【正文】 形，并分析這些因素影響下的振動規(guī)律和頻率特性，驗(yàn)證懸索橋的設(shè)計(jì)參數(shù)和設(shè)計(jì)理論，為進(jìn)一步研究懸索橋的安全特性規(guī)律提供了條件，這項(xiàng)技術(shù)可推廣用于大型構(gòu)筑物的安全監(jiān)測。用 GPS 同時(shí)測定三維坐標(biāo)的方法將測繪定位技術(shù)從陸地和近海擴(kuò)展到整個(gè)海洋和外層空間，從靜態(tài)擴(kuò)展到動態(tài)，從單點(diǎn)定位擴(kuò)展到局部與廣域差分，從事后處理擴(kuò)展到實(shí)時(shí)（準(zhǔn)實(shí)時(shí)）定位與導(dǎo)航，絕對和相對精度擴(kuò)展到米級、厘米級乃至毫米級，從而大大拓寬了它的應(yīng)用范圍和在各行各業(yè)中的作用。攝影測量方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，如：可于 同一時(shí)刻對建（構(gòu)）筑物和對象（的很大范圍進(jìn)行觀測，并可測定任意數(shù)量的點(diǎn)，其中包括不能直接測量的點(diǎn)，外業(yè)工作量少，效率高；能夠?qū)⒂^測得到的全部資料貯存，并可隨時(shí)恢復(fù)其空間模型；而且對觀測快速變形具有其他方法所不可及的優(yōu)點(diǎn)。 在工程和局部性變形監(jiān)測方面，地面常規(guī)測量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段， 以及以 GPS 為主的空間定位技術(shù)等均得到了較好的應(yīng)用。變形監(jiān)測的周期常隨單位時(shí)間內(nèi)變形量的大小而定。 安全監(jiān)測的對象和內(nèi)容 安全監(jiān)測對象是多種多樣的，大致可概括為三類：地表變形、工程建（構(gòu)）筑物變形和大型精密設(shè)施的變形。其中對重要建（構(gòu)）筑物在各種應(yīng)力作用下的變形監(jiān)測是判別結(jié)構(gòu)是否安全的重要手段，其成果也是驗(yàn)證設(shè)計(jì)理論和檢驗(yàn)工程質(zhì)量的重要資料。 本工程監(jiān)測中配備了土壓力計(jì)、靜力水準(zhǔn)儀等測量設(shè)備，為探討一些技術(shù)問題提供良好的硬件支持。但目前實(shí)踐中應(yīng)用的效果并不理想，從很多公開發(fā)表的論文總結(jié)的結(jié)果看，很多案例都對應(yīng)力測試的準(zhǔn)確性提出質(zhì)疑，測試得到的應(yīng)力值往往大大高于理論計(jì)算值，應(yīng)力不超限就不大引起人們的注意，實(shí)際上應(yīng)力“過于安全”也是有問題的，出現(xiàn)此類現(xiàn)象的原因主要是：監(jiān)測數(shù)據(jù)的后處理模型不當(dāng)，對于應(yīng)變計(jì)所測數(shù)據(jù)的處理模型研究成果很少，陳常松等指出這個(gè)問題值得進(jìn)一步探討；測試元件的設(shè)置位置、技術(shù)要求不到位；測試元件本身的質(zhì)量問題，不同研發(fā)、 生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則不同，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 GPS 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用給安全監(jiān)測技術(shù)帶來了一場深刻的革命。 我國對大型構(gòu) 筑物變形監(jiān)測技術(shù)研究始 80 年代，最早是應(yīng)用于大壩工程安全監(jiān)測，之后在大跨度橋梁工程、長大隧道、高邊坡及深基坑等公路大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測中展開研究探討。從事故發(fā)生的原因來看，主要是施工、設(shè)計(jì)或材料等方面出現(xiàn)的問題造成的；從事故發(fā)生的時(shí)間來看，有些發(fā)生在施工過程中，有些發(fā)生在橋梁建成以后的使用期間。況且，一些新技術(shù)、新工藝、新材料的應(yīng)用和設(shè)計(jì)理論都處于研究探索階段，單從理論計(jì)算分析上難以把握工程所處的實(shí)際狀態(tài)。