建筑物分析论文范文

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第1篇

关键词船闸沉降观测

1工程概况

京杭运河解台二线船闸工程是我省利用世行贷款投资建设的交通重点工程，船闸位于徐州市贾汪区大吴镇，距市区约20km，处于京杭运河江苏段西线航道解台一线船闸北侧。

解台二线船闸与一线船闸平行布置，两闸中心线相距90m，船闸基本尺度230×23×5m，主要结构形式：闸首为钢筋混凝土底板、空箱边墩、头部环绕短廊道输水、钢结构人字闸门及提升式平板阀门、电气自动控制液压启闭机，闸室为钢筋混凝土透水底板、扶壁式钢筋混凝土闸墙，钢筋混凝土上、下游护坦，上下游主副导航墙、靠船墩及护岸为混凝土底板浆砌块石墙（墩）身。设计年通过能力为2500万吨。

2沉降观测目的和内容

沉降观测是船闸建设不可忽视的工作之一，通过沉降观测，可以监测建筑物的沉降变位情况，不但为今后的船闸底板内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行。

由于解台二线船闸上、下闸首为整体坞式结构，我省船闸建设有关部门经过多年实践总结，目前普遍采用预留施工宽缝，将整块底板分成三块，待两侧边墩浇筑完成、回填土达到所要求的高程、地基沉降稳定后，再进行封铰，可有效地减小底板的内力或厚度；并能减少闸塘开挖后对地基的卸载及底板、闸墙边墩浇筑过程中因加载而产生的地基升降变化。通过定期进行沉降观测，可以掌握软基的固结过程，用来确定预留施工宽缝对内力的影响，同时为确定封铰时机和地下水位控制、加载速率提供依据。

沉降观测的主要内容是：通过布设控制网，按相关精度要求，根据施工分级加载实况，定期定点对坞室结构底板封铰前后每块底板和每节闸室墙在建设过程中的沉降情况进行观测，直至工程竣工验收，移交使用单位。

3沉降观测方案

3．1精度指标与观测仪器的选择

设计单位对主体工程上、下闸首及闸室坞式段施工宽缝封铰提出的要求，其中有一条为边墩的沉降速率（连续10天）每昼夜小于0．1mm。

如果按照限差为0．1mm来设计观测方案，高差中误差须满足0．05mm的要求，目前最先进的精密水准仪每km高差中误差只能满足0．7mm的要求，无法满足设计要求。经与设计部门商讨，变更为通过连续3个10天的观测，如果结果都不超过1mm，则认为满足设计要求。

根据设计要求和现行国家《工程测量规范》、《建筑物变形测量规程》及交通部《水运工程测量规范》中对沉降观测的各项规定，结合解台二线船闸工程具体的特点，我们选择变形测量的二级标准作为本项沉降观测工作的精度指标，详见表1。

沉降观测是船闸工程中精度较高的测量工作，仪器设备、布设路线、观测方法及人员素质等多方面都会影响观测数据的精度。在该测量工作中我们选择S1级瑞士LeicaNA2／GPM3精密水准仪，配合铟钢水准尺进行作业，省测绘局鉴定部门对仪器的各项指标进行了技术鉴定，在作业期间我们多次对仪器i角差进行检核，为观测工作提供了技术保证。

3．2观测路线的布设

3．2．1水准基点、工作基点的设置

水准基点由测区原有等级水准点（设计部门提供）BM（33．226m）、G2（32．652m）组成，该两点高程数据经多次联测检核，高差误差均小于1．0mm。且两水准基点均位于一线闸管理区较为偏僻地方，是一线闸施工期间（1958～1961年）设置的，点位稳定可靠。我们以观测条件较好的BM作为主基点，G2作为校核点。利用原一线船闸南侧（二线闸施工区外侧）闸墙一个沉降钉（A9）作为工作基点，与BM、G2形成一个闭合环，检测起始数据的正确性。

3．2．2观测点的布设

上、下闸首及闸室坞式段均在边墩底板及施工宽缝的两端各布设8个沉降钉计24个观测点；闸室14节扶壁段均在闸墙底板两端各布设4个沉降钉计56个观测点；沉降钉的制作采用40cmФ18螺纹钢顶端焊接镀铜半球圆帽加工而成，埋设时配以斜筋焊接在底板面层及竖向钢筋上，顶端突出砼表面1．5～2．0cm左右，以保证点位稳固。

