大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架撓度變形監(jiān)測(cè)方法

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1、鐵道建筑96RailwayEngineeringDecember,2006文章編號(hào):100321995(2006)1220096203大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架撓度變形監(jiān)測(cè)方法李錦城(廣東工業(yè)大學(xué)建設(shè)學(xué)院,廣州510000)摘要:介紹一種通過(guò)測(cè)量視線(xiàn)與水平視線(xiàn)高差的方法,精確測(cè)定大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架撓度變形。在監(jiān)測(cè)過(guò)程中采取一定的措施,使全站儀的測(cè)角精度≮2s時(shí),變形點(diǎn)的高差測(cè)量精度能達(dá)到二等水準(zhǔn)測(cè)量精度,能滿(mǎn)足《建筑物變形測(cè)量規(guī)范》中撓度變形監(jiān)測(cè)的精度要求。關(guān)鍵詞:屋蓋桁架撓度變形觀測(cè)精度+中圖分類(lèi)號(hào):TU19816文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B現(xiàn)代大跨度場(chǎng)館的

2、屋蓋設(shè)計(jì)中,大都采用鋼結(jié)構(gòu)桁架,由于跨度大,鋼結(jié)構(gòu)桁架將會(huì)產(chǎn)生不容忽視的撓度變形。因此,鋼結(jié)構(gòu)桁架在安裝及使用過(guò)程中,須及時(shí)監(jiān)測(cè)其撓度的變化情況,分析鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性,以便及早發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,及時(shí)采取有效補(bǔ)救措施,避免事故的發(fā)生。由于大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)的特殊性,用二等水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定其撓度,往往難以實(shí)現(xiàn),有的只好貼反射片。但反射片對(duì)油漆防銹施工有一定影響,還可能引起銹蝕,業(yè)主往往不同意貼反射片監(jiān)測(cè)的方法。本文通過(guò)工程實(shí)例,介紹一種通過(guò)測(cè)量視線(xiàn)與水平視線(xiàn)間的高差,精確測(cè)定大跨度鋼結(jié)構(gòu)桁架撓度變化的方法。實(shí)際應(yīng)用和理論分析證明,該方法能達(dá)到

3、二等水準(zhǔn)測(cè)量精度,能滿(mǎn)足《建筑物變形測(cè)量規(guī)范》中撓度變形監(jiān)測(cè)的精度要求。圖1屋蓋桁架平面及測(cè)量點(diǎn)位示意圖1工程概況體育館屋蓋桁架撓度變形觀測(cè)的主要基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能布設(shè)于穩(wěn)定、相互通視且便于監(jiān)測(cè)之處。根據(jù)現(xiàn)某大學(xué)體育中心體育館屋蓋采用雙向正交平面桁場(chǎng)實(shí)際情況將6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在較穩(wěn)固的兩側(cè)看臺(tái)的鋼架。工程按照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范、規(guī)程、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行筋混凝土結(jié)構(gòu)物上(圖1的JZ1～JZ6點(diǎn)),使其構(gòu)成基設(shè)計(jì)和施工。體育館屋蓋耐火等級(jí)為一級(jí),采用薄型準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)網(wǎng)。如果看臺(tái)結(jié)構(gòu)物整體均勻下沉,對(duì)于撓防火涂料,耐火極限為210h。工程抗震措施采用設(shè)防度變形

4、觀測(cè)來(lái)講不會(huì)產(chǎn)生影響。但是,若基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)烈度為6度,設(shè)計(jì)基本地震加速度為0105g;基本風(fēng)壓2生不均勻沉降,基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于變形點(diǎn)的高差將發(fā)生變w0=0155kmPm,地面粗糙度為B類(lèi);體育館屋蓋上弦22化。因此,在每次撓度變形觀測(cè)前,先對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行精恒載110kNPm,活荷載015kNPm,下弦恒載為0122密水準(zhǔn)測(cè)量,通過(guò)平差求得各基準(zhǔn)點(diǎn)的高程,以便利用kNPm。屋蓋雙向正交平面桁架跨度尺寸6611m×這些基準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)得各變形點(diǎn)撓度的變形值。6611m,見(jiàn)圖1。依據(jù)設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)要求及《網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)采用直徑約1cm,長(zhǎng)約10cm的不銹

