安全监测技术在某三大型构筑物工程中的应用.doc
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1、 毕 业 论 文 题 目:安全监测技术在某大型构筑物工程中的 应用 学 院: 市政与环境工程学院 专 业: 安全工程 姓 名: 曲闯 学 号: 02309148 指导老师: 韦连喜 完成时间: 2013年5月25日 河南城建学院本科毕业论文 摘要安全监测技术在某大型构筑物工程中的应用摘要:大型构筑物变形监测是保证工程质量和安全的重要手段,并已成为工程建设和管理工作中极其重要的组成部分。不断出现的新结构、新技术、新工艺,对大型构筑物变形监测的精度、数据采集的时间间隔等都提出了更高的要求,不仅需要监测其外部变形还要监测其内部变形和受力状况1。在国内已有运用GPS技术、全站仪、水准仪等仪器设备进行大
2、型构筑物变形监测的案例。与国外比较而言,监测手段相对落后,实时、自动化采集监测信息尚未普及。研究运用先进仪器设备进行大型构筑物变形监测数据采集的自动化、高精度和智能化,解决实践中出现的一些新的技术问题,具有重要的现实意义。本文结合平顶山白龟山水库泄洪闸站监测和控制实践,对静力水准仪、土压力计等运用于大型构筑物变形监测中的一些关键技术进行了研究。首先,研究了静力水准仪等先进测量仪器在大型构筑物变形监测中的应用情况,针对一些具体技术问题,得出一些有益结论,为使用高精度、智能化的先进仪器设备进行大型构筑物变形监测积累了一定经验2。其次,总结了在本工程监测中土压力计安装测试的实践经验,从全程测试的分析
3、结果看,符合现场实际情况。最后,通过监测实践,解决了变形监测中一些技术问题,同时也说明了高精度、智能仪器设备应用于大型构筑物变形监测的前景广阔,应用价值高3。本文的研究工作,为深入开展大型构筑物变形监测技术研究提供参考。关键词:安全监测,大型构筑物,土压力计,静力水准仪,全站仪Safety monitoring technology in a large engineering structuresAbstract: Deformation monitoring is an important measure for huge building to ensure their quality
4、and security, and as an important part in the construction and management system. The new structure, new technique, new material appeared continuously, it puts forward the higher request towards deformation monitoring and control of huge building, not only need to monitor its outer deformation but a
5、lso need to monitor its inside deformation and stress state. In domestic, there are cases that apply GPS, total station and leveler on the deformation monitoring of huge building. Compare with abroad, the means of the deformation monitoring is backward, the level of automation is low. Therefore, stu
6、dy deeply to apply high accuracy and intelligent advance instruments, solve new technique problem in practice, and set up consummate deformation monitoring system is very important.This paper associates the practice of construction monitoring and control of Baiguishan reservoir sluice station of Pin
7、gdingshan, carrying on a research to the key technology problem of deformation monitoring of huge building by applying static water level, earth pressure; vibrating wire sensor. In the first, it takes research on static water level in deformation monitoring, several experiment items for some concret
8、e technique problems are designed, and some useful conclusions are obtained. It accumulates experience for deformation monitoring of huge building by applying high accuracy and intelligent advance instruments. Secondly, practical experience in install and test vibrating wire sensors is summed up. Th
9、e method of data process is explored and putted into practice. It provides reference to the further analogous work. In the end, through practice of construction monitoring&control of Baiguishan reservoir sluice station of Pingdingshan, some technique problems in deformation monitoring is resolved, a
10、lso explained that the high accuracy and intelligent instruments apply in deformation monitoring is broad prospects.We hope this paper will become the bases of the further research in the field.Key words: safety monitoring, major structures, earth pressure, static water level, Total StationII河南城建学院本
11、科毕业论文 目录目 录第一章 绪论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 课题的来源及主要研究内容4第二章 安全监测技术52.1 安全监测的目的52.2 安全监测的对象和内容52.3 安全监测的方法62.3.1 大地测量方法62.3.2 摄影测量方法72.3.3 物理学传感器方法72.3.4 GPS技术72.4 本章小结9第三章 安全监测仪器103.1 全站仪103.1.1 概述103.1.2全站仪的操作与使用103.2 土压力计113.3 孔隙水压力计123.4 静力水准仪123.5 本章小结13第四章 工程安全监测系统的设置144.1 安全监测系统设置的必要性144.
