變形觀測(cè)-土木2-2

變形觀測(cè)與數(shù)據(jù)處理

第2章垂直位移與水平位移觀測(cè)主講教師：高飛12/29/2023

1合肥工業(yè)大學(xué)第2章垂直位移與水平位移觀測(cè)

§2.1

垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)及觀測(cè)標(biāo)志

§2.2

垂直位移觀測(cè)

§2.3

地面傾斜測(cè)量

§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量

§2.8

引張線法測(cè)量水平位移

§2.9建筑物主體傾斜和撓度測(cè)量

§2.10

裂縫測(cè)量12/29/2023

2合肥工業(yè)大學(xué)

◆工程（構(gòu)）建筑物的變形觀測(cè)方法很久以來(lái)一直將其分為兩大類(lèi)，即垂直位移觀測(cè)和水平位移觀測(cè)。但隨著對(duì)變形觀測(cè)理論和方法的研究不斷深入，越來(lái)越發(fā)現(xiàn)這種分類(lèi)方法很難涵蓋所有的變形測(cè)量工作。

◆現(xiàn)行《建筑變形測(cè)量規(guī)程》根據(jù)工程建筑物的主要變形性質(zhì)、并顧及工程設(shè)計(jì)和施工的習(xí)慣用語(yǔ)，將變形觀測(cè)方法分成沉降觀測(cè)和位移觀測(cè)兩大類(lèi)。

§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

12/29/2023

3合肥工業(yè)大學(xué)

◆沉降觀測(cè)在前面已作了介紹，主要包括建筑物（基礎(chǔ)）沉降觀測(cè)、基坑回彈測(cè)量、地基土分層沉降和建筑場(chǎng)地的沉降觀測(cè)等。

◆位移觀測(cè)包括水平位移觀測(cè)、建筑物主體傾斜觀測(cè)、撓度和裂縫觀測(cè)、日照變形、風(fēng)振變形以及場(chǎng)地滑坡觀測(cè)等。

◆本節(jié)介紹水平位移觀測(cè)的相關(guān)內(nèi)容。

§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

12/29/2023

4合肥工業(yè)大學(xué)

◆與其它測(cè)量工作一樣，變形測(cè)量工作亦應(yīng)遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的測(cè)量原則，水平位移觀測(cè)也不例外。◆根據(jù)工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和觀測(cè)條件，選定控制測(cè)量方法，設(shè)計(jì)控制網(wǎng)布網(wǎng)方案，并按規(guī)范規(guī)定的精度等級(jí)精確測(cè)定變形觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的坐標(biāo)?！粼俑鶕?jù)待測(cè)建（構(gòu)）筑物的特征和測(cè)量?jī)x器設(shè)備條件，確定具體水平位移觀測(cè)方法和觀測(cè)程序，定期觀測(cè)（或自動(dòng)監(jiān)測(cè)）待測(cè)物體在規(guī)定平面上隨時(shí)間變化的位移量和位移速度等。

§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

12/29/2023

5合肥工業(yè)大學(xué)§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

1.按工作性質(zhì)分類(lèi)變形監(jiān)測(cè)工作中的測(cè)量標(biāo)志按其工作性質(zhì)分類(lèi)，可分為平面標(biāo)志和高程標(biāo)志。2.按用途分類(lèi)按不同的用途變形觀測(cè)使用的測(cè)量標(biāo)志可分為三類(lèi)，即：變形點(diǎn)、工作基點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。（1）變形點(diǎn)又稱(chēng)變形觀測(cè)點(diǎn)（2）工作基點(diǎn)即測(cè)量控制點(diǎn)（包括聯(lián)測(cè)點(diǎn)或定向點(diǎn)）（3）基準(zhǔn)點(diǎn)——變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的基礎(chǔ)建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的點(diǎn)位及其使用的測(cè)量標(biāo)志，如何確定、應(yīng)具備什么樣的構(gòu)造特點(diǎn)、如何布設(shè)等，是變形監(jiān)測(cè)工作中的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。

12/29/2023

6合肥工業(yè)大學(xué)§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

一、水平位移測(cè)量控制網(wǎng)

1．基準(zhǔn)網(wǎng)由基準(zhǔn)點(diǎn)形成的測(cè)量控制網(wǎng)稱(chēng)為基準(zhǔn)網(wǎng)。需定期復(fù)測(cè)，目的是檢核基準(zhǔn)點(diǎn)本身的穩(wěn)定性。

2．變形網(wǎng)由所有變形點(diǎn)組成的測(cè)量網(wǎng)稱(chēng)為變形網(wǎng)。變形網(wǎng)可分為：相對(duì)網(wǎng)和絕對(duì)網(wǎng)兩種。

3．?dāng)U展網(wǎng)由所有基準(zhǔn)點(diǎn)、變形點(diǎn)、工作基點(diǎn)和聯(lián)測(cè)點(diǎn)共同組成的測(cè)量網(wǎng)稱(chēng)為擴(kuò)展網(wǎng)。水平位移觀測(cè)網(wǎng)可采用測(cè)角網(wǎng)、測(cè)邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和GPS網(wǎng)等多種布網(wǎng)形式

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7合肥工業(yè)大學(xué)§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

一、水平位移測(cè)量控制網(wǎng)二、強(qiáng)制對(duì)中裝置

由于水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)精度高，長(zhǎng)期重復(fù)觀測(cè)，所以要求在測(cè)站點(diǎn)位上建立觀測(cè)墩，實(shí)行強(qiáng)制對(duì)中保證每次儀器或照準(zhǔn)標(biāo)志的對(duì)中誤差小于±0.1mm。常用對(duì)中裝置有：

1．點(diǎn)線面對(duì)中裝置

2．三叉式對(duì)中裝置

3．球孔式對(duì)中裝置

4．柱椎式對(duì)中裝置

5．螺旋式對(duì)中裝置12/29/2023

8合肥工業(yè)大學(xué)§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

一、水平位移測(cè)量控制網(wǎng)二、強(qiáng)制對(duì)中裝置三、平面標(biāo)志體平面基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)必須長(zhǎng)期穩(wěn)定：遠(yuǎn)離或深埋。常用方法主要有：

