浅析工程测量在建筑中的应用毕业论文

浅析工程测量在建筑中的应用毕业论文内容摘要：

垂直 度测量是建筑工程测量的重要组成部分。 垂直度测量是指利用仪器在一个测站上完成向上向下作垂直投影或提供一条垂直线，将平面上的坐标，经过竖向传递，标定在要求的位置上，保证建筑物的垂直度。 线锤铅直投测法是交为常见也是使用最多的方法。 变形监测测量 工程变形监测的基础知识 变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形第 2章 工程建筑的测量应用 12 体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。 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。 在精密工程测 量中，最具代表性的变形体有 大坝 、 桥梁 、高层建筑物、 边坡 、 隧道 和地铁 等。 变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。 对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。 为了了解建筑物 (如大坝 )内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行 变形监测数据处理 时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。 变形监测的首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。 变形监测涉及工程测量、 工程地质 、 水文 、 结构力学 、 地球物理 、 计算机 科学等诸多学科的知识，它是一项跨学科的研究，并正向边缘学科的方向发展。 变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握水利工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。 变形监测数据处理 根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法，由过程曲线可作趋势分析。 如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回 归计算，可得到变形与显著性因子间的函数关系，除作物理解释外，也可用于变形预报。 多元回归分析需要较长的一致性好的多组时间序列数据。 若仅对变形观测数据，可采用灰色系统理论或时间序列分析理论建模，前者可针对小数据量的时间序列，对原始数列采用累加生成法变为生成数列，因此有减弱随机性、增加规律性的作用。 如果对一个变形观测量 (如位移 )的时间序列，通过建立一阶或二阶灰微分方程提取变形的趋势项，然后再采用时序分析中的自回归滑动平均模型ARMA，这种组合建模的方法，可分性好且具有以下显著优点：将非平稳相关时序转化为独 立的平衡时序；具有同时进行平滑、滤波和推估的作用；模型参数聚集了系统输出的特征和状态；这种组合模型是基于输出的等价系统的理想动态模型。 第 2章 工程建筑的测量应用 13 把变形体视为一个动态系统，将一组观测值作为系统的输出，可以用卡尔曼滤波模型来描述系统的状态。 动态系统由状态方程和观测方程描述，以监测点的位置、速率和加速率参数为状态向量，可构造一个典型的运动模型。 状态方程中要加进系统的动态噪声。 卡尔曼滤波的优点是勿需保留用过的观测值序列，按照一套递推算法，把参数估计和预报有机地结合起来。 除观测值的随机模型外，动态噪声向量的协方差阵估计 和初始周期状态向量及其协方差阵的确定值得注意。 采用自适应卡尔曼滤波可较好地解决动态噪声协方差的实时估计问题。 卡尔曼滤波特别适合滑坡监测数据的动态处理；也可用于静态点场、似静态点场在周期的观测中显著性变化点的检验识别。 对于具有周期性变化的变形观测时间序列，通过 Fourier 变换，可将时域内的信息转变到频域内分析，例如大坝的水平位移、桥梁的垂直位移都具有明显的周期性。 在某一观测时刻的观测值数字信号可表示为许多个不同频率的谐波分量之和，通过计算各谐波频率的振幅，最大振幅以及所对应的主频率等，可揭示变形的周 期变化规律。 若将变形体视为动态系统，变形视为输出，各种影响因子视为输入，并假设系统是线性的，输入输出信号是平稳的，则通过频谱分析中的相干函数、频响函数和响应谱函数估计，可以分析输入输出信号之间的相干性，输入对系统的贡献 (即影响变形的主要因素及其频谱特性 )。 