安全监测技术在某大型构筑物工程中的应用_毕业论文(编辑修改稿)

安全监测技术在某大型构筑物工程中的应用_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

过于安全”也是有问题的，出现此类现象的原因主要是：监测数据的后处理模型不当，对于应变计所测数据的处理模型研究成果很少，陈常松等指出这个问题值得进一步探讨；测试元件的设置位置、技术要求不到位；测试元件本身的质量问题，不同研发、 生产厂家，产品结构、技术要求、试验方法、检验规则不同，没有统一标准。 新式的监测仪器无疑推动工程监控的进步，但随着新产品的应用，在实践中出现了一些新的、有待完善的技术问题，解决这些技术问题以及其实现的效果是变形监测者和产品研发者都应密切关注的方面，有必要做进一步探讨。 随看科学技术的进步和对大型构筑物变形监侧要求的不断提高，变形监侧仪器、技术和方法的研发也在不断地发展。 在国内已有运用 GPS、全站仪、水准仪等仪器设备进行大型构筑物变形监测的案例。 与国外比较而言，我国监测手段相对落后，实时、自动化采集监测信息尚未 普及 ,。 随着高精度智能型全站仪、静力水准仪等高精度、智能化测量仪器的出现，为高效、精确地进行大型构筑物变形监测提供了很好的硬件平台，同时为解决大型构筑物变形监测要求精度高、测量条件差的难题提供支持，但这些新型仪器在大型构筑物变形监测中的应用效果如何，又会产生一些什么样的新问题，如何解决这些问题，类似的探讨比较少。 研究运用先进仪器设备进行大型构筑物变形监测数据采集的自动化、高精度和智能化，解决实践中出现的一些新的技术问题， 依据现场采集的监测信息对 大型构筑物 的安全性及时作出预报， 具有重要的现实意义。 河南城建学院本科毕业论文 第一章 绪论 4 课 题的来源及主要研究内容 本论文依托平顶山水库工程一 安全自动监测系统在 白龟山水库泄洪 闸站工程的应用 ，侧重实践，结合理论分析，就运用高精度、智能化的先进仪器设备进行大型构筑物变形监测数据采集，解决实践中出现的一些的技术问题进行探讨研究，力争得出一些有益的结论。 本工程监测中配备了土压力计、静力水准仪等测量设备，为探讨一些技术问题提供良好的硬件支持。 本文研究的内容： ① 系 统研究了安全监测技术在 构筑物工程中 的应用问题。 ② 研究了 大型构筑物 监测系统的设置和监测方法；监测数据的采集、处理、分析评价的内容和方法。 ③ 研究了几种安全监测技术。 ④ 通过对白龟山水库泄洪 闸站 的变形监测和水位沉降监测进行实证，阐述了安全监测技术在大型构筑物工程监测中的应用。 河南城建学院本科毕业论文 第二章 安全监测技术 5 第二章 安全监测技术 安全监测技术，就是利用测量仪器及其他专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视、观测，并与相关标准比较，从而对工程安全性进行监测的工作。 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。 通常，变形监测的对象分为全球性或区域性的变形研究，以及工程和局部性变形研究。 其中对重要建（构）筑物在各种应力作用下的变形监测是判别结构是否安全的重要手段，其成果也是验证设计理论和检验工程质量的重要资料。 由于工程测量学是研究工程建设在勘测、施工和管理阶段所进行的各种测量工作的学科，因而在工程领域，也常把变形测量作为工程测量的一个重要组成部分 [6]。 随着科学技术与工业化大生产的发展，以及人口的急剧增长，必然要求加速物质和能源的生 产，导致各种工程规模越来越大，工程费用越来越高，工程要求也越来越精密，而一旦由于某种原因引起工程灾害，其所造成的损失程度也将越来越严重。 因此，准确地了解这种变形显得越来越重要。 同时人类为了实现预测和防治工程灾害的目的，促使安全监测的理论、方法和仪器手段得了快速发展。 安全监测的目的 安全监测的目的，在于获得被研究对象在变形过程中有关变形大小的一切资 料，分析研究这些资料可以监视地表变形和工程建（构）筑物的运营状况。 如：利用震前地表变形趋势作地震预报，边坡微小移动可作为滑坡的报警信号，大坝和尾矿坝的变 形量可以判断坝体是否安全稳固。 根据变形监测资料，还可检验设计理论是否正确，提供设计并修改所需的经验数据，如岩体地下工程监测，是实现信息化施工的重要手段。 