合到一起,画出回归曲线,对回归曲线所显示出来的数据与误差进行分析,从而对变形监测的数据进行深入的探讨。

5.2 使用物理分析来解释变形监测

周期性检测就是变形检测的一种物理分析手段,主要是为了防止建筑到达某一个临界点而产生突变,起到防患于未然的作用,在实际的变形监测分析中,主要就是以数学统计法、函数分析法来进行混合模型的建设,不需要变形监测的数据就是这种方式的有点,具有“先验”的好处。

6 结语

综上分析可知,变形监测技术在我国的建筑行业的应用非常的广泛,同时也起着非常重要的作用,变形监测系统不仅仅为我国人民群众的生命安全提供了保障,还在很大程度上保护了我国的文化遗产,促进我国的社会主义精神文明建设。不断深化现代化变形监测技术的改革与创新是非常关键的,要将现代工程测量中的新技术新方法应用到变形监测技术中来,使变形监测向更精密、更智能的方向发展,以推动我国建筑工程行业的稳定发展。

参考文献

[1]胡荣明.城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究——以西安地铁1、2号线为例[D].陕西师范大学,2011.

[2]雍睿.三峡库区侏罗系地层推移式滑坡—抗滑桩相互作用研究[D].中国地质大学,2014.

基于回归平面井架变形分析 篇10

事实上,在沉降分析过程中,一般由点到面,既要分析井架单个沉降点的变化情况,也需要了解井架整体不均匀沉降所引起的变形,而这正是本文所要解决的问题。为此,引入了回归平面模型,利用免棱镜全站仪,对井架整体变形进行监测和分析。

1 模型及算法

在对井架进行变形监测时,选取井架上近似位于同一平面上的特征点作为观测点,对N个特征点进行观测得到各点的高程Zi,已知各点的平面坐标为(Xi,Yi),i=1,2,…,N,利用空间的任意三个点即可确定一个平面,所以根据这些点可以得到一个回归平面,其平面方程式为:

其中,α、β、γ是平面方程式系数,即平面在3个方向上的法向量,D是平面方程式的常数项。

其中,d Z是某特征点某期观测值到该期回归平面的铅垂距离。

用矩阵形式表示则有:

按照最小二乘原理的要求,某特征点某期观测值到该期回归平面的铅垂距离的平方和最小。即满足:

上式也可以表示为:

一般情况,如果井架发生均匀沉降,那么每期的数据相对于第一期数据的观测值之差应该相等,即:第i点的第k次观测值Hik与第i点的第1次观测值Hi1之差与第j点的第k次观测值Hjk与第j点的第1次观测值之差相等,即

换言之,这些沉降点的平面值X、Y及坐标值累计值所构成的虚拟平面应该满足αX+βY+γZ+D=0,而该方程的法向量即为(α,β,γ)。其中,α=0,β=0,γ=1/△H。

当井架发生不均匀沉降时,

此时,

沉降点累计值所构成的平面发生倾斜,即a≠0,β≠0时,利用最小二乘模型对该超定方程进行求解a、β、γ。

按照最小二乘原理,S赞必须满足VTPV的要求,因为X、Y、△H相互独立,故可按照数学上求函数自由极值的方法,得:

转置后为:

令:

式(1-15)可简写为:

式中系数阵为满秩矩阵,有唯一解,解之,得:

或

此时,即求出了,α',β',和D',也就求出了回归平面方程的系数α、β、γ和常数项D。利用回归平面方程的系数α、β、γ和常数项D,就可确定出该回归平面的法线的倾角大小和倾斜方向,它们反映的是建筑物倾斜变形状态。

该法线与X、Y、Z轴的夹角分别为φX、φY、φZ,则:

其中,φZ角确定煤矿井架倾斜值大小,φX、φY角确定煤矿井架倾斜方向,如图1-1所示。

2 监测方法

由于煤矿井架较高,且不宜攀登,故选取煤矿井架上近似位于同一平面上的特征点作为监测点(如图1-2所示),利用免棱镜全站仪能进行无棱镜测距的功能,每期以布设的煤矿井架变形监测GPS控制网作为基准,在基准点上安置全站仪,免棱镜模式下对监测点进行观测,获取监测点观测数据,通过各期数据根据上述模型建立煤矿井架特征点的回归平面,通过回归平面法向量的倾斜状态来确定煤矿井架倾斜变形状态。

3 回归平面井架变形监测中的应用

为了验证理论的可行性,现以唐口煤矿主井井架的沉降情况来分析其倾斜变形状态,由于地下超1000m深的大面积3煤开采以及长期的开挖扰动使地下水流失,引起流沙层的压缩,势必会导致井架基础的不均匀沉降变化,并使得井架发生变形,为此,选取该煤矿井架上近似位于同一平面上的特征点作为监测点,以事先布设好并获取高精度控制成果的静态GPS控制网为基准,利用免棱镜全站仪在免棱镜模式下对各监测点进行观测,获得各期观测数据,各特征点高程相对变化量如表1-1所示。

