建筑物分析論文范文

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第1篇

關鍵詞船閘沉降觀測

1工程概況

京杭運河解臺二線船閘工程是我省利用世行貸款投資建設的交通重點工程，船閘位于徐州市賈汪區大吳鎮，距市區約20km，處于京杭運河江蘇段西線航道解臺一線船閘北側。

解臺二線船閘與一線船閘平行布置，兩閘中心線相距90m，船閘基本尺度230×23×5m，主要結構形式：閘首為鋼筋混凝土底板、空箱邊墩、頭部環繞短廊道輸水、鋼結構人字閘門及提升式平板閥門、電氣自動控制液壓啟閉機，閘室為鋼筋混凝土透水底板、扶壁式鋼筋混凝土閘墻，鋼筋混凝土上、下游護坦，上下游主副導航墻、靠船墩及護岸為混凝土底板漿砌塊石墻（墩）身。設計年通過能力為2500萬噸。

2沉降觀測目的和內容

沉降觀測是船閘建設不可忽視的工作之一，通過沉降觀測，可以監測建筑物的沉降變位情況，不但為今后的船閘底板內力計算提供數據，提高了準確性，而且能便于及時發現異常情況，采取措施，保證工程的安全運行。

由于解臺二線船閘上、下閘首為整體塢式結構，我省船閘建設有關部門經過多年實踐總結，目前普遍采用預留施工寬縫，將整塊底板分成三塊，待兩側邊墩澆筑完成、回填土達到所要求的高程、地基沉降穩定后，再進行封鉸，可有效地減小底板的內力或厚度；并能減少閘塘開挖后對地基的卸載及底板、閘墻邊墩澆筑過程中因加載而產生的地基升降變化。通過定期進行沉降觀測，可以掌握軟基的固結過程，用來確定預留施工寬縫對內力的影響，同時為確定封鉸時機和地下水位控制、加載速率提供依據。

沉降觀測的主要內容是：通過布設控制網，按相關精度要求，根據施工分級加載實況，定期定點對塢室結構底板封鉸前后每塊底板和每節閘室墻在建設過程中的沉降情況進行觀測，直至工程竣工驗收，移交使用單位。

3沉降觀測方案

3．1精度指標與觀測儀器的選擇

設計單位對主體工程上、下閘首及閘室塢式段施工寬縫封鉸提出的要求，其中有一條為邊墩的沉降速率（連續10天）每晝夜小于0．1mm。

如果按照限差為0．1mm來設計觀測方案，高差中誤差須滿足0．05mm的要求，目前最先進的精密水準儀每km高差中誤差只能滿足0．7mm的要求，無法滿足設計要求。經與設計部門商討，變更為通過連續3個10天的觀測，如果結果都不超過1mm，則認為滿足設計要求。

根據設計要求和現行國家《工程測量規范》、《建筑物變形測量規程》及交通部《水運工程測量規范》中對沉降觀測的各項規定，結合解臺二線船閘工程具體的特點，我們選擇變形測量的二級標準作為本項沉降觀測工作的精度指標，詳見表1。

沉降觀測是船閘工程中精度較高的測量工作，儀器設備、布設路線、觀測方法及人員素質等多方面都會影響觀測數據的精度。在該測量工作中我們選擇S1級瑞士LeicaNA2／GPM3精密水準儀，配合銦鋼水準尺進行作業，省測繪局鑒定部門對儀器的各項指標進行了技術鑒定，在作業期間我們多次對儀器i角差進行檢核，為觀測工作提供了技術保證。

3．2觀測路線的布設

3．2．1水準基點、工作基點的設置

水準基點由測區原有等級水準點（設計部門提供）BM（33．226m）、G2（32．652m）組成，該兩點高程數據經多次聯測檢核，高差誤差均小于1．0mm。且兩水準基點均位于一線閘管理區較為偏僻地方，是一線閘施工期間（1958～1961年）設置的，點位穩定可靠。我們以觀測條件較好的BM作為主基點，G2作為校核點。利用原一線船閘南側（二線閘施工區外側）閘墻一個沉降釘（A9）作為工作基點，與BM、G2形成一個閉合環，檢測起始數據的正確性。

3．2．2觀測點的布設

上、下閘首及閘室塢式段均在邊墩底板及施工寬縫的兩端各布設8個沉降釘計24個觀測點；閘室14節扶壁段均在閘墻底板兩端各布設4個沉降釘計56個觀測點；沉降釘的制作采用40cmФ18螺紋鋼頂端焊接鍍銅半球圓帽加工而成，埋設時配以斜筋焊接在底板面層及豎向鋼筋上，頂端突出砼表面1．5～2．0cm左右，以保證點位穩固。