安全监测的对象和内容 安全监测对象是多种多样的，大致可概括为三类：地表变形、工程建（构）筑物变形和大型精密设施的变形。 地表变形，可以是自然原因产生，即板块运动、地球内部岩浆活动等，也可能是人工的原因。 而工程建（构）筑物有各种不同类型，如：水利水电枢纽工程、桥梁、高层建筑、冶炼设施、精密输送带、尾砂坝、井塔和井架、架空索道、挡土墙、地下井巷、隧洞等等。 大型精密设施，如：粒子加速器等科学设施以及军事设施中的各种设备、导轨等往往也是变形监测的重要对象 [7]。 地表及各种工程建（构）筑物，由于地质、力学原因，往往会产生移动与变河南城建学院本科毕业论文 第二章 安全监测技术 6 形。 这种变形有多大。 变形的机理是什么。 变形有什么规律。 移动与变形会不会导致工程灾害。 由于工程建（构）筑物都允许有一定的变形而不影响其正常使用和造成损害，因此要求能准确地估计和观测到各种移动与变形值，并能判定工程建（构）筑物的允许变形值。 变形测量就是针对这些问题进行研究与测量的一个学科分支，因此变形测量的内容主要有：沉降测量、位移测量、 应变测量、倾斜测量、裂缝测量和挠度测量等。 从历次测量结果的比较中了解变形随时间发展的情况。 变形监测的周期常随单位时间内变形量的大小而定。 当变形量较大时，测量周期宜短；而当变形量减小，工程建（构）筑物趋向稳定时，测量周期则可相应放长。 安全监测的方法 观测对象的变形过程一般都是动态过程，只不过有的变形速度很快，有的则很很慢。 通常是通过对被研究对象的不同离散时刻点进行观测，这时，把对象作静态系统看待，然后由多个时刻的观测结果，再来研究其运动的动态过程。 变形监测方法的选择取决于变形体的特征、变形监测的目的 、变形大小和变形速度等因素。 在全球性变形监测方面，空间大地测量是最基本且最适用的技术，它主要包括全球定位系统 （ GPS）等技术手段。 在区域性变形监侧方面， GPS 已成为主要的技术手段。 近 10 年发展起来的空间对地观测遥感新技术一合成孔径雷达干涉测量，在监测地震变形、火山地表移动、冰川漂移、地面沉降、山体滑坡等方面，其试验成果的精度可达厘米或毫米级，表现出了很强的技术优势，但精密水准测量依然是高精度高程信息获取的主要方法。 在工程和局部性变形监测方面，地面常规测量技术、地面摄影测量技术、特殊和专用的测量手段， 以及以 GPS 为主的空间定位技术等均得到了较好的应用。 根据对象的不同，变形和沉降测量方法大体上可分为下列几类。 大地测量方法 在这类方法中，视被观测对象的形状、范围以及测量精度等要求的不同，测定平面位置的变形有等各种测量方法；测定沉降变形有精密水准测量、连通管测量等；由于高精度全站仪的出现，使这种变形测量方法成为一种最有效、直观的方法，并主要用于对地表的变形测量。 如地震监测、边坡监测，也可用于大型构筑物的测量，如水坝、码头等。 河南城建学院本科毕业论文 第二章 安全监测技术 7 摄影测量方法 摄影测量方法包括地面单张相片摄影测量、地面 立体摄影测量、航空摄影测量等。 单相片摄影测量只能测定平行于摄影机承片框平面上的变形，地面立体摄影测量则可测定物体空间位置的移动和变形，这两种方法最适于近距离单体建筑物的变形测量。 由于计算机的广泛应用，使非地形解析摄影测量方法有了很大发展，因此在近景摄影变形测量中不但可用带有框标与定向设备的测量摄影机，而且可广泛使用非量测用普通摄影机，这就为摄影测量方法在变形测量中的应用开辟了更广阔的前景，如数字化摄影测量和实时摄影测量系统的应用。 航空摄影测量一般只适于大面积的地表变形测量。 摄影测量方法具有很多优点，如：可于 同一时刻对建（构）筑物和对象（的很大范围进行观测，并可测定任意数量的点，其中包括不能直接测量的点，外业工作量少，效率高；能够将观测得到的全部资料贮存，并可随时恢复其空间模型；而且对观测快速变形具有其他方法所不可及的优点。 摄影测量作为一种遥感式数据采集方法，虽然具有很多优点，但在实际应用中也受到一些条件限制。 ① 设备过于专业化、价格昂贵； ② 所需工作环境在工 程中往往难以满足，如地下空区测 量难于设置摄站； ③ 数据处理技术复杂； ④ 数据处理周期长、信息反馈慢等原因，因而该法难于推广。 