分别利用MATLAB进行编程,根据模型及算法,主要求取煤矿井架在第1-6期,第1-10期的回归平面方程,MATLAB程序如下:

第1-6期:

第1-10期原理同上,获得第1-6期及第1-10期回归平面方程系数,如表1-2所示。

根据回归平面方程系数,即得第1-2期、第1-3期回归平面方程,分别为:

利用回归平面方程系数,计算井架的倾斜变形状态,如表1-35所示。

由φZ可计算得第1-6期井架倾斜度i=0.00021,第1-10期井架倾斜度i=0.000322。

4 总结

利用免棱镜全站仪可以便捷地对煤矿井架等难以安置反射棱镜或反射片的建(构)筑物立面进行监测,而且,在无棱镜模式下的数据采集,以及基于回归平面的模型算法非常简单可行,是一种非常期待继续延伸发展的一种监测方法。它通过利用免棱镜全站仪利用获取的数据,拟合出回归平面方程,然后根据回归平面方程的法向量与X、Y、Z轴之间的夹角,即可确定出建构筑物的倾斜变形状态,即倾斜值大小和倾斜方向,为分析建构筑物的变形提供了依据。

摘要：本文引入了回归平面模型,利用免棱镜全站仪,对井架整体变形进行监测和分析。

关键词：井架变形测量,免棱镜全站仪,数据分析,高井架

参考文献

[1]孙久运.测绘软件设计原理与方法[D].徐州:中国矿业大学,2007.

指纹变形后的纹线分析和具体应用 篇11

关键词：现场勘查；变形指纹；识别判断；检验鉴定

变形指纹是指手指在不同条件下接触某一物体表面时，指纹的花纹结构形态和乳突纹线的形态细节特征发生变化后遗留在案发现场的指纹。受各种因素的影响，案件现场勘验所提取的嫌疑指纹中，有相当一部分或多或少地存在变形现象，甚至有的是整个指纹全面变形，給指纹的检验、鉴定造成了不同程度的困难。因此要求基层的现场勘查技术人员应当能够认真、细致、全面分析现场遗留指纹的特征稳定性与特征变化的相互关系，从而作出正确的判断。下面从变形指纹的成因、识别、检验三个方面谈谈对变形指纹的认识。

一、变形指纹的形成因素

（1）作用力的方向及大小的影响。犯罪分子作案时，用手去接触某一物体，随着手指着力的方向与大小不同，手指皮肤可能向任何方向移动，因此与物体相接触的手指某个部位的个别特征及乳突纹线可能向上下、左右移动或向周围伸长或缩小，致使形成变形指纹。力是造成指纹变形的主要因素，作用力的方向及大小的变化，不仅会影响手印纹型的变化，还会影响其细节特征的变化。作用力大，绞线变粗，犁沟纹变细；纵向受力，指纹形态缩短；横向受力，指纹局部纹线和弯曲度发生变化，如向下弯曲的纹线可能变直，箕型纹的中心箕型线会变宽或变窄等。

（2）指纹承痕客体差异的影响。指纹承痕客体的大小、形状、重量、软硬度、光洁度以及表面附着物等等的不同，会造成富有弹性的指头肌肉组织出现伸缩变化，从而引起乳突花纹出现各式各样的形态变形。如留在较大的圆形物体表面的指印，乳突花纹的弧度就小；若留在直径较小的柱形物体表面，乳突花纹的弯曲变形就大。

（3）指纹的显现、提取、固定方法不当造成的影响。如粉末刷显方法不当，会导致增生虚假特征甚至会改变花纹形态；制作立体模型时操作失误，会冲毁特征；胶带粘取不得要领，会产生气泡、空隙、胶带粘黏、重叠等；直接拍照提取指纹时相机镜头光轴未与指纹所在平面垂直、未使用标准镜头或直接拍照提取非平面客体上指纹等，都有可能使手印产生不同程度的变形。

二、变形手印的识别与判断

要正确识到和判断指纹是否变形以及变形的程度，首先要根据现场指纹承载客体的特征、指纹遗留的位置以及留痕手指的部位、大小、方向，分析指纹是否可能受到某些变形因素的影响和可能受到哪些因素的影响以及可能发生了哪种变形。其次要根据手印的形态和纹线的不正常现象进行分析，纹线不顺畅，形态别扭的则有可能是变形造成的。再次是通过现场实验，在判断不准的时候实验是最好的验证方法。

（1）对于有中心花纹的指纹，可以通过对花纹中心纹线分区比较的方法，仔细观察各区域纹线的形态和密度，分析是否产生变形。如果花纹向某一个方向伸长或缩短、花纹粗细间隔不均匀、纹线流向不自然，那么就可以判定手印变形。