其次，總結(jié)了 在本工程監(jiān)測中土壓力計(jì)安裝測試的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，從全程測試的分析結(jié)果看，符合現(xiàn)場實(shí)際情況。 畢 業(yè) 論 文 題 目： 安全監(jiān)測技術(shù)在某大型構(gòu)筑物工程中的 應(yīng)用 學(xué) 院： 市政與環(huán)境工程學(xué)院 專 業(yè)： 安全工程 姓 名： 曲闖 學(xué) 號： 02309148 指導(dǎo)老師： 韋連喜 完成時(shí)間： 20xx 年 5 月 25 日 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 摘要 I 安全監(jiān)測技術(shù)在某大型構(gòu)筑物工程中的應(yīng)用 摘要： 大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測是保證工程質(zhì)量和安全的重要手段，并已成為工程建設(shè)和管理工作中極其重要的組成部分。最后，通過監(jiān)測實(shí)踐，解決了變形監(jiān)測中一些技術(shù)問題，同時(shí)也說明了高精度、智能儀器設(shè)備應(yīng)用于大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測的前景廣闊，應(yīng)用價(jià)值高 [3]。對大型構(gòu)筑物變形實(shí)時(shí)監(jiān)測除了及時(shí)掌握構(gòu)筑物的工作性態(tài)，有多方面的必要性。其中有些事故，如果能夠在施工過程當(dāng)中對某些關(guān)鍵控制部位實(shí)施同期 監(jiān)測，那么就完全有可能將事故的發(fā)生消滅在萌芽狀態(tài)。 在 20 世紀(jì) 80 年代，變形監(jiān)測主要是采用常規(guī)地面測量技術(shù)和某些特殊測量手段。據(jù)資料介紹，國外從 20 世紀(jì) 80 年代開始用 GPS 進(jìn)行變形監(jiān)測。新式的監(jiān)測儀器無疑推動工程監(jiān)控的進(jìn)步，但隨著新產(chǎn)品的應(yīng)用，在實(shí)踐中出現(xiàn)了一些新的、有待完善的技術(shù)問題，解決這些技術(shù)問題以及其實(shí)現(xiàn)的效果是變形監(jiān)測者和產(chǎn)品研發(fā)者都應(yīng)密切關(guān)注的方面，有必要做進(jìn)一步探討。 本文研究的內(nèi)容： ① 系 統(tǒng)研究了安全監(jiān)測技術(shù)在 構(gòu)筑物工程中 的應(yīng)用問題 。由于工程測量學(xué)是研究工程建設(shè)在勘測、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測量工作的學(xué)科，因而在工程領(lǐng)域，也常把變形測量作為工程測量的一個(gè)重要組成部分 [6]。地表變形，可以是自然原因產(chǎn)生，即板塊運(yùn)動、地球內(nèi)部巖漿活動等，也可能是人工的原因。當(dāng)變形量較大時(shí)，測量周期宜短；而當(dāng)變形量減小，工程建（構(gòu)）筑物趨向穩(wěn)定時(shí)，測量周期則可相應(yīng)放長。 根據(jù)對象的不同，變形和沉降測量方法大體上可分為下列幾類。 攝影測量作為一種遙感式數(shù)據(jù)采集方法，雖然具有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中也受到一些條件限制。 河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第二章 安全監(jiān)測技術(shù) 8 GPS 系統(tǒng)包括三大部分：空間部分（ GPS 衛(wèi)星星 座）、地面控制部分（地面監(jiān)控系統(tǒng)）和用戶設(shè)備部分（ GPS 信號接收機(jī)以及 GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包）。但應(yīng)該看到，實(shí)時(shí)動態(tài)地精確測量一個(gè)運(yùn)動物體的三維坐標(biāo)，仍然是一個(gè)需深入研究的難題。 