由工作基點A9至觀測點路線基本沿閘塘原狀土上設置，中間轉點全部埋設測樁，采用50～100cmФ20螺紋鋼打入土層，表面澆筑20～30cm厚砼，進入閘塘邊坡段，除轉點采用同前設置外，測站架鏡的位置也埋設30cm厚砼，以保證觀測時儀器的穩定。

整個觀測線路由BM、A9和14－2、12－4、10－2等11個觀測點形成一個整體閉合環，全長1．32km，36測站，不在路線上的其他觀測點，由其鄰近觀測點固定觀測。

3．3觀測方法及注意事項

本次沉降觀測工作采用精密幾何水準測量方法進行，觀測過程中，各項偏差控制及內業數據處理按照國家《建筑物變形測量規程》中各項規定執行。

進行沉降觀測過程中，須注意的幾個問題：

(1)每次觀測應遵守“四固定”原則，即：觀測所用儀器及水準標尺固定；觀測人員固定；觀測路線固定；觀測環境和條件基本相同。

(2)水準儀i角是一個變化值，每次作業前，對i角進行檢查，若發現i角大于10秒，應及時進行檢驗校正。

(3)布設觀測路線時，前后視距不超過40m，前后視距差不超過1．0m，以控制i角的誤差影響，同時提高觀測時的清晰度。

(4)觀測時間及環境：不在日出前后1小時、中午時分進行觀測，更不能在大風或有霧的情況下進行觀測。

(5)為保證水準尺氣泡穩定居中，自制一些簡單的水準尺輔助標桿，以使扶尺員快速穩定地豎直標尺，提高觀測效率。

3．4觀測周期

船閘底板基礎是分段施工的，為及時掌握加載后的初始觀測值，在每節底板澆筑混凝土終凝后，即開始初始觀測，因此不同底板上沉降觀測點的初始觀測日期是不一樣的。

對于建筑物變形觀測周期，有關測量規范、規程都沒作統一規定，我們根據以往同類型船閘經驗，結合本工程閘室墻采用龍門架支撐大模板一次到頂澆筑砼的施工方案，分析基礎加載的情況，制定如下觀測周期：施工初期20天，封鉸前期至封鉸期間10天，封鉸后至觀測點移測到閘室墻頂部30天。

船閘主體建筑物施工期間，如遇到特殊情況（回填土與地下水位發生較大變化，底板或墻體產生裂縫，沉降縫兩側出現較大不均勻沉降等），應立即進行逐日或幾天一次的連續觀測，及時提供觀測數據，確保建筑物安全。

4沉降觀測成果

從2000年5月至2002年1月，共完成40次沉降觀測（2001年6月26日以后移測到閘室墻頂部觀測），閉合環線的高差閉合差在－0．3～＋1．5mm之間，滿足二等水準測量精度要求。沉降觀測成果數據見表2。

5結論和體會

(1)觀測數據表明，本工程整個施工階段基礎的下沉量及回彈量的變化與施工順序、地基上的加載大小、施工進度、地下水位情況等密切相關。

(2)沉降觀測資料反映施工階段的實際沉降量，難以與設計部門提供的理論預留沉降量相符，其主要原因是理論計算假設條件與上述施工條件變化出入較大，計算無法考慮施工期各種動態的影響因素，另外地質條件復雜。目前理論計算雖考慮土體的固結過程，把地基作為粘彈性模型進行計算，但由于計算參數隨不同土質而不盡相同，難以正確選取，故只有通過現場觀測，采用反分析法來確定計算參數，才能為設計提供有效的數據。

第2篇

當水工建筑物修筑在地震烈度7°（含7°）以上區域時，應進行抗震計算，以保證工程的正常運行。為做好水工建筑物抗震設計，水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設計規范》，即SDJ－78（試行）和SL203－97。

在執行規范SL203－97過程中，發現4．9．1地震主動動土壓力計算公式中，對主動動土壓力系數Ce取值的提法值得商榷。

2地震主動動土壓力計算

《水工建筑物抗震設計規范》SL203－97中給出的地震主動動土壓力代表值計算公式為：

式中Fe——地震主動動土壓力代表值

qo——土表面單位長度的荷重

Ψ1——擋土墻面與垂直面夾角

Ψ2——土表面和水平面夾角

H——土的高度

γ——土的重度的標準值

φ——土的內摩擦角

θe——地震系數角

δ——擋土墻面與土之間的摩擦角

ζ——計算系數，動力法計算地震作用效應時取1．0，擬靜力法計算地震作用效應時一般取0．25，對鋼筋混凝土結構取0．35并規定，公式中的Ce應取式（2）中按“＋”、“－”號計算結果中的大值