（2）根据中心花纹与三角的位置关系分析。如果中心花纹与三角的位置异常，中心花纹距三角的纹线衔接不自然，乳突线过宽、流向混乱，纹线之间有不正常的衔接，指纹有明显滑动等，就说明指纹存在变形。

（3）结合周围纹线分析。如果现场指纹纹线的颜色深浅不一致，或指纹中不同区域的颜色深浅不一致，就说明指纹存在变形。周围纹线的变形肯定会影响细节特征，变形后的区域经常会出现多线等虚假特征。

三、变形手印的检验

（1）检验前应查明承痕客体的形态、体积、重量、物理属性和指纹的位置、数量、分布情况，分析形成指纹作用力的方向、大小，观察指纹纹线的变形程度等。纹线特征的变化是复杂的，但也有一定的规律可循。在通常状况下，指印纹线顺力部位间隙变宽，纹线随之变细；逆力部位间隙变窄，绞线随之变宽。受顺、逆力的影晌，顺力部位的纹线易发生分离，细节特征会发生改变，分歧变为起点，终点变为结合，小沟变为短线；而逆力部位纹线易发生结合重叠，起点变为分歧，终点变为结合，小沟变为小眼，甚至小眼、小点因变形而消失。

（2）检验时应查明显现指纹时所用药液、粉末的种类以及固定、保管、运送的方法。注意是否有人为或自然条件使其发生变形。在比较检验中，应当充分分析样本指纹形成的条件和形成时受力的部位、方向，尽可能接近现场手印形成的条件，正确把握特征的质量和数量。在特征少的情况下尤其需要做准确的分析，在一般特征完全相符时不应过早得出认定结论。如有差异点，应根据其花纹变化规律，研究其是属于两个手指形成的不同特征，还是属于同一手指因某些原因而发生变化所形成的。

（3）在指级自动识别系统中变形指纹的编辑与比对。一是综合案件现场准确判断纹型，可缩小查找范围，提高查找效率和查中率。二是正确分析和判断现场手印的扭曲、拉伸、错位、重叠等变形趋势及变形大小，有针对性地进行适当的细节特征点的取舍。一般而言，选取变形相对小的部分细节特征点进行比对，可有效地提高变形指纹的比中率。

四、总结

变形指纹在工作实践中的应用虽然有一定的难度，但只要我们能够认真、细致地分析、研究，弄清楚其形成的原因和规律，就可以使其在侦破案件中发挥重要作用。

参考文献：

[1]陶桂兰.变形指纹比对分析2例[J].刑事技术，2014-02-15.

[2]李英荣； 赵莹； 周亚军.对变形指纹的探讨及在指纹识别系统查询中的相应措施[J].刑事技术，2006-02-28.

变形分析 篇12

关键词：桥梁形变,施工测量方案,变形监测,数据处理

在变形监测网的观测工作中, 无论垂直位移观测还是水平位移观测, 都是力求使基准点及工作基点保持稳定不动。但在实际上, 靠近工作基点的稳定性要受到桥梁建筑物荷载而产生的地表变形的影响。此外由于其它地表外力的作用也可能使基准点及工作基点产生变形。因此在变形观测中要对基准点及工作基点进行稳定性观测, 利用重复观测的结果进行分析, 判断出基准网是否位移, 网中是哪些点位移, 分清基准网不同期观测基准点位移向量是由测量误差造成的还是有点位移造成的, 这样才能为整个变形监测工作提供更准确的数据, 为进一步的变形监测工作分析与总结提供可靠的依据。

1 变形监测基本概念

变形监测, 就是利用测量与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下, 变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测工作是人们通过变形现象获得科学认识、检验理论和假设的必要手段

2 桥梁监测方案分析

控制测量工作的第一阶段就是控制网的设计阶段。论述控制网的精度是否能满足需要是技术设计报告的主要内容之一。虽然对于评定控制网的优劣、费用的高低也是一项重要的指标, 但是, 通常首先考虑的是精度, 只有在精度指标满足要求的情况下, 才考虑选择费用较低廉的布设方案。

2.1 某桥变形监测方案

本桥坐标建立与观测方法:水平位移监测基准网选择三个控制点, 分别位于石嘴滨江路、学坝片区郁江二桥左右侧河堤上。坐标系统:桥轴坐标系, 即坐标系纵轴 (即X轴) 正向为大桥桥轴线且指向北岸方向, 横轴 (即Y轴) 正向为垂直于桥轴线且指向郁江上游方向。

水平位移监测的测点按两个层次布设, 即由控制点组成控制网、由观测点及所联系的控制点组成扩展网。为保证变形监测的准确可靠, 每一测区的基准点没有少于2个, 每一测区的工作点基点亦没少于2个。基准点、工作点构成一定的网形。如图2。