变形分析与预报的系统方法 用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。 变形体是一个复杂的系统，它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构，是非线性的，开放性 (耗散 )的，它还具有随机性，这种随机性除包括外界干扰的不确定性外，还表现在对初始状 态的敏感性和系统长期行为的混沌性。 此外，还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。 按系统论方法，对变形体系统一般采用输入 — 输出模型和动力学方程两种建模方法进行研究，前者系针对黑箱或灰箱系统建模，前述的时序分析、卡尔曼滤波、灰色系统建模、神经网络模型乃至多元回归分析法都可以视为输入 — 输出建模法。 采用动力学方程建模与变形物理解释中的确定函数法相似，系根据系统运动的物理规律建立确定的微分方程来描述系统的运动演化。 但对动力学方程不是通过有限元法求解，而是在对系统受力和变形认识的基础上，用低阶的简化的在 数学上可解和可分析的模型来模拟变形过程，模型解算的结果基本符合客观事实。 例如用弹簧滑块模型模拟地震第 2章 工程建筑的测量应用 14 过程的混沌状态和高边坡的粘滑过程，用单滑块模型模拟大坝的变形过程，用尖点突变模型解释大坝失稳的机理。 对动力学方程的解的研究是系统论分析方法的核心，为此引入了许多与动力系统有关的基本概念，这些概念与变形分析和预报密切相关，它们是：状态空间或相空间 (称解空间 )、相轨线、吸引子、相体积、李亚普诺夫指数和柯尔莫哥洛夫熵等。 例如相轨线代表相点运动的迹线，每一个相点代表状态向量 (变形、速率或影响因子 )在某一时刻的解；吸引子 代表系统的一种稳定的运动状态，它可以是一个稳定的相点位，环或环面，也可以是相空间的一个有限区域，对于局部不稳定的非线性系统，将出现分数维的奇怪吸引子，表示系统将出现混沌状态。 李亚普诺夫指数描述系统对于初始条件的敏感特征，根据其符号可以判断吸引子的类型以及轨线是发散的还是吸引 (收敛 )的。 柯尔莫哥洛夫熵则是系统不确定性的量度，由它可导出系统变形平均可预报的时间尺度。 对变形观测的时间序列 (如位移量 )进行相空间重构，并按一定的算法计算吸引子的关联维数，柯尔莫哥洛夫熵和李亚普诺夫指数等，可在整体上定性地认识变形的规律。 另外，也可根据监测资料，反演变形体系统的非线性动力学方程。 系统论方法还涉及变形体运动稳定性研究，这种稳定性在数学上可转化为微分方程稳定性的研究，主要采用李亚普诺夫提出的判别方法。 系统论方法涉及到许多非线性科学学科的知识，如系统论、控制论、信息论、突变论、协同论、分形、混沌理论、耗散结构等。 上述理论远不是工程测量工作者所能掌握的，将系统论方法与变形分析与预报相结合的研究只是初步的，希望有更多的青年学者加入到这一研究领域来。 第 3章 工程测量应用案例分析 15 第三章 工程测量应用案例分析 工程概况 本工程地处深圳市福 田区梅林梅坳一路九号，总建筑面积 （ m2），地下室面积 （ m2），地上面积 （ m2），地上 16 层、地下 2层，建筑高度 （ m），合理使用年限 50年，结构类型采用钢筋混凝土框架剪力墙结构，抗震设防烈度7 度，建筑耐火等级一级，人防工程等级常六，核六，防化丙级，基础类型冲孔灌注桩基础、墩基础、独立基础等。 基坑及控制点 A 点高程为 ，工程标高为 . 基础施工测量 前期准备工作 第 3章 工程测量应用案例分析 16 ，熟悉整个设计 图纸，全面了解设计意图，根据现场总体布置，施工进度安排制定放线方案。 、复核甲方提供的平面控制点及高程控制点，检查无误后办理好交点手续。 ，绘制放样详图。 ，建立测量控制方格网，利用坐标转换计算测量坐标。 ，建立平面控制点和高程控制点，并按要求预埋控制基点。 基线测设 根据甲方提供的控制点，利用全站仪测设“十字”型纵横基线，测量时，以复核符合测量要求的控制点作为测站，后视另外两控制点，选择其中距离较远的点作为起始方向， 根据已计算的水平角度和测边长度分别施测点 A、点 B 及点 O三个点。 水平角测量不少于二个测回。 三点测量完成后以 O 点为测站，后视 B 点检查角度∠ BOA，若角度误差超出 10 秒，必须对三点重新定位，角度误差在规范围内时，则采用反方向把误差平差到各点，再移动各点位并固定，然后以 O点为测站，后视 B点或 A点，然后施测控制点 C点， D点， A、 B、 C、 D 点必须引测到不受施工影响，土质较为坚硬，便于保护和以后测量方便的地方。 