（一）建立觀測(cè)墩

1．巖層點(diǎn)觀測(cè)墩

2．土層點(diǎn)觀測(cè)墩（二）倒錘

1．有水倒錘

2．無(wú)水倒錘（三）光線傳遞式標(biāo)志12/29/2023

9合肥工業(yè)大學(xué)建立觀測(cè)墩

1．巖層點(diǎn)觀測(cè)墩2．土層點(diǎn)觀測(cè)墩12/29/2023

10合肥工業(yè)大學(xué)（1）有水倒錘（2）無(wú)水倒錘12/29/2023

11合肥工業(yè)大學(xué)無(wú)水倒錘光線傳遞式標(biāo)志12/29/2023

12合肥工業(yè)大學(xué)§2.4

水平位移觀測(cè)網(wǎng)及觀測(cè)標(biāo)志

一、水平位移測(cè)量控制網(wǎng)二、強(qiáng)制對(duì)中裝置三、平面標(biāo)志體四、平面點(diǎn)照準(zhǔn)標(biāo)志平面點(diǎn)照準(zhǔn)標(biāo)志基本要求：1．便于對(duì)中、安置和瞄準(zhǔn)；2．固定式或移動(dòng)式覘標(biāo)一般要求強(qiáng)制對(duì)中；3．顏色對(duì)比度強(qiáng)、醒目；4．線條粗細(xì)適當(dāng)、邊緣清晰。12/29/2023

13合肥工業(yè)大學(xué)各類(lèi)照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志12/29/2023

14合肥工業(yè)大學(xué)各類(lèi)照準(zhǔn)標(biāo)牌標(biāo)志12/29/2023

15合肥工業(yè)大學(xué)標(biāo)牌標(biāo)志角形標(biāo)志或懸臂標(biāo)志12/29/2023

16合肥工業(yè)大學(xué)

◆事實(shí)上，針對(duì)工業(yè)與民用建筑的單純水平位移觀測(cè)，開(kāi)展的并不多見(jiàn)。但對(duì)于大型橋梁和水電大壩，因其建筑主體（橋墩、壩體）及其基礎(chǔ)長(zhǎng)期受到水流的沖擊和上下游水位落差的影響，定期地（或自動(dòng)化連續(xù)觀測(cè)）對(duì)其進(jìn)行水平位移觀測(cè)顯得尤其重要。

◆工程建（構(gòu)）筑物水平位移觀測(cè)的內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)物主體水平位移觀測(cè)、位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎(chǔ)水平位移觀測(cè)、受高層建筑基礎(chǔ)施工影響的建筑物及工程設(shè)施水平位移觀測(cè)以及擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側(cè)向位移觀測(cè)等。§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

17合肥工業(yè)大學(xué)

◆水平位移測(cè)量技術(shù)主要有：

1．地面監(jiān)測(cè)技術(shù)；

2．?dāng)z影測(cè)量方法；

3．空間測(cè)量技術(shù)；

4．專(zhuān)用測(cè)量方法。

◆本節(jié)主要概述地面監(jiān)測(cè)技術(shù)和專(zhuān)用測(cè)量方法。

§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

18合肥工業(yè)大學(xué)一、地面監(jiān)測(cè)方法

利用常規(guī)精密測(cè)量?jī)x器（如精密經(jīng)緯儀、測(cè)距儀、全站儀等）測(cè)量變形點(diǎn)的角度或邊長(zhǎng)的變化，求算水平位移。優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)便、靈活、精度高、便于檢核等。主要方法有：

1．交會(huì)法（角度交會(huì)、距離交會(huì)等）；

2．極坐標(biāo)法；

3．自由設(shè)站法；

4．邊角網(wǎng)法；

5．基準(zhǔn)線法（包括測(cè)小角法、準(zhǔn)直法、引張線法等）

§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

19合肥工業(yè)大學(xué)一、地面監(jiān)測(cè)方法（一）固定式全自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)

利用全自動(dòng)全站儀（測(cè)量機(jī)器人）強(qiáng)制對(duì)中安置在觀測(cè)墩上，由計(jì)算機(jī)控制按擬定的觀測(cè)順序遙測(cè)各變形點(diǎn)，自動(dòng)觀測(cè)、記錄、計(jì)算。

全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)包括：

1．基準(zhǔn)站；

2．基準(zhǔn)點(diǎn)（或工作基點(diǎn)）；

3．變形點(diǎn)（一般在待測(cè)物體上固定安置反光鏡）

4．控制中心（包括計(jì)算機(jī)軟硬件、通訊設(shè)備等）§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

20合肥工業(yè)大學(xué)一、地面監(jiān)測(cè)方法（一）固定式全自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

21合肥工業(yè)大學(xué)數(shù)據(jù)通訊控制室全站儀監(jiān)測(cè)站基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)港口灣大壩全自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12/29/2023

22合肥工業(yè)大學(xué)一、地面監(jiān)測(cè)方法（一）固定式全自動(dòng)持續(xù)監(jiān)測(cè)（二）移動(dòng)式半自動(dòng)變形監(jiān)測(cè)

每次觀測(cè)時(shí)，將全自動(dòng)全站儀（測(cè)量機(jī)器人）強(qiáng)制對(duì)中安置在觀測(cè)墩上，由全自動(dòng)全站儀按擬定的觀測(cè)順序自動(dòng)照準(zhǔn)各變形點(diǎn)，自動(dòng)觀測(cè)、記錄、計(jì)算。

§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

12/29/2023

23合肥工業(yè)大學(xué)一、地面監(jiān)測(cè)方法二、專(zhuān)用測(cè)量方法主要包括應(yīng)變測(cè)量、傾斜儀測(cè)量和深部測(cè)斜儀測(cè)量等。

§2.5

水平位移測(cè)量技術(shù)概述

基準(zhǔn)線法一般歸入地面監(jiān)測(cè)方法。自動(dòng)遙測(cè)應(yīng)變測(cè)量?jī)x12/29/2023

24合肥工業(yè)大學(xué)自動(dòng)遙測(cè)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖12/29/2023