2.2 本桥网型分析

影响测边网可靠性分布的主要因素是控制网的网形结构, 具体地说有三个主要方面, 即已知数据的数量及其分布状态, 整体网形结构和局部网形结构。

本桥水平位移监测的测点按两个层次布设, 为保证变形监测的准确可靠, 每一测区的基准点没有少于2个, 每一测区的工作点基点亦没少于2个。基准点、工作点构成一定的网形。这样已知数据的个数是充分的, 有充分的多余观测。

对于一个测边网来说, 整形图形结构好则观测值之间的相互约束力就比较均匀, 从而观测值可靠性分布也就比较均匀, 反之就不均匀, 而且可能会产生区域性可靠性降低现象。本桥的平面控制是一个大的三角网, 对于其中k01的区域的可靠性, 有可能出现降低现象, 但是, 由于网本身范围不大, 所以可以不考虑。

2.3 变形监测网的参考系和参考点的稳定性分析

(1) 变形监测控制网需定期进行网点稳定性检验, 以确保平差计算基准的相对稳定和统一。 (2) 变形网需根据多次观测的结果进行变形点位移的计算, 并利用所求得的真正位移及其精度进行变形趋势的估计。 (3) 常规网复测后需进行网点位移判定。

2.4 单点位移显著性检验

(1) 比较法。两期点位或高差平差值相比较, 其差值Δd若符合Δd<2u QΔXiΔXi, 则认为点位稳定。

(2) t检验法

其中:u—单位权中误差

ΔXi—两期点位形变量

—网中相对点位或高差的权倒数

以上两种方法适用于控制网图形简单, 点数较少的情况, 并且方便手工计算。

3 变形监测数据分析

监测资料检核的方法很多, 一般来说, 在野外观测中均具有本身的观测检核方法。进一步检核是在室内所进行的工作, 具体有: (1) 校核各项原始记录; (2) 原始资料的统计分析 (可以采用粗差检验方法) ; (3) 原始实测值的逻辑分析:一致性分析与相关性分析。

3.1 平面控制网数据平差处理

参数平差原理是设某平差问题中, 有n个独立观测L, 其相应的权为 (Pi=1, 2, …, n) ;设需t个观测值, 用X表示选定的未知数, 按题列出n个平差值方程。随着问题的不同, 平差值方程有线性形式, 也有非线性形式。以下公式是假设平差值方程均为线性形式。

设有n个平差值方程组 (a) 为:

式中, , ……, 为未知数前的已知系数, 式中已知的观测数值移到等号右边并令, 则方程组 (b) 为:

现设

则可写出误差方程的矩阵表达式为:

实际计算时, 先由法方程式计算未知数, 再把代人误差方程式计算现测值的改正数, 改正数与相应的观测值求求和即得被平量的平差值, 这些平差值之间已经消除了矛盾, 解决了间接平差中求最或然值的问题。

3.2 参数平差法求平差值的计算步骤

(1) 根据平差问题的性质, 确定必要观测的个数, 并选定个独立观测量作为未知数。 (2) 将每一个观测值的平差值表达成所选定未知数的函数, 即列出平差值方程式, 并写出误差方程式, 显然一个误差方程式中只有一个改正数。 (3) 由误差方程系数和自由项组成法方程式, 法方程的个数等于未知数的个数t。 (4) 从法方程中解出未知数。 (5) 将未知数的值代入误差方程式, 求得观测值的改正数, 以此求得观测值的平差值。

3.3 数据平差处理成果

将观测数据输入南方平差易2002软件, 以水平控制点K2和K3为起算点对水平观测网进行整体计算。

计算方案:平面网等级三等;验算前单位权中误差:1.5s;边长定权方式:测距仪;测距仪固定误差:2mm;测距仪比例误差:2mm。

4 结束语

根据某桥的变形监测方案布置与监测数据, 对该桥的平面观测精度, 高程观测精度, 桥网型可靠度, 变形监测网的参考系和参考点的稳定性, 进行了分析与评价。并对检验观测中是否存在超限误差, 利用统计检验的方法, 对原始数据进行了粗差剔除处理。进一步对变形监测数据的采集与对数据化的分析, 为变形监测工作分析与总结提供可靠的依据。

参考文献

[1]冯兆祥, 钟建驰, 岳建平.现代大型桥梁施工测量技术[M].人民交通出版社, 2010.

[2]朱海涛.桥梁工程实用测量[M].中国铁道出版社, 2000.

[3]《现行公路工程技术标准 (JTGB01-2003) 》[S].

[4]陈巍巍, 王挺, 南昌.八一大桥变形监测基础数据的建立[J].江西煤炭科技, 2009.