CN102269578A - 空间结构竖向变形测量装置 - Google Patents

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张纪刚
赵铁军
付长春
李秋义
金祖权
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Qingdao University of Technology
Qingjian Group Co Ltd
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Qingdao University of Technology
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Abstract

本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种空间结构竖向变形的精确测量装置。本发明的空间结构竖向变形测量装置，包括基准静力水准仪、测量静力水准仪、数据处理模块，基准静力水准仪、测量静力水准仪分别与数据处理模块连接；基准静力水准仪设置在空间结构的固定基准点上，测量静力水准仪设置在空间结构的顶端，基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道连通。本装置测量空间结构竖向变形，测量精度高，性能长期稳定可靠，测量范围大，灵敏度高。

Description

空间结构竖向变形测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量装置，尤其涉及一种空间结构竖向变形的精确测量装置。
背景技术
地基沉降是指地基土层在附加应力作用下压密而引起的地基表面下沉。过大的沉降，特别是不均匀沉降，会使建筑物发生倾斜、开裂以致不能正常使用。
建筑物和土工建筑物修建前，地基中早已存在着土体自身重力的自重应力。建筑物和土工建筑物荷载通过基础或路堤的底面传递给地基，使天然土层原有的应力状态发生变化，在附加的三向应力分量作用下，地基中产生了竖向、侧向和剪切变形，导致各点的竖向和侧向位移。地基表面的竖向变形称为地基沉降，或基础沉降，由于建筑物荷载差异和地基不均匀等原因，基础或路堤各部分的沉降或多或少总是不均匀的，使得上部结构或路面结构之中相应地产生额外的应力和变形。地基不均匀沉降超过了一定的限度，将导致建筑物的开裂、歪斜甚至破坏，例如砖墙出现裂缝、吊车轮子出现卡轨或滑轨、高耸构筑物倾斜、机器转轴偏斜、与建筑物连接管道断裂以及桥梁偏离墩台、梁面或路面开裂等。
空间结构竖向变形直接关系到空间结构的安全，例如海底隧道、地铁、体育馆的安全。现有技术中，空间结构竖向变形测量找不到固定点作为基准，例如隧道的竖向变形、地铁的竖向变形和体育馆的竖向变形等，无法直接采用传感器进行测量。
发明内容
本发明的技术效果能够克服上述缺陷，提供一种空间结构竖向变形测量装置，其可以对空间结构的竖向变形进行直接测量，方便准确。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：其包括基准静力水准仪、测量静力水准仪、数据处理模块，基准静力水准仪、测量静力水准仪分别与数据处理模块连接；基准静力水准仪设置在空间结构的固定基准点上，测量静力水准仪设置在空间结构的顶端，基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道连通。
网架结构内部的节点竖向变形不能采用位移计，因为位移计在空间网架结构中找不到固定点，经开发利用岩土地基大坝经常采用的静力水准仪来测量。静力水准仪是一种电感调频类智能型位移传感器，由精密液位计、储液罐和连通管道组成。通过管道将所有液位计的液面连通，测量各液位计相对基点的垂直向变形情况。广泛应用于路面线形沉降和剖面沉降、大坝线形沉降以及桥梁挠度的精密测量，安装时将一个静力水准仪设置在不动点(水平基点)，其它静力水准仪设置在被测点，并用连通管道连接。其原理是通过液位的变化测量被测点相对水平基点的沉降变形。对于以竖向位移为主的变形观测，其方法是首先根据建筑场地的地形、地质条件和对变形观测的精度要求，合理布设变形控制网点。在建筑物附近比较稳固的位置埋设工作基点，直接用以测定建筑物上观测点的位移，且应尽可能在变形影响以外的稳固位置埋设基准点，用以检核工作基点本身的稳固性。工作基点与基准点一般都组成网形，用精密水准测量的方法来施测和检验。
基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道内设置的水或油连通，静力水准仪中一般注入水或油，但冬季可能由于施工原因不能及时供暖，为了长期监测故以防冻液代替水，且防冻液不易挥发，另外在防冻液液面上添加了硅油，进一步防止防冻液挥发，减少液体的损失，保证足够的液体流动。所有的测量静力水准仪皆设置在同一高度。
数据处理模块为PC机，静力水准仪将沉降数值信号传输到PC机进行自动采集，实现了对空间结构的实时监测。沉降监测采用精密水准测量的方法，测定布设于建筑物上测点的高程，通过监测测点的高程变化来监测建筑物的沉降情况，在周期性的监测过程中，一旦发现下沉量较大或不均匀沉降比较明显时，随时报告施工单位。根据建筑施工规程要求和地基不均匀沉降将引起建筑破坏的机理，一般应在建筑物围墙每个转折点连接处设一个监测点。由于固定基准点是整个沉降监测的基准，所以固定基准点通常选择不受影响的固定点设置，确保监测结果的可靠性。
液体静力水准仪，是根据液体表面自然保持水平的特性(即连通管原理)而进行工作的，当仪器主体安放处(测点)出现高程变化时，仪器主体中的液面就出现升降变化，量测出这些变化量就可以确定每一个测点相对于某一基点的高差。
本装置测量空间结构竖向变形，测量精度高，性能长期稳定可靠，测量范围大，灵敏度高。
附图说明
图1为本发明的模块示意图。
具体实施方式
本装置包括基准静力水准仪、测量静力水准仪、数据处理模块，基准静力水准仪、测量静力水准仪分别与数据处理模块连接；基准静力水准仪设置在空间结构的固定基准点上，测量静力水准仪设置在空间结构的顶端，基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道连通。
基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道内设置的水或油连通。所有的测量静力水准仪皆设置在同一高度。数据处理模块为PC机。
采用上述设备的测量方法为：
1.根据试验要求选定测试点及基准点。
2.将管道沿各测试点布好。
3.将各静力水准仪固定至相应测试点及基准点，并调整各测量静力水准仪的相对高度(最好是在同一水平线上)。
4.通过管道将所有静力水准仪连通。
5.任取一个静力水准仪作为输液口，通过静力水准仪上的排气孔向静力水准仪的容器内灌入纯净水。(注意：只能取一个输液口，否则连通管内的空气无法排尽)
6.连接好各静力水准仪的电源线。
7.在上述各步检测、调试无误后，即可长期运行监测。

Claims (4)

1.一种空间结构竖向变形测量装置，其特征在于，包括基准静力水准仪、测量静力水准仪、数据处理模块，基准静力水准仪、测量静力水准仪分别与数据处理模块连接；基准静力水准仪设置在空间结构的固定基准点上，测量静力水准仪设置在空间结构的顶端，基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道连通。
2.根据权利要求1所述的空间结构竖向变形测量装置，其特征在于，基准静力水准仪与测量静力水准仪之间通过管道内设置的水或油连通。
3.根据权利要求2所述的，其特征在于，所有的测量静力水准仪皆设置在同一高度。
4.根据权利要求1或3所述的空间结构竖向变形测量装置，其特征在于，数据处理模块为PC机。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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