25合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

視準(zhǔn)線法又稱(chēng)基準(zhǔn)線法，測(cè)量的原理是以通過(guò)建筑物軸線或平行于建筑軸線的固定不變的鉛直平面為基準(zhǔn)面，并以此為根據(jù)測(cè)定建筑物的水平位移。

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

26合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

1.保證基準(zhǔn)面穩(wěn)定

(1)端點(diǎn)強(qiáng)制對(duì)中,對(duì)中誤差<0.1mm(2)檢核端點(diǎn)變化,并施加改正

視準(zhǔn)線法進(jìn)行水平位移觀測(cè)的主要問(wèn)題：

2.提高觀測(cè)精度

(1)精密設(shè)計(jì)測(cè)量標(biāo)志點(diǎn)的照準(zhǔn)覘牌

(2)選擇良好的觀測(cè)時(shí)段,優(yōu)化觀測(cè)程序§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

27合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

活動(dòng)覘牌法又稱(chēng)移動(dòng)覘牌法，是利用直接安置在觀測(cè)點(diǎn)上的移動(dòng)覘牌來(lái)測(cè)量偏離值。移動(dòng)覘牌讀數(shù)尺上最小分劃為１ｍｍ，利用游標(biāo)可以讀到0.01ｍｍ。

二、觀測(cè)方法與要求

1.活動(dòng)覘牌法

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移

Pi

ΔiABSi12/29/2023

28合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

二、觀測(cè)方法與要求

1.活動(dòng)覘牌法

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移

Pi

ΔiABSi12/29/2023

29合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

二、觀測(cè)方法與要求

1.活動(dòng)覘牌法

Pi

ΔiABSi§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移具體測(cè)量時(shí)，將視準(zhǔn)儀或精密經(jīng)緯儀安置在A點(diǎn)上；瞄準(zhǔn)B點(diǎn)并指揮Pi點(diǎn)上的活動(dòng)覘牌標(biāo)志移動(dòng)至十字絲上，記錄游標(biāo)讀數(shù)，反方向移動(dòng)覘牌重新對(duì)準(zhǔn)十字絲并讀數(shù)；上述重復(fù)4次為一測(cè)回。共觀測(cè)2~4測(cè)回。

以上是往測(cè)，儀器移至B點(diǎn)同法返測(cè)Pi點(diǎn)，按距離長(zhǎng)短加權(quán)平均作為最后結(jié)果。12/29/2023

30合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

測(cè)量小角度法是利用精密經(jīng)緯儀（如DJ2型以上的經(jīng)緯儀）精確地測(cè)出基準(zhǔn)線與置鏡點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)視線之間所夾的微小角度，并按下式計(jì)算偏離值。

2.測(cè)小角法

二、觀測(cè)方法與要求

基本公式:

Pi

ΔiABSi§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

31合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

激光準(zhǔn)直法是由激光束建立基準(zhǔn)線的方法，根據(jù)其測(cè)定偏離值的原理不同，又可分為激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直與波帶板激光準(zhǔn)直。(1)激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直

(與活動(dòng)覘牌法類(lèi)似)

2.測(cè)小角法

二、觀測(cè)方法與要求

Pi

ΔiABSi1.活動(dòng)覘牌法

3.激光準(zhǔn)直法

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

32合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

(2)波帶板激光準(zhǔn)直

(三點(diǎn)法激光準(zhǔn)直)

2.測(cè)小角法

二、觀測(cè)方法與要求

PiBi

δiΔiASiBSAB1.活動(dòng)覘牌法

3.激光準(zhǔn)直法

在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點(diǎn)光源和探測(cè)器，在觀測(cè)點(diǎn)上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時(shí)產(chǎn)生干涉，就會(huì)在光源和波帶板連線的延長(zhǎng)線上的Bi位置形成一個(gè)亮點(diǎn)，被B點(diǎn)探測(cè)器測(cè)定。

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

33合肥工業(yè)大學(xué)激光準(zhǔn)直儀12/29/2023

34合肥工業(yè)大學(xué)(2)波帶板激光準(zhǔn)直

(三點(diǎn)法激光準(zhǔn)直)波帶板的種類(lèi)12/29/2023

35合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

在兩端工作基點(diǎn)A、B上用重錘拉緊一直徑約0.6mm～1.2mm的不銹鋼絲建立基準(zhǔn)線，測(cè)定中間各觀測(cè)點(diǎn)的偏離值。

三測(cè)回觀測(cè)平均值的精度可達(dá)±0.03mm。

2.測(cè)小角法

二、觀測(cè)方法與要求

Pi

ΔiABSi1.活動(dòng)覘牌法

3.激光準(zhǔn)直法

4.引張線法

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

36合肥工業(yè)大學(xué)引張線法的基本原理

12/29/2023

37合肥工業(yè)大學(xué)引張線法的基本原理

12/29/2023

38合肥工業(yè)大學(xué)

1.對(duì)距離的測(cè)量精度要求

測(cè)小角法基本公式：

中誤差：

三、測(cè)小角法的精度要求

因測(cè)距精度明顯高于測(cè)角精度，通常取

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移

Pi

ΔiABSi12/29/2023

39合肥工業(yè)大學(xué)

1.對(duì)距離的測(cè)量精度要求

假設(shè)ｍΔi=0.5ｍｍ，Δi＝40ｍｍ，則三、測(cè)小角法的精度要求

假設(shè)ｍΔi=0.5ｍｍ，Δi＝100ｍｍ，則規(guī)定測(cè)小角法對(duì)距離的測(cè)量精度要求為：§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

40合肥工業(yè)大學(xué)