由工作基点A9至观测点路线基本沿闸塘原状土上设置，中间转点全部埋设测桩，采用50～100cmФ20螺纹钢打入土层，表面浇筑20～30cm厚砼，进入闸塘边坡段，除转点采用同前设置外，测站架镜的位置也埋设30cm厚砼，以保证观测时仪器的稳定。

整个观测线路由BM、A9和14－2、12－4、10－2等11个观测点形成一个整体闭合环，全长1．32km，36测站，不在路线上的其他观测点，由其邻近观测点固定观测。

3．3观测方法及注意事项

本次沉降观测工作采用精密几何水准测量方法进行，观测过程中，各项偏差控制及内业数据处理按照国家《建筑物变形测量规程》中各项规定执行。

进行沉降观测过程中，须注意的几个问题：

(1)每次观测应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测路线固定；观测环境和条件基本相同。

(2)水准仪i角是一个变化值，每次作业前，对i角进行检查，若发现i角大于10秒，应及时进行检验校正。

(3)布设观测路线时，前后视距不超过40m，前后视距差不超过1．0m，以控制i角的误差影响，同时提高观测时的清晰度。

(4)观测时间及环境：不在日出前后1小时、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。

(5)为保证水准尺气泡稳定居中，自制一些简单的水准尺辅助标杆，以使扶尺员快速稳定地竖直标尺，提高观测效率。

3．4观测周期

船闸底板基础是分段施工的，为及时掌握加载后的初始观测值，在每节底板浇筑混凝土终凝后，即开始初始观测，因此不同底板上沉降观测点的初始观测日期是不一样的。

对于建筑物变形观测周期，有关测量规范、规程都没作统一规定，我们根据以往同类型船闸经验，结合本工程闸室墙采用龙门架支撑大模板一次到顶浇筑砼的施工方案，分析基础加载的情况，制定如下观测周期：施工初期20天，封铰前期至封铰期间10天，封铰后至观测点移测到闸室墙顶部30天。

船闸主体建筑物施工期间，如遇到特殊情况（回填土与地下水位发生较大变化，底板或墙体产生裂缝，沉降缝两侧出现较大不均匀沉降等），应立即进行逐日或几天一次的连续观测，及时提供观测数据，确保建筑物安全。

4沉降观测成果

从2000年5月至2002年1月，共完成40次沉降观测（2001年6月26日以后移测到闸室墙顶部观测），闭合环线的高差闭合差在－0．3～＋1．5mm之间，满足二等水准测量精度要求。沉降观测成果数据见表2。

5结论和体会

(1)观测数据表明，本工程整个施工阶段基础的下沉量及回弹量的变化与施工顺序、地基上的加载大小、施工进度、地下水位情况等密切相关。

(2)沉降观测资料反映施工阶段的实际沉降量，难以与设计部门提供的理论预留沉降量相符，其主要原因是理论计算假设条件与上述施工条件变化出入较大，计算无法考虑施工期各种动态的影响因素，另外地质条件复杂。目前理论计算虽考虑土体的固结过程，把地基作为粘弹性模型进行计算，但由于计算参数随不同土质而不尽相同，难以正确选取，故只有通过现场观测，采用反分析法来确定计算参数，才能为设计提供有效的数据。

第2篇

当水工建筑物修筑在地震烈度7°（含7°）以上区域时，应进行抗震计算，以保证工程的正常运行。为做好水工建筑物抗震设计，水利部先后两次编制《水工建筑物抗震设计规范》，即SDJ－78（试行）和SL203－97。