控制点作法一般采用不小于φ 20，长度不小于 30cm的钢筋打入地面，四周用砼保护，外露长度约 1020mm，并刻画 十字丝作为标志。 轴线测设 本工程轴线测设主要是工程桩轴线测设。 工程桩采用钻孔桩，施工前必须施测出主要的轴线，然后依照轴线测量出各承台的桩位。 为了方便测量减少计算量，先按设计图纸各轴线间的尺寸把施工坐标转换为测量坐标。 测量时以基线控制点为基点采用极坐标法分别测出纵横各轴线点，检查无误后引测到四周的龙门板上的小铁钉上，用红油漆作好标志并标明轴线编号。 桩位的测放与复核 桩位的测放要根据己测放出的建筑物轴线，认真准确的在施工场地上测放出来，并用木桩或钢筋头固定，桩位测放后应进行认真复核，无误 后请监理及业主进行复核，桩机就位后还要对桩位进行复核，无误后才能施工。 工程施工放样 全站仪放样使用说明 第 3章 工程测量应用案例分析 17 放样点：只知道图纸上坐标，而不知道现场位置，需要把坐标所对应的位置在现场标定出来的点就是放样点。 全站仪坐标表示跟图纸坐标对应关系： N(北坐标 ) — X ， E（东坐标） Y ， Z（天顶方向坐标） — 标高。 测站点和后视点必须满足的条件：知道两个点的现场位置和坐标，两点之间必须相互看得见。 全全 站站 仪仪 的的 两两 个个 最最 基基 本本 的的 功功 能能 ：放样和数据采集。 放样：已知现场两个点的位置和坐标：把知道坐标而不知道现 场位置的点在现场的位置标定出来的工作就是放样。 放样的具体操作步骤： ，对中、整平。 电源 键开机。 屏幕显示垂直角过零。 ，屏幕显示 V， HR，进入角度测量界面。 键，进入放样程序，屏幕提示：选择一个文件。 F3 选择跳过，屏幕进入坐标放样 1/2 菜单。 F1 选择输入测站点，屏幕显示测站点。 F3 选择坐标，屏幕进入测站点的 N,E,Z 坐标输入界面。 F1 输入，进入集体坐标输入状态，在输入位置显示 ，再按数字键输入具体坐标。 每输完一个坐标 后按 F4 回车确认输入。 重复此项操作依次输入 N,E,Z 的坐标值。 当输入完 Z数据并回车后，屏幕显示输入仪器高。 F1 输入，进入具体数据输入状态，在输入位置显示 ，再按数字键输入具体仪高值。 完成后按 F4 回车，仪器确认对点器所对坐标值，屏幕返回坐标放样 1/2菜单。 F2 输入后视点，屏幕显示后视点界面。 F3 坐标，屏幕进入后视点的 N,E 坐标输入界面。 F1 输入，分别输入后视点的 N,E 坐标（方法同第 8 步），然后按 F4 回车，第 3章 工程测量应用案例分析 18 屏幕显示照准后视点。 此时，松开水平和垂直制动螺旋，转动仪器，精 确瞄准后视点。 （当测站点仪器望远镜与后视点棱镜杆尖满足互相通视，尽可能照准后视点棱镜杆尖位置，使测量结果更精确。 ） F4 是，仪器确认现场方位角，屏幕返回坐标放样 1/2 菜单。 F3 输入放样点，屏幕显示放样点。 F3 坐标，屏幕进入放样点的 N,E,Z 坐标输入界面。 分别输入放样点的 N,E,Z坐标（方法同第 8步）。 输入完毕后按 F4 回车 ,屏幕显示输入棱镜高度。 F1 输入棱镜高，完成后按 F4 回车，屏幕显示放样参数计算。 F4 继续，屏幕显示角度差调为零。 松开仪器水平制动螺旋调整水平 读数直到 dHR 值为 0。 指挥跑棱镜杆者，把棱镜杆放置到望远镜十字丝竖线的方向上。 ，知道瞄准棱镜中心，按 F3 距离，屏幕显示 HD， dH,dZ,（ HD为测站点到棱镜之间的水平距离 ,dH 为棱镜到放样点间的水平距离 ，直到 dH为 0，此时棱镜杆尖所在位置即为放样点。 F4 换点，屏幕返回 14步，重复操作即可。 定点放样 4 月 3 日，地下室一层板面砼浇筑完成，待砼干固进行轴线放样，利用全站仪放样四个点。 如下图示：轴线 4 个交点为 1（ ） 2（ ） 3 （ ） 4 （ ） 第 3章 工程测量应用案例分析 19 1．准备工作 使用仪器为徕卡 TS06，已经控制点为 A （ ） B （ ） 2．放样操作 a)在 A 点架设仪器，打 开仪器（激光对中）对中整平，由一人在 B 点竖立棱镜用于定向。 b)进入操作界面，选择一个文件，选择放样功能，进入坐标放样，选择输入测站点，选择输入后视点，选择坐标，依次输入 4 个点坐标。 c)退回菜单，选择放样，输入后视点坐标。 此时，松开水平和垂直制动螺旋，转动仪器，精确瞄准后视点，仪器确认现场方位角。 d)调。