1.對(duì)距離的測(cè)量精度要求

因?qū)嶋H工作中的測(cè)距誤差非常小，故略去中誤差公式右邊第二項(xiàng)后，即可得：

三、測(cè)小角法的精度要求

觀測(cè)小角度時(shí)主要誤差來(lái)源為照準(zhǔn)誤差，由誤差傳播定律可求得：

2.對(duì)角度的測(cè)量精度要求

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

41合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)測(cè)站至觀測(cè)點(diǎn)的水平距離S=200m，測(cè)定偏離值的精度為mΔ=0.5mm。現(xiàn)用望遠(yuǎn)鏡放大倍數(shù)為40倍的DJ1級(jí)經(jīng)緯儀進(jìn)行觀測(cè)，那么小角度應(yīng)觀測(cè)幾個(gè)測(cè)回？

三、測(cè)小角法的精度要求

測(cè)量小角度必須滿足的精度

3.角度測(cè)回?cái)?shù)n的確定

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

42合肥工業(yè)大學(xué)小角度觀測(cè)一測(cè)回的中誤差

三、測(cè)小角法的精度要求

所以要使小角度達(dá)到規(guī)定的精度，則小角度觀測(cè)的測(cè)回?cái)?shù)n應(yīng)滿足3.角度測(cè)回?cái)?shù)n的確定

取§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

43合肥工業(yè)大學(xué)一、視準(zhǔn)線法測(cè)量原理

1.三角測(cè)量法

二、觀測(cè)方法與要求

2.后方交會(huì)法

3.檢核基準(zhǔn)線法

四、基準(zhǔn)線端點(diǎn)的檢核

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移三、測(cè)小角法的精度要求

12/29/2023

44合肥工業(yè)大學(xué)

1.三角測(cè)量法

建立一短邊的三角網(wǎng)，起算點(diǎn)M、N選擇在變形區(qū)域以外;基準(zhǔn)線的端點(diǎn)A、B包括在此三角網(wǎng)中;定期的對(duì)此三角網(wǎng)進(jìn)行觀測(cè)，求出端點(diǎn)的位移值。四、基準(zhǔn)線端點(diǎn)的檢核

MN

AB§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

45合肥工業(yè)大學(xué)

2.后方交會(huì)法

在基準(zhǔn)線端點(diǎn)A、B的兩端，分別埋置兩組穩(wěn)定的已知點(diǎn)1、2、3和4、5、6；利用后方交會(huì)的原理求出端點(diǎn)A、B的位移值。四、基準(zhǔn)線端點(diǎn)的檢核

1425AB36

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

46合肥工業(yè)大學(xué)

2.后方交會(huì)法

假定X軸方向，及A2邊方位角αA2

；

實(shí)測(cè)α、β角，解下列方程組，求得A點(diǎn)坐標(biāo)。四、基準(zhǔn)線端點(diǎn)的檢核

X231

A§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

47合肥工業(yè)大學(xué)

3.延長(zhǎng)基準(zhǔn)線法

在基準(zhǔn)線AB的延長(zhǎng)線上，選擇地基穩(wěn)定處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)C和D，以形成檢核基準(zhǔn)線。用此線來(lái)檢核端點(diǎn)在垂直于軸線方向上的位移，對(duì)觀測(cè)值進(jìn)行修正。四、基準(zhǔn)線端點(diǎn)的檢核

CDAB

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

48合肥工業(yè)大學(xué)在水平位移觀測(cè)中同樣存在基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)本身的穩(wěn)定性問(wèn)題。如何檢驗(yàn)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)本身的穩(wěn)定性？

當(dāng)這些點(diǎn)確實(shí)存在位移時(shí)，它對(duì)觀測(cè)成果產(chǎn)生多大的影響？因工作基點(diǎn)的位移，對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的位移觀測(cè)值必須施加改正數(shù)，其改正數(shù)如何計(jì)算？

五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

49合肥工業(yè)大學(xué)對(duì)于基準(zhǔn)線觀測(cè)，如圖所示，當(dāng)端點(diǎn)Ａ、Ｂ由于本身位移而變動(dòng)到了Ａ’

、Ｂ’時(shí)，則對(duì)P點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)所得到的偏離值不再是Li’，而變成了Li

。

（一）基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)偏離值的計(jì)算

A’Pi

Li

Δa

B’Li’Δb

A

B五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

50合肥工業(yè)大學(xué)由圖不難看出，端點(diǎn)位移對(duì)偏離值的影響為:

（一）基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)偏離值的計(jì)算

A’Pi

Li

Δa

B’Li’Δbδi

A

SiB

B

SAB五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

51合肥工業(yè)大學(xué)P點(diǎn)實(shí)際偏離AB基準(zhǔn)線的偏離值為:

A’Pi

Li

Δa

B’Li’Δbδi

A

SiB

B

SAB（一）基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)偏離值的計(jì)算

五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

52合肥工業(yè)大學(xué)假設(shè)Pi點(diǎn)首次觀測(cè)時(shí)，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為L(zhǎng)’0i

，則所求該點(diǎn)的實(shí)際位移值為:（二）觀測(cè)點(diǎn)位移值的計(jì)算

A’Pi

Li

Δa

B’Li’Δbδi

A

SiB

B

SAB五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

53合肥工業(yè)大學(xué)假設(shè)Pi點(diǎn)首次觀測(cè)時(shí)，偏離基準(zhǔn)線的偏離值為L(zhǎng)’0i

，則所求該點(diǎn)的實(shí)際位移值為:因觀測(cè)點(diǎn)至基準(zhǔn)線端點(diǎn)距離為一常數(shù)，令故上式寫(xiě)成：

（二）觀測(cè)點(diǎn)位移值的計(jì)算

五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

54合肥工業(yè)大學(xué)得Pi點(diǎn)位移值的精度計(jì)算公式:(三)觀測(cè)點(diǎn)位移值的精度

利用誤差傳播定律，對(duì)上式取全微分，寫(xiě)成中誤差：

假設(shè)

:（二）觀測(cè)點(diǎn)位移值的計(jì)算

五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

55合肥工業(yè)大學(xué)Pi點(diǎn)位移值的精度計(jì)算公式:(三)觀測(cè)點(diǎn)位移值的精度

對(duì)上述中誤差計(jì)算公式進(jìn)行分析：（1）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)線中點(diǎn)時(shí)，?。?）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)靠近任一端點(diǎn)時(shí)，取近似值：五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