在执行规范SL203－97过程中，发现4．9．1地震主动动土压力计算公式中，对主动动土压力系数Ce取值的提法值得商榷。

2地震主动动土压力计算

《水工建筑物抗震设计规范》SL203－97中给出的地震主动动土压力代表值计算公式为：

式中Fe——地震主动动土压力代表值

qo——土表面单位长度的荷重

Ψ1——挡土墙面与垂直面夹角

Ψ2——土表面和水平面夹角

H——土的高度

γ——土的重度的标准值

φ——土的内摩擦角

θe——地震系数角

δ——挡土墙面与土之间的摩擦角

ζ——计算系数，动力法计算地震作用效应时取1．0，拟静力法计算地震作用效应时一般取0．25，对钢筋混凝土结构取0．35并规定，公式中的Ce应取式（2）中按“＋”、“－”号计算结果中的大值

3墙后填土为水平面时主动土压力系数应小于1

主动土压力按库伦理论计算，墙后填土是砂土，只有内摩擦角φ，没有凝聚力C（若考虑凝聚力C的影响，则通过加大内摩擦角的办法，即采用“等值内摩擦角φ0”将凝聚力C包括进去），因此主动土压力系数是与土的内摩擦角φ密切相关的。在墙后填土为水平面，砂性土内摩擦角φ为15°～50°时，主动土压力系数应小于1。

3．1地震主动动土压力系数Ce计算公式中的明显不合理

在SL203－97中4．9．1条地震主动动土压力公式中，主动土压力系数Ce值的大小关键在于，规范要求取“＋”、“－”号计算结果中的大值。此种提法不妥，因为采用时，Ce值肯定会大于1。

（1）地震主动动土压力与静土压力计算不同，在于水工建筑物遭遇地震时主动动土压力要考虑地震系数角θe的影响，θe是随着地震烈度的大小而变化，其公式为：

式中ζ——计算系数，一般取0．25，对钢筋混凝土结构取0．35

αh——水平向设计地震加速度

αv——竖向设计地震加速度，应取2／3×ah

现将不同地震列度的θe值计算如表1，可供抗震设计时应用。

可见，当Ce取“－”号时得2．8891，数值不确切。

在进行抗震设计时，应将库伦公式中的土容重γ，土的内摩擦角φ和墙面与土之间的摩擦角δ，均按地震基本烈度对应的地震系数角θe，分别修正为λ／cosθe，φ－θe。

（2）取地震烈度7°，土的内摩擦角φ为22°，11°，其余Ψ1、Ψ2为零的情况下，分析对Ce值的影响。不同φ值的Ce值计算如表2。

可见，Ce在采用时，其结果毫无实用价值。

3．2动土压力与静土压力比值分析。

地震主动动土压力包括静土压力和动土压力，用两者比值分析地震动土压力系数Ce采用的正确性。

（1）利用公式分析

已知地震主动动土压力系数为0．4318，而静土压力系数

（2）利用SDJ－78（试行）中公式核算

按公式

式中Ce——地震动土压力系数，取4．0

Cz——综合影响系数，取1／4

kH——水平向地震系数，7°度地震时为0．1

φ——内摩擦角，22°

E——静土压力

动土压力与静土压力比值为4％。

（3）利用SL203－97中4．9．1公式的编制说明近似估算主动动土压力值和其比值。

经过对某工程实例计算后，动土压力与静土压力比值为5％。

4计算实例

现用某节制闸翼墙桩基整体稳定实例进行分析，地震主动动土压力经采用不同计算方法，其结果见表3。

已知条件：扶壁式档墙，墙长20m；墙底宽8．0m，墙后填土水平高度7．5m；填土等值内摩擦角22°；翼墙墙面与土之间外摩擦角为11°。墙后水深6．78m土饱和容重为18．2kn／m3，遇7°地震时取地震系数角为1．46°。

由表3可看出SL203－97与GB50286－98地震主动动土压力数值极其相近，但SL203－97动土压力仅占静土压力的2．8％。其原因在于SL203－97中4．9．1－1公式含有数值。

当墙后填土表面为水平，且墙面无外荷，墙面与垂直面夹角（Ψ或α）为零时，简化计算公式如下：

虑0．9833影响，计算结果为2486．5KN≈2487．3KN（GB50286－98），其动土压力与静土压力比值亦为4．6％。

另外再分析SL203－97中4．9．1－1公式，计算系数ζ取0．25和0．35对地震主动动土数值的影响，见表5。

当ζ为0．35时，地震角取2．05°，则Ce值为0．4397，，和当ζ为0．25时，地震角取1．46°，则Ce值为明计算系数区分0．25和0．35实际意义不明显。