12、2 安全监测系统的设置原则144.2.1 可靠性原则144.2.2 多层次监测原则144.2.3 重点监测关键区的原则144.2.4 方便实用原则144.2.5 经济合理原则154.3 监测内容信息的分类154.3.1 土层孔隙水压力变化的测试154.3.2 地下水位动态监测154.3.3 肉眼巡视与裂缝观测154.4 本章小结15第五章 安全自动监测系统应用165.1 工程概况165.2 监测内容及测点布置165.2.1 监测内容165.2.2 测点布置165.3 安全自动监测系统的结构组成175.3.1 系统软件功能选择185.3.2 在线监测(数据采集)功能185.3.3 数据管理功能1
13、95.3.4 报表制作功能195.3.5 系统管理功能195.4 本章小结19结论21参考文献23致谢24IV河南城建学院本科毕业论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1 研究背景近些年来,在工程领域,随着经济建设的飞速发展,各种大型重点建设项目及技术复杂的新型工程不断出现。虽然人们可以精心设计、精心施工,确保工程质量和提高工程的安全度,将失事概率减低到最小程度。但是,目前人们对各类工程所需的地质条件、水文情况、自然环境因素影响的客观规律在认识上还有一定的局限性,尤其是在某些不利地质条件下进行设计与施工,这些都使工程建设的各环节包含着一定的风险因素,其工作性态和安全状况随时都在变化。况且,一些新技
14、术、新工艺、新材料的应用和设计理论都处于研究探索阶段,单从理论计算分析上难以把握工程所处的实际状态。对大型构筑物变形实时监测除了及时掌握构筑物的工作性态,有多方面的必要性。第一,大量观测资料是构筑物工作性态的真实反映,可以验证设计参数与改进设计,对新技术、新工艺、新材料的应用情况进行客观评价;第二,可以判断构筑物运行是否处于持续正常状态,对不安全迹象和险情进行诊断并采取措施予以加固;第三,利用长期积累的观测资料掌握变形的变化规律,对构筑物的未来性态做出及时有效的预报,如果对工程的环境监测与险情预报到位、准确且及时,往往可以防止重大事故的发生。因此,对大型构筑物外部变形和内部变形的研究已成为工程
15、安全监测和安全管理工作中极其重要的组成部分4。安全监测就是通过观测仪器和设备,以及时取得反映工程性态变化以及环境对工程作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计工程的安全程度,以便及时采取措施,设法保证工程安全运行。1954年建成的坝高66.5m的法国马尔巴塞双曲拱坝,蓄水后,左坝肩部分产生了不均匀变形和滑动,由于没有必要的安全监测设施,故在管理人员没有丝毫的觉察下,于1959年12月2口突然溃决,短短45分钟,使下游8km处的一兵营500名士兵几乎全部丧生,距坝l0km的一城镇变成废墟,直接经济损失达6800多万美元。在大型桥梁的建设工程中,也不乏桥毁人亡的重大事故。从事故发生的
16、原因来看,主要是施工、设计或材料等方面出现的问题造成的;从事故发生的时间来看,有些发生在施工过程中,有些发生在桥梁建成以后的使用期间。其中有些事故,如果能够在施工过程当中对某些关键控制部位实施同期监测,那么就完全有可能将事故的发生消灭在萌芽状态。也有部分已建成的桥梁因施工监测和控制不力,成桥运营一段时间后,主梁线形呈波浪形或梁体出现裂纹,不但影响行车舒适,也留下外观缺陷,有些桥梁需要投入巨资加固维修,有些桥梁提早报废。张石高速公路某连拱隧道为双向四车道双连拱隧道,地质条件差,地下水丰富,为此,在施工过程中对隧道变形进行了全过程的现场监测,并及时反馈到设计施工中去,指导施工,并针对隧道变形情况提
17、出了相应的工程措施,确保工程质量和安全。上述正反两方面的工程实例充分表明,对大型构筑物进行实时监测,将起到耳目的重要作用,是保证工程质量和安全的重要手段。因而,变形监测研究在国内外受到了广泛的重视。1.2 国内外研究现状及发展趋势国外,在大型构筑物变形监测和控制技术方面的研究和应用起步较早,众多发达国家已将变形监测和控制纳入常规施工管理工作中,监测方法已从人工测量转向自动监测,并已形成了较完善的监测和控制系统。即便如此,国外对大型构筑物变形监测和控制技术的研究还在继续,这是由于影响大型构筑物变形的因素多而复杂,不断出现的新结构、新技术、新工艺的大型构筑物也对变形监测和控制提出了更高的要求5。我