56合肥工業(yè)大學(xué)(三)觀測(cè)點(diǎn)位移值的精度

對(duì)基準(zhǔn)線法的精度進(jìn)行分析：（1）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)在基準(zhǔn)線中點(diǎn)時(shí)：（2）當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)靠近任一端點(diǎn)時(shí)：由此可見(jiàn)，觀測(cè)點(diǎn)越靠近基準(zhǔn)線端點(diǎn)，則端點(diǎn)位移對(duì)變形觀測(cè)的影響越大。但此時(shí)，實(shí)際測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)偏離值的精度較高，因此，在實(shí)際變形觀測(cè)工作中，仍認(rèn)為在整條基準(zhǔn)線上測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)位移值的精度均勻一致，即整條測(cè)線上任意點(diǎn)位移值的精度比較接近。五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

12/29/2023

57合肥工業(yè)大學(xué)需要說(shuō)明的問(wèn)題：

以上分析、計(jì)算的基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形觀測(cè)值的影響，主要針對(duì)基準(zhǔn)線法而言；

前方交會(huì)的測(cè)站點(diǎn)（即:工作基點(diǎn)）產(chǎn)生位移時(shí)，可以將測(cè)站點(diǎn)的位移值看作是儀器的偏心誤差，而對(duì)各交會(huì)方向施加儀器的歸心該正，然后利用改正后的方向值來(lái)計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量。

五、基準(zhǔn)線端點(diǎn)位移對(duì)變形值的影響

§2.6

視準(zhǔn)線法測(cè)量水平位移12/29/2023

58合肥工業(yè)大學(xué)在基準(zhǔn)線端點(diǎn)A安置激光器，瞄準(zhǔn)B點(diǎn)發(fā)射激光束，得到一條紅色可見(jiàn)光基準(zhǔn)線；在變形觀測(cè)點(diǎn)上安置活動(dòng)覘牌，將覘牌移至激光基準(zhǔn)線，直接讀取游標(biāo)讀數(shù)，得到Pi點(diǎn)偏離值。

Pi

ΔiABSi一、激光準(zhǔn)直測(cè)量的基本原理

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量1．激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測(cè)量

(與活動(dòng)覘牌法類(lèi)似)

12/29/2023

59合肥工業(yè)大學(xué)一、激光準(zhǔn)直測(cè)量的基本原理

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量1．激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測(cè)量(與活動(dòng)覘牌法類(lèi)似)

在基準(zhǔn)線兩端安置激光器點(diǎn)光源和探測(cè)器，在觀測(cè)點(diǎn)上安置波帶板。當(dāng)激光束照滿波帶板時(shí)產(chǎn)生干涉，就會(huì)在光源和波帶板連線的延長(zhǎng)線上Bi點(diǎn)位置，形成一個(gè)亮點(diǎn)，并被B點(diǎn)探測(cè)器測(cè)定。

PiBi

δiΔiASiBSAB2．波帶板激光準(zhǔn)直測(cè)量(三點(diǎn)法激光準(zhǔn)直)

12/29/2023

60合肥工業(yè)大學(xué)一、激光準(zhǔn)直測(cè)量的基本原理

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量1．激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直測(cè)量(與活動(dòng)覘牌法類(lèi)似)

實(shí)際工作中每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的波帶板都必須計(jì)算其通光半徑，專(zhuān)門(mén)定制。在激光基準(zhǔn)線上每次只能放置一個(gè)波帶板觀測(cè)一個(gè)點(diǎn)。可采用自動(dòng)起落裝置，由計(jì)算機(jī)控制。2．波帶板激光準(zhǔn)直測(cè)量(三點(diǎn)法激光準(zhǔn)直)

12/29/2023

61合肥工業(yè)大學(xué)二、激光基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量實(shí)際工作中，由于場(chǎng)地條件的限制，可采用不同的基準(zhǔn)線布設(shè)方法。例如：基線端點(diǎn)A和B往往不能安置儀器，或點(diǎn)位本身也可能產(chǎn)生移動(dòng)，此時(shí)為測(cè)定i點(diǎn)偏離直線AB的偏離值δi，可在AB的延長(zhǎng)線上安置激光器和自動(dòng)跟蹤探測(cè)器。在M點(diǎn)安置激光器（M偏離AB線δm），N點(diǎn)為自動(dòng)探測(cè)器的零點(diǎn)(N偏離AB線δn)。分別在A、B和i上逐次安置相應(yīng)焦距的波帶板，探測(cè)器將會(huì)在AB的垂直方向上自動(dòng)尋找光束通過(guò)波帶板后形成的亮點(diǎn)，而顯示出亮點(diǎn)中心到N點(diǎn)的距離ΔA、ΔB和Δi。12/29/2023

62合肥工業(yè)大學(xué)

AB

δmMδi

ΔA

SA

i

ΔBSi

δn

SB

ΔiNL1．偏離值的計(jì)算

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量二、激光基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法

12/29/2023

63合肥工業(yè)大學(xué)1．偏離值的計(jì)算

AB

δmMδi

ΔA

SA

i

ΔBSi

δn

SB

ΔiNL二、激光基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法

12/29/2023

64合肥工業(yè)大學(xué)若令δm=0，δn=ΔB，就得到第二種布設(shè)形式，即把激光器放在基點(diǎn)A上，

PiBi

δiΔiASiBSAB2．不同布設(shè)方法偏離值計(jì)算的轉(zhuǎn)換關(guān)系

若激光器在基點(diǎn)A上，B點(diǎn)放置探測(cè)器，即得到：

二、激光基準(zhǔn)線的不同布設(shè)方法

12/29/2023

65合肥工業(yè)大學(xué)自從二十世紀(jì)六十年代末，波帶板激光準(zhǔn)直成功地應(yīng)用于美國(guó)斯坦福加速器之后，作為“精密定線”的一種行之有效的方法已受到了普遍的重視。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道，波帶板激光準(zhǔn)直的精度能夠滿足現(xiàn)代精密工程測(cè)量的要求，可達(dá)10-6的直線度。但在露天條件下實(shí)施，例如在水電大壩的壩頂、大型橋梁的橋面或橋墩上進(jìn)行水平位移觀測(cè)，由于受到外界多方面因素的影響，容易導(dǎo)致激光束產(chǎn)生偏折、漂移、抖動(dòng)等長(zhǎng)短周期的系統(tǒng)誤差和偶然誤差，從而降低觀測(cè)的精度?！?.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