5、鋼條計(jì)與施工規(guī)程》(JGJ7—91)要求,應(yīng)對(duì)體育館鋼屋架進(jìn)行撓度變形監(jiān)測(cè),測(cè)點(diǎn)布設(shè)見(jiàn)圖1。且頂部刻有十字,沖擊鉆打孔后用環(huán)氧樹(shù)脂粘合于看臺(tái)上,確保其穩(wěn)固。2撓度變形監(jiān)測(cè)及精度分析212觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)根據(jù)設(shè)計(jì)要求,在體育館屋蓋桁架3×C軸、4×E211基準(zhǔn)控制網(wǎng)布設(shè)軸、5×D軸、6×F軸下弦交點(diǎn)處(屋蓋桁架底部梁2006年第12期大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋架撓度變形監(jiān)測(cè)方法97上),布設(shè)4個(gè)撓度變形觀測(cè)點(diǎn)(如圖1中的1、2、3、42)基準(zhǔn)控制網(wǎng)測(cè)量每次撓度變形觀測(cè)前,先對(duì)點(diǎn))。基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行精密水準(zhǔn)測(cè)量,再用高精度全站儀測(cè)量各變形觀測(cè)點(diǎn)采用自制的邊長(zhǎng)14

6、11cm的正方形鋼基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)和兩點(diǎn)之間的距離、高差,經(jīng)平差后得出板,沿對(duì)角線(xiàn)兩邊噴黑與白的油漆,使黑白分界線(xiàn)垂直各點(diǎn)的高程和距離,確定基準(zhǔn)點(diǎn)的基本參數(shù)后,再進(jìn)行地面焊接在梁上,讓每邊的三角形頂點(diǎn)(a、b、c)在上撓度變形觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。每次用全站儀觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)高下方向的垂直距離為10cm(見(jiàn)圖2)。差變化,再用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行校核測(cè)量,檢驗(yàn)全站儀精度的變化及氣象條件的改變對(duì)全站儀高差測(cè)量精度的影響,求出可能的修正值,確保全站儀高差測(cè)量的精度要求。3)撓度變形觀測(cè)的方法首次觀測(cè)時(shí),在變形點(diǎn)上精確安置反射鏡,在基準(zhǔn)點(diǎn)上用全站儀測(cè)定每一變形觀測(cè)

7、點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差和水平距離,經(jīng)平差解圖2變形觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志圖算出各點(diǎn)的高程和相對(duì)于各基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離,作為213測(cè)量方法以后每次變形觀測(cè)比較的依據(jù),以后要定期進(jìn)行檢測(cè)。1)測(cè)量精度要求《建筑物變形測(cè)量規(guī)范》中要求這種觀測(cè)精度要求較高,規(guī)范要求必須連續(xù)進(jìn)行兩次變形點(diǎn)單程高差觀測(cè)中誤差mh=±017mm。觀測(cè),互差小于限差時(shí)取其平均值作為最后結(jié)果。圖3撓度變形觀測(cè)方法示意圖撓度變形觀測(cè)時(shí),在一基準(zhǔn)點(diǎn)上安置全站儀,精確(2)式中αj為測(cè)站點(diǎn)到變形點(diǎn)j的視線(xiàn)與水平線(xiàn)之間對(duì)中,嚴(yán)格整平,在另一基準(zhǔn)點(diǎn)上安置帶有對(duì)中桿的三的豎直角,其他符號(hào)與(1)

8、式含義相同。此時(shí),變形點(diǎn)腳架和反射棱鏡,精確對(duì)中和整平。首先觀測(cè)測(cè)站點(diǎn)相對(duì)于鏡站點(diǎn)的高差為(基準(zhǔn)點(diǎn))到鏡站點(diǎn)i(基準(zhǔn)點(diǎn))的斜距Si及豎直角αiΔhij=Δhj-Δhi=(見(jiàn)圖3),可按(1)式計(jì)算出鏡站水平視線(xiàn)相對(duì)于鏡站