随着社会的不断发展,我国陆续兴建了大量的水利工程设施、工业与交通设施及一些高大建筑物。这些设施在使用与运营过程中都会产生变形,如建筑物基础下沉、倾斜,建筑物墙体及其构件挠曲就是变形的表现形式。变形或多或少、或大或小都是存在的,当变形超过一定的限度就会影响建筑物的正常工作,严重的甚至危害到人们的生命财产安全。因此,了解变形,并研究变形产生的原因、特征及其随空间与时间的变化规律,及时预测、预报,避免或尽可能减小损失,是变形观测的主要任务。
在变形观测中,了解其产生的原因非常重要。建筑物产生变形的原因较多,一般来说,主要由两个方面原因引起:一是自然条件及其变化,即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等,如地下水的升降、地下开采及地震等;二是与建筑物自身相联系的,即建筑物本身的荷重,建筑物的结构形式及力荷载的作用,如风力和机械振动等的影响。此外,由于勘测、设计、施工以及运营管理工作做的不合理,也会引起建筑物产生额外的变形。
所有变形的原因都是相互联系的。当变形超过一定限度时就会产生危害,那么就必须通过变形观测的手段了解其变形。在变形影响范围外设置稳定的测量基准点,在变形体上设置被观测的测量标志(变形观测点),从基准点出发,定期地测量观测点相对于基准点的变化量,从历次观测结果比较中了解变形随时间的发展情况,这个过程就称为变形观测。
变形可分为变形体自身和内部的伸缩、错动、弯曲和扭动变形,以及变形体的整体平移、转动、升降和倾斜变形四种。
工程建筑的变形按类型又可以分为静态变形和动态变形。静态变形是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形值,也就是说,它只是时间的函数;动态变形是指在外力作用下而产生的变形,它以外力为函数,其观测结果是表示建筑物在某个时刻的瞬时变形。本文所述的工程建筑物的变形均属于静态变形。静态变形观测的任务,是周期性地对观测点进行重复观测,求得两个观测周期间的变化量。
变形观测的目的主要为以下几个方面。(www.xing528.com)
(1)监测建筑物施工和运营期间的稳定性,测定变形数值。
(2)根据已测出的位移数据,分析变形的原因,总结出变形规律,预告建筑物未来的变形趋势。
(3)校核建筑物设计中各种基本假设和计算结果的正确性,及时发现和弥补设计与施工中尚未考虑周到的问题,采取有效措施预防建筑物发生事故,从而延长建筑物的使用期限。
(4)通过实测,为今后同类建筑物的设计与施工积累技术资料,提高设计与施工的水平。
不同观测对象变形观测的目的和内容也不同。虽然工程建筑物的变形观测在我国还是一门比较年轻的学科,但也积累了许多成功的经验并研究出了实用的理论。这些经验和理论在国民经济建设中起到愈来愈重要的作用。
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