12/29/2023

66合肥工業(yè)大學(xué)波帶板激光準(zhǔn)直系統(tǒng)不但在制造和安裝時(shí)，不可避免地產(chǎn)生種種誤差，而且在實(shí)地施測(cè)時(shí)，還要受到外界條件的影響。

§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析（1）波帶板調(diào)零和置中誤差波帶板幾何中心位于插桿的中心線上的檢驗(yàn)校正。使用DS1級(jí)以上的經(jīng)緯儀（或全站儀）的豎絲嚴(yán)格與波帶板中心重合的方法進(jìn)行檢校。若設(shè)經(jīng)緯儀照準(zhǔn)誤差為60”/40，校正距離s=6米，則校正后的精度為：12/29/2023

67合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析（1）波帶板調(diào)零和置中誤差波帶板是利用強(qiáng)制對(duì)中桿安置在測(cè)點(diǎn)上的。插桿和插座的連接部分，可以是圓柱形或圓錐形。盡管采用膨脹系數(shù)相同的金屬精密制成，但仍存在加工誤差，造成波帶板中心與測(cè)點(diǎn)中心不一致，給測(cè)量成果帶來(lái)誤差。根據(jù)機(jī)械加工精度分析，這種誤差一般可限制在0.1~0.2mm范圍內(nèi)。（2）波帶板強(qiáng)制對(duì)中誤差12/29/2023

68合肥工業(yè)大學(xué)三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析激光在大氣中傳輸，由于受到大氣湍流（溫度、濕度和氣壓的變化）的影響，將產(chǎn)生抖動(dòng)、漂移，給光斑的接收帶來(lái)困難，引起讀數(shù)誤差。據(jù)中國(guó)科學(xué)院安徽光機(jī)所的實(shí)驗(yàn)表明：在一般大氣條件下，激光的漂移量統(tǒng)計(jì)分布服從正態(tài)隨機(jī)分布（短周期誤差）。武漢大學(xué)（原武漢測(cè)繪科技大學(xué)）利用自行設(shè)計(jì)帶有自動(dòng)跟蹤裝置的波帶板激光準(zhǔn)直儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，表明在500m測(cè)線上取十次讀數(shù)平均值，計(jì)算的探測(cè)器讀數(shù)引起的測(cè)點(diǎn)中誤差為±0.1mm。（3）大氣湍流影響和接收器讀數(shù)誤差12/29/2023

69合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析（4）激光束漂移和光束照準(zhǔn)誤差點(diǎn)光源通過(guò)發(fā)射器的處理，形成足夠發(fā)散的高斯光束。此光束在波帶板上形成光斑，其中心應(yīng)與波帶板中心重合。但由于各測(cè)點(diǎn)設(shè)置時(shí)不可能?chē)?yán)格在一條直線上，以及激光漂移、點(diǎn)位的移動(dòng)等原因，必然會(huì)造成光束的照準(zhǔn)誤差。為了使這種誤差的影響最小，必須使光束足夠發(fā)散。但發(fā)散過(guò)大，能量損失就大，造成光強(qiáng)太弱也會(huì)影響接收器的探測(cè)靈敏度，增大讀數(shù)誤差。12/29/2023

70合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析（4）激光束漂移和光束照準(zhǔn)誤差建議：選擇的光束發(fā)散度使得光束在最近一塊波帶板上光斑的直徑為該板最大通光孔徑的3倍為宜。實(shí)驗(yàn)證明：在離光源最近的觀測(cè)點(diǎn)安置配有類(lèi)似于活動(dòng)覘牌裝置的波帶板，在較短的時(shí)間內(nèi)，測(cè)出當(dāng)波帶板偏移時(shí)的準(zhǔn)直數(shù)據(jù)，歸算到測(cè)點(diǎn)上進(jìn)行比較后，得到最大誤差是0.3mm。若在該項(xiàng)誤差中，除去接收器讀數(shù)誤差和移動(dòng)覘牌的誤差，可認(rèn)為由光束照準(zhǔn)和漂移造成的測(cè)量誤差應(yīng)小于±0.1mm，能滿足準(zhǔn)直精度的要求。12/29/2023

71合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析（5）場(chǎng)地布設(shè)形式不同時(shí)準(zhǔn)直精度分析根據(jù)上面的分析可知，在不考慮溫度梯度的影響時(shí)，用波帶板激光準(zhǔn)直的方法，測(cè)定測(cè)點(diǎn)偏離值的中誤差約為：m=±0.32mm。由公式：得到激光準(zhǔn)直法測(cè)量點(diǎn)位偏離值的中誤差公式：12/29/2023

72合肥工業(yè)大學(xué)1．誤差來(lái)源和精度分析（5）場(chǎng)地布設(shè)形式不同時(shí)準(zhǔn)直精度分析因?yàn)椋簃=±0.32mm，將下面三式代入上面公式：得到：激光準(zhǔn)直法測(cè)量點(diǎn)位偏離值的中誤差公式：12/29/2023

73合肥工業(yè)大學(xué)1．誤差來(lái)源和精度分析（5）場(chǎng)地布設(shè)形式不同時(shí)準(zhǔn)直精度分析由此可見(jiàn)，這種布設(shè)方法，測(cè)線中間點(diǎn)精度最高；而靠近兩基點(diǎn)附近時(shí)精度最低。對(duì)上式求極值，得當(dāng)時(shí)有極小值。此時(shí)：當(dāng)i點(diǎn)在A或B點(diǎn)上時(shí)：12/29/2023