18、国对大型构筑物变形监测技术研究始80年代,最早是应用于大坝工程安全监测,之后在大跨度桥梁工程、长大隧道、高边坡及深基坑等公路大型构筑物变形监测中展开研究探讨。在20世纪80年代,变形监测主要是采用常规地面测量技术和某些特殊测量手段。常规地面测量,是采用经纬仪、水准仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值。其优点: 能够提供变形体整体的变形状态; 适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的监测环境; 可以提供绝对变形信息但外业工作量大,布点受地形条件影响,不易实现自动化监测。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量,它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点,
19、但通常只提供局部的和相对的变形信息。近10年来,近景摄影测量在隧道、桥梁、大坝、滑坡及高层建筑变形监测等方面得到了广泛应用,其监测精度可达到mm级。近景摄影测量可在瞬间精确记录下被摄物体的信息及点位关系;可用于规则、不规则或不可接触物体的变形监测;像片上的信息丰富、客观而又可长期保存,有利于进行变形的对比分析;监测工作简便、快速、安全。近几年发展起来的数字摄影测量技术,也在建筑物及滑坡等变形监测中得到了成功的应用并显示出良好的应用前景。GPS全球定位系统的应用给安全监测技术带来了一场深刻的革命。据资料介绍,国外从20世纪80年代开始用GPS进行变形监测。近年来,我国在利用GPS进行滑坡变形、大
20、坝变形、矿区地面沉陷和地壳形变监测等方面,做了大量的研究工作。GPS变形监测主要有如下优点: 精度较高,在基线长度大于l0km时,其相对精度可达到10-610-7,明显优于传统大地测量监测技术; 监测不受天气条件限制,可以进行全天候监测; 监测、记录、计算全自动完成,确保了监测成果的客观性及可靠性,同时大大减小了监测人员的劳动强度; 监测点之间不需通视,选点不受地形条件限制; 监测点的三维坐标可以同时测定; 其建网费用约为常规大地测量技术建网费用的1/61/3。全站仪、近景摄影测量、GPS定位技术可直接测量大型构筑物的外部变形,其内部变形测量的研究,在国内,目前处于初级阶段。徐友仁等在吸收目前
21、国内外传感器及自动化监测技术的基础上,有针对性地研制开发了精度高、稳定性较好的自动化监测仪器和设备,主要成果有光纤传感监测技术、地震CT技术等。钢筋混凝土结构的应力监测采用的元件趋向于稳定性好、数字化的智能弦式数码应变计,温度修正效果明显,特别适合长期观测。一般是埋入式混凝土应变计和钢筋计,配备综合测试仪可显示应变值、温度值。但目前实践中应用的效果并不理想,从很多公开发表的论文总结的结果看,很多案例都对应力测试的准确性提出质疑,测试得到的应力值往往大大高于理论计算值,应力不超限就不大引起人们的注意,实际上应力“过于安全”也是有问题的,出现此类现象的原因主要是:监测数据的后处理模型不当,对于应变
22、计所测数据的处理模型研究成果很少,陈常松等指出这个问题值得进一步探讨;测试元件的设置位置、技术要求不到位;测试元件本身的质量问题,不同研发、生产厂家,产品结构、技术要求、试验方法、检验规则不同,没有统一标准。新式的监测仪器无疑推动工程监控的进步,但随着新产品的应用,在实践中出现了一些新的、有待完善的技术问题,解决这些技术问题以及其实现的效果是变形监测者和产品研发者都应密切关注的方面,有必要做进一步探讨。随看科学技术的进步和对大型构筑物变形监侧要求的不断提高,变形监侧仪器、技术和方法的研发也在不断地发展。在国内已有运用GPS、全站仪、水准仪等仪器设备进行大型构筑物变形监测的案例。与国外比较而言,
23、我国监测手段相对落后,实时、自动化采集监测信息尚未普及,。随着高精度智能型全站仪、静力水准仪等高精度、智能化测量仪器的出现,为高效、精确地进行大型构筑物变形监测提供了很好的硬件平台,同时为解决大型构筑物变形监测要求精度高、测量条件差的难题提供支持,但这些新型仪器在大型构筑物变形监测中的应用效果如何,又会产生一些什么样的新问题,如何解决这些问题,类似的探讨比较少。研究运用先进仪器设备进行大型构筑物变形监测数据采集的自动化、高精度和智能化,解决实践中出现的一些新的技术问题,依据现场采集的监测信息对大型构筑物的安全性及时作出预报,具有重要的现实意义。1.3 课题的来源及主要研究内容本论文依托平顶山水
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- 安全 监测 技术 大型 构筑物 工程 中的 应用
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