本章小結(jié) 本章介紹了安全監(jiān)測目的、對象、內(nèi)容以及常見的安全監(jiān)測的方法，對安全監(jiān)測的必要性和相關(guān)技術(shù)做了簡單的介紹。由于只需一次安置，儀器便可以完成測站上所有的測量工作，故被稱為“全站儀”。 3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo) B，此時(shí)顯示的水平度盤讀數(shù)即為兩方向間的水平夾角。 2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤讀數(shù)為其方位角。振弦式土壓力計(jì)具有智能識別功能 。安裝前，先在選定的位置鉆孔到所需測的深度，再將用砂網(wǎng)、中砂裹好的壓力計(jì)放到測點(diǎn)位置，然后在孔里注入中砂，以高出孔隙水壓力計(jì)位置 ~，最后在孔里埋入粘土 （ 一般是成品干燥粘土球 ） ， 即可將孔隙封堵好。因此，監(jiān)測點(diǎn)必須牢固，標(biāo)志醒目，并要求施工單位給予密切配合、確保測點(diǎn)在監(jiān)測階段不遭破壞；另外，這些儀器大多數(shù)都屬于傳感器之類，生產(chǎn)廠家生產(chǎn)時(shí)雖然已經(jīng)給精確度（靈敏度），但使用時(shí)，由于各種外界因素影響，初 始值并不為零，所以安裝前后都應(yīng)量測傳感器的初始值（零飄值）。為了確保其可靠，必須做到第一，系統(tǒng)需采取可靠的設(shè)備。因此 ，應(yīng)將易出問題而且一旦出題就將帶來很大損失的部分，列為關(guān)鍵區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，并盡早實(shí)施。 肉眼巡視與裂縫觀測 經(jīng)驗(yàn)表明，由有經(jīng)驗(yàn)的工程師每 天 進(jìn)行的肉眼巡視工作有著重要意義。 本章小結(jié) 在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)工程施工引起的應(yīng)力場、位移場分布情況分清重點(diǎn)與一般，抓住關(guān)鍵部位，做到重點(diǎn)量測項(xiàng)目配套，強(qiáng)調(diào)量測數(shù)據(jù)與施工工 況的具體施工參數(shù)配套，以形成有效的監(jiān)測系統(tǒng)。翼墻等次要位置則設(shè)置常規(guī)的人工觀測點(diǎn)。 ④ 墻后地下水位監(jiān)測點(diǎn)布置 在閘站左右岸翼墻后土體中，各鉆孔埋設(shè) 4 只滲壓計(jì)，實(shí)現(xiàn)墻后地下水位自動化監(jiān)測。 泵站 DAU20xx 數(shù)據(jù)采集單元包 1 只 NDA1303 數(shù)據(jù)采集模塊和 1只 NDA1104 數(shù)據(jù)采集模塊， NDA1303 為差動電容式數(shù)據(jù)采集智能模塊，接入所有 8 只電容式靜力水準(zhǔn)儀， NDA1104 為差動電阻式數(shù)據(jù)采集智能模塊，接入泵站側(cè)土壓力計(jì)、滲壓計(jì)和水位計(jì)。 DSIMS 安全監(jiān)控管理系統(tǒng)具有在線監(jiān)測、離線分析、報(bào)表制作、圖形制作、測值預(yù)報(bào)、數(shù)據(jù)管理、文檔管理、系統(tǒng)管理、遠(yuǎn)程服務(wù)等 9 方面的功能。 ③ 查詢測試功能。測值換算，是把中間結(jié)果轉(zhuǎn)換成最終結(jié)果，用于計(jì)算測點(diǎn)的絕對物理量。 自動安全監(jiān)測系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)連續(xù)的得到觀測數(shù)據(jù)，克服了人工觀測周期長、費(fèi)用大的缺陷。 白龜山水庫 閘站 構(gòu) 筑物的觀測，在設(shè)計(jì)時(shí)只考慮設(shè)置了人工觀測的沉降點(diǎn)，安全自動監(jiān)測系統(tǒng)是工程建設(shè)中后增加的項(xiàng)目，在土建設(shè)計(jì)和管線的布置、預(yù)埋方面未進(jìn)行統(tǒng)一的考慮，施工中一些測量點(diǎn)的布置和管線走向受到一定的影響。