摄影测量方法适用范围包括如下几个方面： ① 变形测量，包括房屋、桥梁、 井筒、井架、隧道及各种工业构筑物和地下工程的变形测量； ② 文物考古中发掘现场测绘等； ③ 露天矿、隧道断面验收测量，物料（如煤堆）体积测量，露天边坡及取土场稳态监测； ④ 塌陷区测量。 物理学传感器方法 所谓传感器就是将观测对象的各种物理量（如位移、应变、温度、应力等）转变为电信号以便进行测定的器件，如光纤传感监测技术、智能弦式数码应变计等。 它是变形测量中的一种行之有效的方法，能监测到变形体内部变形和受力状况，它的最大优点是能自动化、远距离操纵和连续记录。 GPS 技术 GPS 作为一种全新的现代空间定位技术，已逐渐在越来越多的领域得到应用。 自从 20 世纪 80 年代以来，尤其是进入 90 年代后， GPS 卫星定位和导航技术与现代通信技术相结合，在空间定位技术方面引起了革命性的变化。 用 GPS 同时测定三维坐标的方法将测绘定位技术从陆地和近海扩展到整个海洋和外层空间，从静态扩展到动态，从单点定位扩展到局部与广域差分，从事后处理扩展到实时（准实时）定位与导航，绝对和相对精度扩展到米级、厘米级乃至毫米级，从而大大拓宽了它的应用范围和在各行各业中的作用。 河南城建学院本科毕业论文 第二章 安全监测技术 8 GPS 系统包括三大部分：空间部分（ GPS 卫星星 座）、地面控制部分（地面监控系统）和用户设备部分（ GPS 信号接收机以及 GPS 数据的后处理软件包）。 其用于变形监测的作业方式可划分为周期性和连续性两种模式。 GPS 作为一种新方法，由于其硬件和软件的发展与完善，特别是高采样率（目前有的已高达 20Hz） GPS 接收机的出现，在大型结构物动态特性和变形监测方面已表现出其独特的优越性。 近几年来，一些大型工程建筑物己开展了卓有成效的CPS 动态监测实验与测试工作。 在将 GPS 应用于桥梁安全监测方面，目前国际上已开展了一些研究，英国已经有了将 GPS 用于变形监测的实例。 与此同 时，在香港，为了增强和改进青马大桥的结构健康监测工作，采用 GPS 量度三座悬吊体系桥梁的桥身和桥塔瞬间位移，推算其相应的截面中线位移及各相应主要构件的应力状况，直接改进桥梁监测系统的一般检测和评估工作： ① 报告大桥整体结构的位移从而反映其工作环境和荷载的变化； ② 进一步分析计算主要构件的实际内力分布，例如主悬索缆、纵向主梁等； ③ 验 证不寻常荷载记录，例如台风、地震、超重交通荷载或被车船撞击事故等； ④ 推算大桥主要构件有否损坏或累积性的损坏； ⑤ 推算大桥的承载能力及论证设计施工假设和参数的有效性； ⑥ 为大桥营运和维修决策者提供大桥超载的警告信息。 在虎门大桥建成通车后，为了掌握悬索桥在实际运行中的变形和应力变化规律并积累相关数据，进一步对大桥的安全特性进行评价， 采用 GPS 测量悬索桥的动态三维位移，实时得到桥梁的线型状况和变形规律。 经过一年多的实际运行证明，利用 GPS 技术可以用于悬索桥的三维位移实时动态测量，测得在风荷载、随机车辆荷载以及温度变化等因素影响下的位移和变形，并分析这些因素影响下的振动规律和频率特性，验证悬索桥的设计参数和设计理论，为进一步研究悬索桥的安全特性规律提供了条件，这项技术可推广用于大型构筑物的安全监测。 但应该看到，实时动态地精确测量一个运动物体的三维坐标，仍然是一个需深入研究的难题。 在目前的 GPS 安全监侧系统中，一股都是利用双频 GPS 接收 机，采用 IGS 的精密星历和高质量的数据处理软件，根据电离层组合来进行差分计算，得出高精度的变形监测成果。 由于受到各种条件的限制（稳定的数据链路、复杂的软件系统以及昂贵的硬件设备等），目前的 GPS 系统一般为非实时的监测系统，并且利用多历元的观测数据进行解算和后处理。 随着 GPS 硬、软件的发展，测量精度的提高， GPS 变形监测系统越来越向数据采集自动化、内外业处理一体化的方向发展。 安全监测的技术和方法正在由传统的单一监测模式向点、线、面立体交叉的空间模式发展。 在实际的变形监测中，根据变形监测的目的、变形体的实际情 况不同，常常是大地测量方法、摄影测量方法、物理学传感器方法和 GPS 技术等测河南城建学院本科毕业论文 第二章 安全监测技术 9 量技术共存与互补，利用它们各自优势，共同完成监测数据的采集。 比如采 GPS和高精度全站仪进行平面控制网测量，进行联合平差。 利用精密水准测量资料和GPS 测量成果，以较高精度来确定测点的高程。 本章小结 本章介绍了安全。