5结语

（1）经过分析计算，在采用SL203－97中4．9．1公式进行抗震设计时，地震主动动土压力系数Ce应只取值计算，这和《堤防工程设计规范》GB50286－98、《港口工程技术规范》（1987年）、《水运工程建筑物抗震设计》JTJ201－84及《水工设计手册》第七卷挡土墙部分的规定相一致。

（2）在采用SL203－97中4．9．1公式时，计算系数不再区分0．25和0．35。

（3）建议SL203－97中4．9．1公式与《堤防工程设计规范》GB50286－98中当地震设防时主动动土压力库伦公式相统一。

参考文献：

(1)甘维义，甘城．《水工设计手册》[S]．水利电力出版社，1982．

(2)冯国栋等．《土力学地基与基础》[M]．中国工业出版社，1963．

(3)《水工建筑物抗震设计规范》SL203－97[S]．水利电力出版社，1998．

(4)《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10－78[S]．水利电力出版社，1978．

第3篇

踏勘选线的目的是在地面上确定中心线位置。在选定渠道路线时，必须遵循“经济合理，安全可靠和灌溉面积大”的原则，因此在踏勘选线时要考虑如下几个问题：

①渠道要尽量短而直，力求避开障碍物，以减小工程量和水流损失。

②把渠道选择在地势较高的地带，以利达到扩大灌溉面积和自流灌溉的目的。

③渠道经过的地带土质要好，坡度要适宜，以防渠道运行出现严重的渗漏、冲刷和坍塌现象。

④填挖土石方量和渠道建筑物要少，以达到省工、省料和少占用耕地。

在踏勘选线时，拟建渠道地区如果有大比例尺地形图时，可以先在图上选定出几个路线方案，进行比较后，根据初步拟定的渠线位置，再到实地沿线做调查研究和收集有关资料，(地质、水文、材料来源、施工条件等)，结合当地实际情况，最后确定渠道的起点、转折点和终点，并用大木桩在地面上标志这些点的位置。

2中线测量

当渠道的中心线在地面上确定以后，还要测出渠道的长度和转折角的大小。

渠道的长度可以用钢尺沿渠道中心线丈量。为了方便计算渠道长度和测量渠道纵横断面图，一般每隔100M（或50M）的地面上钉立一个小木桩（里程桩），如果里程桩之间地面坡度变化较大或有重要建筑物时（涵洞、跌水等），应增设木桩，称为加桩。

里程桩必须进行编号，渠道起点桩号可写成0+000，依次为0+100，…0+900，距起点1KM处可写成1+000，依次为1+100，…1+900，依此类推。加桩编号亦同，例如距起点桩5433M处的桩号可写成5+433，里程桩桩号一律朝向渠首。

在沿中线量距的同时，要在现场绘出路线草图，作为设计渠道的参考，不必那么细致，可以用一条直线表示，遇到渠道转弯处，用箭头指出转角方向，并写出转角度数。

在转折处，还要测设圆曲线，里程桩和加桩就应该设置在曲线上，并且按照曲线长度计算里程。

3纵断面水准测量与绘制

渠道纵断面水准测量，就是测定渠道中心线上各个里程桩和加桩的高程，最后绘出渠道纵断面图，为设计渠道提供资料。

为了保证渠道纵断面水准测量的精度，测量时应按《水利水电工程测量规范》的规定进行。如果渠道沿线国家等级的水准点不多，则要用四等水准测量增设一些水准点，增设的水准点应该沿渠道方向每隔1～2KM设置一个（即BM点），设置在渠道开挖线和堆土线以外不易破坏的地点。BM点设置以后，就可以用普通水准测量的方法测定里程桩和加桩的高程。

丘陵地区距离国家等级的水准点较远，也可以采用假设高程，一般在起点桩附近的固定建筑物或岩石上设置一个固定桩。以便往返闭合，并精确计算各里程桩和BM点的高程。

用各个里程桩和加桩的高程绘制的渠道中心线纵向地面变化的图称为纵断面图。渠道纵断面图是设计渠底高程线﹑堤顶高程线﹑计算填挖土石方量和拟定施工计划的主要资料。

在渠道纵断面水准测量时，各个里程桩和加桩测量所计算出来的高程是木桩桩顶高程。但是在绘制纵断面图时，不能用桩顶高程而应该用地面高程绘制。所以，在桩顶读数的同时还应加读桩底读数或把木桩高钉成统一高度。