3墻后填土為水平面時主動土壓力系數應小于1

主動土壓力按庫倫理論計算，墻后填土是砂土，只有內摩擦角φ，沒有凝聚力C（若考慮凝聚力C的影響，則通過加大內摩擦角的辦法，即采用“等值內摩擦角φ0”將凝聚力C包括進去），因此主動土壓力系數是與土的內摩擦角φ密切相關的。在墻后填土為水平面，砂性土內摩擦角φ為15°～50°時，主動土壓力系數應小于1。

3．1地震主動動土壓力系數Ce計算公式中的明顯不合理

在SL203－97中4．9．1條地震主動動土壓力公式中，主動土壓力系數Ce值的大小關鍵在于，規范要求取“＋”、“－”號計算結果中的大值。此種提法不妥，因為采用時，Ce值肯定會大于1。

（1）地震主動動土壓力與靜土壓力計算不同，在于水工建筑物遭遇地震時主動動土壓力要考慮地震系數角θe的影響，θe是隨著地震烈度的大小而變化，其公式為：

式中ζ——計算系數，一般取0．25，對鋼筋混凝土結構取0．35

αh——水平向設計地震加速度

αv——豎向設計地震加速度，應取2／3×ah

現將不同地震列度的θe值計算如表1，可供抗震設計時應用。

可見，當Ce取“－”號時得2．8891，數值不確切。

在進行抗震設計時，應將庫倫公式中的土容重γ，土的內摩擦角φ和墻面與土之間的摩擦角δ，均按地震基本烈度對應的地震系數角θe，分別修正為λ／cosθe，φ－θe。

（2）取地震烈度7°，土的內摩擦角φ為22°，11°，其余Ψ1、Ψ2為零的情況下，分析對Ce值的影響。不同φ值的Ce值計算如表2。

可見，Ce在采用時，其結果毫無實用價值。

3．2動土壓力與靜土壓力比值分析。

地震主動動土壓力包括靜土壓力和動土壓力，用兩者比值分析地震動土壓力系數Ce采用的正確性。

（1）利用公式分析

已知地震主動動土壓力系數為0．4318，而靜土壓力系數

（2）利用SDJ－78（試行）中公式核算

按公式

式中Ce——地震動土壓力系數，取4．0

Cz——綜合影響系數，取1／4

kH——水平向地震系數，7°度地震時為0．1

φ——內摩擦角，22°

E——靜土壓力

動土壓力與靜土壓力比值為4％。

（3）利用SL203－97中4．9．1公式的編制說明近似估算主動動土壓力值和其比值。

經過對某工程實例計算后，動土壓力與靜土壓力比值為5％。

4計算實例

現用某節制閘翼墻樁基整體穩定實例進行分析，地震主動動土壓力經采用不同計算方法，其結果見表3。

已知條件：扶壁式檔墻，墻長20m；墻底寬8．0m，墻后填土水平高度7．5m；填土等值內摩擦角22°；翼墻墻面與土之間外摩擦角為11°。墻后水深6．78m土飽和容重為18．2kn／m3，遇7°地震時取地震系數角為1．46°。

由表3可看出SL203－97與GB50286－98地震主動動土壓力數值極其相近，但SL203－97動土壓力僅占靜土壓力的2．8％。其原因在于SL203－97中4．9．1－1公式含有數值。

當墻后填土表面為水平，且墻面無外荷，墻面與垂直面夾角（Ψ或α）為零時，簡化計算公式如下：

慮0．9833影響，計算結果為2486．5KN≈2487．3KN（GB50286－98），其動土壓力與靜土壓力比值亦為4．6％。

另外再分析SL203－97中4．9．1－1公式，計算系數ζ取0．25和0．35對地震主動動土數值的影響，見表5。

當ζ為0．35時，地震角取2．05°，則Ce值為0．4397，，和當ζ為0．25時，地震角取1．46°，則Ce值為明計算系數區分0．25和0．35實際意義不明顯。

5結語

（1）經過分析計算，在采用SL203－97中4．9．1公式進行抗震設計時，地震主動動土壓力系數Ce應只取值計算，這和《堤防工程設計規范》GB50286－98、《港口工程技術規范》（1987年）、《水運工程建筑物抗震設計》JTJ201－84及《水工設計手冊》第七卷擋土墻部分的規定相一致。