74合肥工業(yè)大學(xué)1．誤差來(lái)源和精度分析（5）場(chǎng)地布設(shè)形式不同時(shí)準(zhǔn)直精度分析

AB

δmMδi

ΔA

SA

i

ΔBSi

δn

SB

ΔiNL前面所介紹的是波帶板激光準(zhǔn)直點(diǎn)位布設(shè)的一般方案，如下圖所示。12/29/2023

75合肥工業(yè)大學(xué)

AB

δii

ΔBSi

SB

L

Δi

N1．誤差來(lái)源和精度分析（5）場(chǎng)地布設(shè)形式不同時(shí)準(zhǔn)直精度分析若把點(diǎn)光源移至基點(diǎn)A上，計(jì)算偏離值的公式為：用上面同樣的分析方法可得出：當(dāng)i在A點(diǎn)時(shí)：當(dāng)i在中間點(diǎn)時(shí)：當(dāng)i在B點(diǎn)時(shí)：12/29/2023

76合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析2．大氣折光的影響及溫度梯度改正

由費(fèi)馬最短光程原理得到，光束在大氣中傳輸，在水平方向上將形成一條曲線。該曲線上任一點(diǎn)的曲率為：YXΔ折α1α2OS式中：P為氣壓，T為溫度，n0為標(biāo)準(zhǔn)折射率。dt/dy為溫度梯度的水平分量℃/m。12/29/2023

77合肥工業(yè)大學(xué)§2.7

激光準(zhǔn)直測(cè)量三、波帶板激光準(zhǔn)直精度分析

1．誤差來(lái)源和精度分析2．大氣折光的影響及溫度梯度改正

YXΔ折α1α2OS由此可得出激光束受水平方向大氣折光影響而產(chǎn)生得偏離Δ折為：12/29/2023

78合肥工業(yè)大學(xué)yα1α2

i

BAΔα2Δxvi

Δi’Si

B1LB22．大氣折光的影響及溫度梯度改正

如下圖所示，A點(diǎn)發(fā)出的光束通過(guò)i點(diǎn)波帶板時(shí)，已有一個(gè)偏角α2，其在接收器B點(diǎn)的影響為：總的折光影響為：12/29/2023

79合肥工業(yè)大學(xué)yα1α2

i

BAΔα2Δxvi

Δi’Si

B1LB22．大氣折光的影響及溫度梯度改正

歸算到觀測(cè)點(diǎn)i上，此時(shí)i點(diǎn)的實(shí)際偏移量為：此時(shí)大氣折光改正數(shù)vi為：12/29/2023

80合肥工業(yè)大學(xué)yα1α2

i

BAΔα2Δxvi

Δi’Si

B1LB22．大氣折光的影響及溫度梯度改正

He~Ne激光器發(fā)出波長(zhǎng)為6328?的激光，n0=1.000292，若取P=760mmHg，T=3000K，dt/dy取整個(gè)測(cè)線上的平均溫度梯度Δt，則有：如果L=500m，Δt

=0.02℃/m時(shí)，測(cè)線中間點(diǎn)（最弱點(diǎn)）的折光改正數(shù)為vi=0.56mm.，可見(jiàn)其影響是不能忽視的。12/29/2023

81合肥工業(yè)大學(xué)前方交會(huì)法的基本原理是利用兩個(gè)或兩個(gè)以上穩(wěn)定的已知點(diǎn)作為測(cè)站點(diǎn)和定向點(diǎn)，分別用高精度光學(xué)經(jīng)緯儀（或電子全站儀）測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)方向與定向點(diǎn)方向之間的水平角，從而求出待定觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。不同周期觀測(cè)所得到的坐標(biāo)差，即為該點(diǎn)的位移量。

一、前方交會(huì)法原理

X

(N)PΔPP’αAP

α

AβBo

Y§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

82合肥工業(yè)大學(xué)對(duì)于變形觀測(cè)點(diǎn)位移值的計(jì)算，通常不采取計(jì)算各觀測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)然后比較不同觀測(cè)周期坐標(biāo)位移的辦法，而是根據(jù)觀測(cè)值的變化量直接計(jì)算位移值。

一、前方交會(huì)法原理

X

(N)PΔPP’αAP

α

AβBo

Y二、位移值的計(jì)算

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

83合肥工業(yè)大學(xué)一、前方交會(huì)法原理

X

(N)PΔPP’αAP

α

AβBo

Y二、位移值的計(jì)算

基本公式：

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

84合肥工業(yè)大學(xué)由于P點(diǎn)有位移△P，則相應(yīng)的αAP，變化了△αAP，微分得：

一、前方交會(huì)法原理

二、位移值的計(jì)算

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

85合肥工業(yè)大學(xué)一、前方交會(huì)法原理

二、位移值的計(jì)算

同理，可得：

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

86合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

令：可得：§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

87合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

解此方程：§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

88合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

令：代入上式：待測(cè)點(diǎn)P的總位移量：其位移方向由ΔxP和ΔyP的符號(hào)確定?！?.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

89合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

例如，A、B為已知測(cè)站點(diǎn)，P為待測(cè)觀測(cè)點(diǎn)；首次變形觀測(cè)結(jié)果為DAP=209.557m、DBP=373.800m、則得：a1=－0.8477，b1=＋0.5003，a2=＋0.1872，b2=＋0.5191

A1=－0.9726，B1=＋0.9374，A2=＋0.3508，B2=＋1.5884

進(jìn)一步計(jì)算，得：§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

90合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

例如，A、B為已知測(cè)站點(diǎn)，P為待測(cè)觀測(cè)點(diǎn)；首次變形觀測(cè)結(jié)果為DAP=209.557m、DBP=373.800m、則得：a1=－0.8477，b1=＋0.5003，a2=＋0.1872，b2=＋0.5191

A1=－0.9726，B1=＋0.9374，A2=＋0.3508，B2=＋1.5884

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

91合肥工業(yè)大學(xué)二、位移值的計(jì)算

例如，A、B為已知測(cè)站點(diǎn)，P為待測(cè)觀測(cè)點(diǎn)；首次變形觀測(cè)結(jié)果為DAP=209.557m、DBP=373.800m、若某次復(fù)測(cè)，得