绘制纵断面图：以里程桩和加桩高程作为纵坐标，用里程桩和加桩的里程作为横坐标，按比例绘制。因为，里程桩上的高程变化不大，里程桩的距离较长；所以，高程的比例尺可以放大一点，一般采用1：100，1：200，1：500等。横坐标距离的比例尺可缩小一点，可以采用，1：1000，1：2000，1：5000，1;10000等。

因为里程桩高程的数值比较大，但地面起伏变化较小，所以在图纸上编辑高程数值时，可以选择某一高程作为起始线，而不必从零开始。可根据水准测量记录中最底高程或设计最底高程定为起始高程。

绘制纵断面图的步骤如下：

①填写里程桩。

②填写各里程桩地面高程，并点图连接绘制，用实线；标明地面线。

③根据地面线定出设计坡降。并绘制在渠底坡度一栏。

④根据流量和设计坡降计算截面尺寸，根据坡降计算各里程桩的高程并填入渠底设计高程一栏，根据截面高度加安全超高和坡降计算各里程桩渠面设计高程并填入渠面设计高程一栏，绘制里程桩上各高程点，用虚线连接；并标明渠底设计线和渠面设计线。

⑤有了渠底设计线，就可以计算开挖深度和填方高度，把开挖深度和填方高度填入开挖深度和填方高度一栏，并在里程桩对应的位置上填写。

⑥最后把路线平面图一并绘制在最后一栏。

4渠道横断面的测绘

横断面测量的目的，就是在里程桩和加桩上测量出垂直于渠道中心线的横向地面坡度变化点的高程，并绘出横断面图。

横断面测量的宽度与渠道的大小和地形变化情况有关，一般要求在横断面图上能标出渠道的边桩位置或渠面能满足边坡的位置。

在横断面上地形变化较小的情况下，可采用水准仪，在横断面坡度变化点上设置测钎或小木桩，并用皮尺或测绳量取水平距离，水准仪测量高程。

如果横断面地面坡度变化较大，可以采用经纬仪或全站仪，把仪器安置在里程桩上，对中﹑整平后，瞄准前或后桩归零，旋转90度向两边施测。

将测算成果绘制横断面图，绘制横断面图的方法与纵断面图大至相同，只不过水平距离与高程的采用同一比例尺。

5土方计算

随着科学技术的迅猛发展，电脑应用非常广泛，绘图采用电脑绘制。将设计标准断面图放置在渠道横断面各里程桩的渠底高程线上，然后用面积查询可得出开挖面积和填方面积。

将相邻的两个里程桩的开挖面积或填方面积，用算术平均值乘以相邻的两个里程桩间的长度，即可得到该段土方开挖及回填方量。

在计算土方时，如果相邻两横断面中，一为挖方，而另一为填方，则中间必有一点既不挖也不填的零点。即地面线与渠底设计线的交点就是零点。如：在1+500是挖方，开挖深度是0.22m，1+527是填方，填方高度是0.83m。设:零点距1+500为x，则：距1+527为27-x根据相似比的原理：x:(27-x)=0.22:0.83,求得；x=5.66m,27-5.66=21.34m。

计算出零点到1+500的距离后，还应该到实地上确定零点的位置，并补测零点处的横断面，绘出横断面图以后，同样加绘设计断面，计算挖方和填方的面积，以便把1+500～1+527两桩间的土方分成1+500～1+505.66和1+505.66～1+527两部分计算。

最后绘制土方计算表，将所有计算结果填入表中。

摘要：渠道是常见而普遍水利工程，无论是以蓄、提、引的方式进行灌溉，还是排洪和排地面积水，都需要通过渠道才能发挥效益。文章踏勘选线、中线测量、纵横断面测量、土石方计算和边坡放样等方面对渠道测量进行阐述。

关键词：水工建筑物；渠道测量；工程量计算