網(wǎng)架撓度測量

網(wǎng)架撓度測量上海巖土工程勘察設(shè)計研究院有限公司仲子家摘要：本文結(jié)合使用LeicaTCR（免棱鏡系列）全站儀和南方CASS成圖軟件，敘述網(wǎng)架撓度測量的新方法和數(shù)據(jù)處理方法。概述在城市、工礦建設(shè)工程中，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)越來越被廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越性已被大家所公認(rèn)。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在大型建筑物中除了起承重作用外，還保證了建筑物有較大的空間，以便設(shè)備的布置和人員的活動，同時使建筑物更顯美觀。網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑物的安全性是人們所關(guān)注的，尤其是生產(chǎn)單位直接用于懸吊荷載的大型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，在自重和生產(chǎn)設(shè)備荷載的長時間疲勞承重作用下，網(wǎng)架的變形是不可避免的；同時環(huán)境溫度的變化、網(wǎng)架材質(zhì)的腐蝕與老化等都將危及網(wǎng)架的變形和使用期。為確保安全，有必要對網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行定期的撓度檢測。通過檢測，對顯現(xiàn)出來撓度值較大的部位，采取弦桿、腹桿松動的檢查與加固等相應(yīng)措施，防患于未然。鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架撓度的控制指標(biāo)依據(jù)《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》JGJ7－91的規(guī)定：用作屋蓋的網(wǎng)架，其撓度控制在短向網(wǎng)架跨度的1/250；用作樓層的網(wǎng)架，撓度控制在短向網(wǎng)架跨度的1/300。且《鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50205－2001中規(guī)定：實測的網(wǎng)架撓度值不應(yīng)超過設(shè)計值的1.15倍。使用免棱鏡全站儀進(jìn)行網(wǎng)架撓度測量網(wǎng)架撓度測量的方法主要有：幾何水準(zhǔn)法、激光掃平法、水管連通器法、傳感器法和免棱鏡全站儀法等。因網(wǎng)架建筑物凈空高一般都較高，幾何水準(zhǔn)法實施觀測難度較大；激光掃平法觀測在設(shè)備密布和人員頻繁活動的網(wǎng)架下也較難實現(xiàn)；而水準(zhǔn)連通器法和傳感器法布置測點繁瑣且成本高。免棱鏡全站儀實施網(wǎng)架撓度測量的優(yōu)點：①TCR全站儀無需在網(wǎng)架上設(shè)置棱鏡，解決了網(wǎng)架建筑物凈空高過高人無法上去設(shè)置測點的困難；②TCR全站儀可以自由設(shè)站，解決了在設(shè)備密布和人員頻繁活動的網(wǎng)架下的觀測困難；③TCR全站儀照準(zhǔn)觀測時具有可見光斑，對是否為正確的觀測點具有可識別性；④LeicaTCR全站儀測量精度高，TCR400～TCR1200系列全站儀測角精度為2"，測距精度為3mm+2ppm，最大測程80～170m，它完全能擔(dān)當(dāng)網(wǎng)架撓度測量的重任。因此，有了LeicaTCR（免棱鏡系列）全站儀，解決了測量人員在網(wǎng)架撓度測量中的諸多不便。3.1精度估算由TCR全站儀自由設(shè)站，照準(zhǔn)高程控制點（A）上設(shè)置的Leica小棱鏡（鏡高固定為r），引測儀器視線高后，對網(wǎng)架進(jìn)行照準(zhǔn)測量（見“圖1”）。測點P的高程Hp為：Hp=HA+△h1+△h2=HA+r+S1×Sin1+(1-k)(S1×Cos1)2/2R+S2×Sin2+(1-k)(S2×Cos2)2/2R⑴式中(1-k)(S1×Cos1)2/2R和(1-k)(S2×Cos2)2/2R為球氣差，可由全站儀設(shè)置自動改正（取k=0.14，R=6370km）。設(shè)場地高程控制點A的點位精度為mA=±1mm、測角精度mα=±3″、測距精度mS=±3mm，由式⑴估算得：在測點視距不大于30m的范圍內(nèi)，測點高程中誤差達(dá)到±3.1mm。說明采用TCR全站儀進(jìn)行網(wǎng)架撓度測量是可行的。3.2工作原理⑴高程控制測量在網(wǎng)架建筑物場地內(nèi)以約30m的間距選設(shè)布置高程控制點，使用ZiessDiNi12電子水準(zhǔn)儀或LeicaNA2/NAK2（標(biāo)稱精度：0.3mm/km），按二等水準(zhǔn)測量技術(shù)要求組成水準(zhǔn)網(wǎng)對高程控制點進(jìn)行引測。采用獨立高程系，嚴(yán)密平差計算場內(nèi)控制點的高程，確?？刂泣c高程誤差小于±1mm。⑵網(wǎng)架撓度觀測TCR全站儀自由設(shè)站，在高程控制點上設(shè)置Leica小棱鏡（鏡高固定），引測儀器視線有了“網(wǎng)架下弦等高線圖”，我們對網(wǎng)架的整體撓曲度情況就一目了然。即等高線間隔較大的區(qū)域，相鄰網(wǎng)架節(jié)點間的撓曲度相對較小；等高線密集的部位，就是網(wǎng)架垂直變形量較大的部位，其相鄰網(wǎng)架節(jié)點間的撓曲度變化較大，該部位也是網(wǎng)架安全的隱患點。為了詳細(xì)了解網(wǎng)架的撓度情況，我們可以按網(wǎng)架縱、橫軸線向繪制網(wǎng)架下弦節(jié)點球中心的高程斷面圖?，F(xiàn)以U軸為例，其下弦高程斷面圖如“圖5”。由“圖5”，網(wǎng)架U軸位置各下弦節(jié)點球的撓曲情況就顯而可見。即相鄰測點間斷面線若平坦，則相鄰網(wǎng)架節(jié)點間的撓曲度相對較??；若斷面線陡峭，其相鄰網(wǎng)架節(jié)點間的撓曲度就較大。網(wǎng)架撓度值的計算方法⑴用于對整體網(wǎng)架進(jìn)行撓度分析的撓度值計算對整體網(wǎng)架的撓度計算一般以一個面為基準(zhǔn)，計算網(wǎng)架下弦各節(jié)點的撓度值；并結(jié)合繪制的“網(wǎng)架下弦等高線圖”對整體網(wǎng)架進(jìn)行撓度分析。水平網(wǎng)架（如上例）：可以依據(jù)實測的網(wǎng)架下弦節(jié)點高程值，先找出網(wǎng)架下弦節(jié)點最大高程值點，并以該點高程的水平面為基準(zhǔn)面，計算整個網(wǎng)架下弦各節(jié)點的撓度值。斜面或曲面網(wǎng)架：可以先把斜面或曲面網(wǎng)架的設(shè)計空間位置投影至同一高程的水平面，依據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)計算出斜面或曲面網(wǎng)架上各下弦節(jié)點球中心與該水平面的高差值；然后由該值加上實測高程值計算出斜面或曲面網(wǎng)架上各下弦節(jié)點球中心相對于該水平面的撓度值。⑵用于對局部網(wǎng)架進(jìn)行撓度分析的撓度值計算一般以網(wǎng)架軸向為一個單元進(jìn)行撓度值計算，或以各支承間每一跨度為一個單元進(jìn)行撓度值計