本篇論文完成之際，我學(xué)習(xí)到了很多知識。隨著科技的發(fā)展，新的安全監(jiān)測儀器會不段出現(xiàn)。對于不同的工程，應(yīng)有所側(cè)重，針對工程的具體特點(diǎn)，選取恰當(dāng)?shù)膬x器和設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測。 在安全監(jiān)測技術(shù)和儀器設(shè)備方面，甚至是安全理論方面，我國可能要落后于發(fā)達(dá)國家。經(jīng)過計(jì)算分析可以及時(shí)得到觀測點(diǎn)的數(shù)據(jù)變化曲線和報(bào)表，提高了工程觀測的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和科學(xué)性。而底板下的地基反力、壓力和翼墻后地下水位監(jiān)測，傳統(tǒng)的人工觀測較難做到，其可靠性也不高。測值維護(hù)是對側(cè)點(diǎn)值的一些操作，包括數(shù)據(jù)的入庫、查詢、修改和增刪等。監(jiān)控主機(jī)可對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集單元 DAU的功能進(jìn)行測試，包括采集及存貯、電源管理、時(shí)鐘管理、掉電保護(hù)、參數(shù)修改、自診斷、數(shù)據(jù)通信等功能。 DSIMS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖 。 DAU20xx 數(shù)據(jù)采集單元用雙絞線通過 NDA3100 通信轉(zhuǎn)換器與監(jiān)控計(jì)算機(jī)的COM 口相聯(lián)， NDA3100 具有較好的防雷功能，可保護(hù)監(jiān)控計(jì)算機(jī) 不受雷害。 安全自動監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成 白龜山 水利樞紐安全自動監(jiān)測系統(tǒng)由前端傳感器（土壓 力計(jì)、滲壓計(jì)和靜力水準(zhǔn)儀）、數(shù)據(jù)采集和防雷通信單元及監(jiān)控計(jì)算機(jī)組成。 在節(jié)制閘順?biāo)鞣较蛑休S線位置底板下布置 3 只土壓力計(jì)。 白龜山水庫泄洪閘站工程 采用閘站結(jié)合方式，灌注樁基礎(chǔ)，站身和閘室為兩塊底板。肉眼巡視包括用裂縫讀數(shù)顯 微鏡量測裂縫寬度和使用一般的度量衡手段。 經(jīng)濟(jì)合理原則 在工程的安全監(jiān)測時(shí)，在做到準(zhǔn)確高效的同時(shí)，盡量兼顧經(jīng)濟(jì)合理。 多層次監(jiān)測原則 多層次監(jiān)測原則的具體含義有 4 點(diǎn) ① 在監(jiān)測對象上以位移為主，但也考慮其它物理量監(jiān)測。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第 四 章 工程安全 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置 14 第 四 章 工程安全 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置 安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置的必要性 在工程中，由于地質(zhì)條件、荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其它因素的復(fù)雜影響，很難單純從理論上預(yù)測工程中可能遇到的問題，而且，理論預(yù)測值還不能全面而準(zhǔn)確地反映工程的各種變化 [10]。在使用中，多個(gè)靜力水準(zhǔn)儀的容器用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由磁致伸縮式傳感器測出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測出各測點(diǎn)的液位變化量。 