將值代入上式、得

最后得到用前方交會(huì)法測(cè)定Ｐ點(diǎn)總的位移量為：

§2.8

前方交會(huì)法測(cè)量水平位移12/29/2023

92合肥工業(yè)大學(xué)§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量

一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)

二、塔式建筑物的傾斜觀測(cè)三、傾斜觀測(cè)的精度指標(biāo)

12/29/2023

93合肥工業(yè)大學(xué)

◆傾斜和裂縫的主要原因傾斜的主要原因:由于建筑物地基基礎(chǔ)的整體不均勻沉降(或其他工程質(zhì)量原因)。

裂縫的主要原因:由于建筑物地基基礎(chǔ)的局部不均勻沉降(或其他工程質(zhì)量原因)。為了分析因建筑物的傾斜而影響其穩(wěn)定性，則應(yīng)進(jìn)行傾斜觀測(cè)，獲得建筑物的基礎(chǔ)和上部在偏壓或外力作用下的傾斜值（包括大小、方向和速度等），以便及時(shí)采取措施。

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量12/29/2023

94合肥工業(yè)大學(xué)

◆衡量建筑物傾斜程度的指標(biāo)傾斜度:

◆傾斜觀測(cè)的主要任務(wù):測(cè)定傾斜位移值Δ

HΔBB’α§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量12/29/2023

95合肥工業(yè)大學(xué)1．沉降量計(jì)算法

通過(guò)沉降觀測(cè)得到建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降差δ，計(jì)算出傾斜位移值Δ

:HαΔδL式中：Δ－傾斜位移值；Ｌ－建筑物的基礎(chǔ)寬度；

δ－ＡＢ的不均勻沉降差；Ｈ－建筑的高度§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

96合肥工業(yè)大學(xué)例：用水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)得基礎(chǔ)兩端點(diǎn)間的不均勻沉降量差為2.4毫米，Ｌ＝12.5米，Ｈ＝30米，則可算得：HαΔδL1．沉降量計(jì)算法

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

97合肥工業(yè)大學(xué)用經(jīng)緯儀對(duì)建筑物的上下墻角進(jìn)行投影，再用圖解的方法得到該建筑物的傾斜位移值。Ａ點(diǎn)為建筑物的傾斜觀測(cè)部位，Ｂ、Ｃ為經(jīng)緯儀的測(cè)站位置（應(yīng)設(shè)在建筑物的墻面延長(zhǎng)線上）

待測(cè)建筑物CBA1.5~2.0H1．沉降量計(jì)算法2．經(jīng)緯儀投影法

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

98合肥工業(yè)大學(xué)對(duì)于需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)研究的重點(diǎn)工程，要長(zhǎng)期進(jìn)行傾斜觀測(cè)，精度要求應(yīng)高于一般工程。一般采用精密經(jīng)緯儀和鋼尺(或全站儀)，用測(cè)算法進(jìn)行傾斜觀測(cè)。

L1P1θ1A1．沉降量計(jì)算法2．經(jīng)緯儀投影法3．經(jīng)緯儀測(cè)算法

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

99合肥工業(yè)大學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)算法步驟：

1.在建筑物延長(zhǎng)線上,距墻角1.5~2.0H(樓高)的地面P1點(diǎn)安置經(jīng)緯儀(或全站儀),并測(cè)量?jī)x器至墻角的距離L12.測(cè)定建筑物頂部和下部?jī)捎^測(cè)點(diǎn)標(biāo)志間的水平角θ13.計(jì)算傾斜偏離值:L1P1θ1Ae1§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

100合肥工業(yè)大學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)算法步驟：

4.首次觀測(cè)得到e10,

以后第i觀測(cè)周期結(jié)果為e1i

則建筑物的傾斜位移值為:L1P1θ1Ae1§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

101合肥工業(yè)大學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)算法步驟：

5.在AP1的垂直位置上,用上述同樣方法選定P2點(diǎn)安置經(jīng)緯儀,測(cè)算得建筑物在該方向上的傾斜位移值:Ae2L2P2θ2§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

102合肥工業(yè)大學(xué)經(jīng)緯儀測(cè)算法步驟：

6.綜合P1和P2兩點(diǎn)所測(cè)算得到的建筑物在各自方向上的傾斜位移值Δ1和Δ2得到該建筑物總的傾斜位移值:e2L2P2θ2§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

103合肥工業(yè)大學(xué)L1P1θ1A4．電子傾斜儀法5．近景攝影測(cè)量法6．三維激光掃描儀

1．沉降量計(jì)算法2．經(jīng)緯儀投影法3．經(jīng)緯儀測(cè)算法

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量一、一般建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

104合肥工業(yè)大學(xué)電子傾斜儀法(傾斜傳感器)12/29/2023

105合肥工業(yè)大學(xué)清華大學(xué)二校門(mén)三維建模

(利用近景攝影測(cè)量和三維激光掃描系統(tǒng))12/29/2023

106合肥工業(yè)大學(xué)近景攝影測(cè)量系統(tǒng)12/29/2023

107合肥工業(yè)大學(xué)三維激光掃描系統(tǒng)12/29/2023

108合肥工業(yè)大學(xué)清華大學(xué)二校門(mén)三維立體圖12/29/2023

109合肥工業(yè)大學(xué)清華大學(xué)二校門(mén)立體建模12/29/2023

110合肥工業(yè)大學(xué)清華大學(xué)二校門(mén)立體建模12/29/2023

111合肥工業(yè)大學(xué)清華大學(xué)二校門(mén)立體建模12/29/2023

112合肥工業(yè)大學(xué)塔式建筑物:

主要是指煙囪、水塔、古塔、圓形（或不規(guī)則）高聳建筑物

傾斜觀測(cè)的主要方法有：

1．縱橫軸線法

2．前方交會(huì)法

3．激光準(zhǔn)直儀

§2.9

建（構(gòu)）筑物主體傾斜和撓度測(cè)量二、塔式建筑物的傾斜觀測(cè)12/29/2023

113合肥工業(yè)大學(xué)1