當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物內(nèi)土應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，土壓力計(jì)感應(yīng)板同步感受應(yīng)力的變化，感應(yīng)板將會產(chǎn)生變形，變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率。 3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。 測距前須將棱鏡 常數(shù)輸入儀器中，儀器會自動對所測距離進(jìn)行改正。全站儀圖示見圖 。在實(shí)際的監(jiān)測項(xiàng)目中，充分結(jié)合各種監(jiān)測法的優(yōu)點(diǎn)，合理配置各種安全監(jiān)測儀器，會使安全監(jiān)測的效果更加明顯。由于受到各種條件的限制（穩(wěn)定的數(shù)據(jù)鏈路、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)以及昂貴的硬件設(shè)備等），目前的 GPS 系統(tǒng)一般為非實(shí)時(shí)的監(jiān)測系統(tǒng)，并且利用多歷元的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行解算和后處理。 GPS 作為一種新方法，由于其硬件和軟件的發(fā)展與完善，特別是高采樣率（目前有的已高達(dá) 20Hz） GPS 接收機(jī)的出現(xiàn)，在大型結(jié)構(gòu)物動態(tài)特性和變形監(jiān)測方面已表現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)越性。 攝影測量方法適用范圍包括如下幾個(gè)方面： ① 變形測量，包括房屋、橋梁、 井筒、井架、隧道及各種工業(yè)構(gòu)筑物和地下工程的變形測量； ② 文物考古中發(fā)掘現(xiàn)場測繪等； ③ 露天礦、隧道斷面驗(yàn)收測量，物料（如煤堆）體積測量，露天邊坡及取土場穩(wěn)態(tài)監(jiān)測； ④ 塌陷區(qū)測量。如地震監(jiān)測、邊坡監(jiān)測，也可用于大型構(gòu)筑物的測量，如水壩、碼頭等。通常是通過對被研究對象的不同離散時(shí)刻點(diǎn)進(jìn)行觀測，這時(shí)，把對象作靜態(tài)系統(tǒng)看待，然后由多個(gè)時(shí)刻的觀測結(jié)果，再來研究其運(yùn)動的動態(tài)過程。大型精密設(shè)施，如：粒子加速器等科學(xué)設(shè)施以及軍事設(shè)施中的各種設(shè)備、導(dǎo)軌等往往也是變形監(jiān)測的重要對象 [7]。因此，準(zhǔn)確地了解這種變形顯得越來越重要。 ③ 研究了幾種安全監(jiān)測技術(shù)。在國內(nèi)已有運(yùn)用 GPS、全站儀、水準(zhǔn)儀等儀器設(shè)備進(jìn)行大型構(gòu)筑物變形監(jiān)測的案例。 GPS 變形監(jiān)測主要有如下優(yōu)點(diǎn)：① 精度較高，在基線長度大于 l0km時(shí)，河南城建學(xué)院本科畢業(yè)論文 第一章 緒論 3 其相對精度可達(dá)到 106～ 107，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)大地測量監(jiān)測技術(shù)；② 監(jiān)測不受天氣條件限制，可以進(jìn)行全天候監(jiān)測；③ 監(jiān)測、記錄、計(jì)算全自動完成，確保了監(jiān)測成果的客觀性及可靠性，同時(shí)大大減小了監(jiān)測人員的勞 動強(qiáng)度；④ 監(jiān)測點(diǎn)之間不需通視，選點(diǎn)不受地形條件限制；⑤ 監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)可以同時(shí)測定；⑥ 其建網(wǎng)費(fèi)用約為常規(guī)大地測量技術(shù)建網(wǎng)費(fèi)用的 1/6～ 1/3。其優(yōu)點(diǎn)：① 能夠提供變形體整體的變形狀態(tài)；② 適用于不同的監(jiān)測精度要求、不同形式的變形體和不同的監(jiān)測環(huán)境；③ 可以提供絕對變形信息但外業(yè)工作量大，布點(diǎn)受地形條件影