（2）在采用SL203－97中4．9．1公式時，計算系數不再區分0．25和0．35。

（3）建議SL203－97中4．9．1公式與《堤防工程設計規范》GB50286－98中當地震設防時主動動土壓力庫倫公式相統一。

參考文獻：

(1)甘維義，甘城．《水工設計手冊》[S]．水利電力出版社，1982．

(2)馮國棟等．《土力學地基與基礎》[M]．中國工業出版社，1963．

(3)《水工建筑物抗震設計規范》SL203－97[S]．水利電力出版社，1998．

(4)《水工建筑物抗震設計規范》SDJ10－78[S]．水利電力出版社，1978．

第3篇

踏勘選線的目的是在地面上確定中心線位置。在選定渠道路線時，必須遵循“經濟合理，安全可靠和灌溉面積大”的原則，因此在踏勘選線時要考慮如下幾個問題：

①渠道要盡量短而直，力求避開障礙物，以減小工程量和水流損失。

②把渠道選擇在地勢較高的地帶，以利達到擴大灌溉面積和自流灌溉的目的。

③渠道經過的地帶土質要好，坡度要適宜，以防渠道運行出現嚴重的滲漏、沖刷和坍塌現象。

④填挖土石方量和渠道建筑物要少，以達到省工、省料和少占用耕地。

在踏勘選線時，擬建渠道地區如果有大比例尺地形圖時，可以先在圖上選定出幾個路線方案，進行比較后，根據初步擬定的渠線位置，再到實地沿線做調查研究和收集有關資料，(地質、水文、材料來源、施工條件等)，結合當地實際情況，最后確定渠道的起點、轉折點和終點，并用大木樁在地面上標志這些點的位置。

2中線測量

當渠道的中心線在地面上確定以后，還要測出渠道的長度和轉折角的大小。

渠道的長度可以用鋼尺沿渠道中心線丈量。為了方便計算渠道長度和測量渠道縱橫斷面圖，一般每隔100M（或50M）的地面上釘立一個小木樁（里程樁），如果里程樁之間地面坡度變化較大或有重要建筑物時（涵洞、跌水等），應增設木樁，稱為加樁。

里程樁必須進行編號，渠道起點樁號可寫成0+000，依次為0+100，…0+900，距起點1KM處可寫成1+000，依次為1+100，…1+900，依此類推。加樁編號亦同，例如距起點樁5433M處的樁號可寫成5+433，里程樁樁號一律朝向渠首。

在沿中線量距的同時，要在現場繪出路線草圖，作為設計渠道的參考，不必那么細致，可以用一條直線表示，遇到渠道轉彎處，用箭頭指出轉角方向，并寫出轉角度數。

在轉折處，還要測設圓曲線，里程樁和加樁就應該設置在曲線上，并且按照曲線長度計算里程。

3縱斷面水準測量與繪制

渠道縱斷面水準測量，就是測定渠道中心線上各個里程樁和加樁的高程，最后繪出渠道縱斷面圖，為設計渠道提供資料。

為了保證渠道縱斷面水準測量的精度，測量時應按《水利水電工程測量規范》的規定進行。如果渠道沿線國家等級的水準點不多，則要用四等水準測量增設一些水準點，增設的水準點應該沿渠道方向每隔1～2KM設置一個（即BM點），設置在渠道開挖線和堆土線以外不易破壞的地點。BM點設置以后，就可以用普通水準測量的方法測定里程樁和加樁的高程。

丘陵地區距離國家等級的水準點較遠，也可以采用假設高程，一般在起點樁附近的固定建筑物或巖石上設置一個固定樁。以便往返閉合，并精確計算各里程樁和BM點的高程。

用各個里程樁和加樁的高程繪制的渠道中心線縱向地面變化的圖稱為縱斷面圖。渠道縱斷面圖是設計渠底高程線﹑堤頂高程線﹑計算填挖土石方量和擬定施工計劃的主要資料。

在渠道縱斷面水準測量時，各個里程樁和加樁測量所計算出來的高程是木樁樁頂高程。但是在繪制縱斷面圖時，不能用樁頂高程而應該用地面高程繪制。所以，在樁頂讀數的同時還應加讀樁底讀數或把木樁高釘成統一高度。

繪制縱斷面圖：以里程樁和加樁高程作為縱坐標，用里程樁和加樁的里程作為橫坐標，按比例繪制。因為，里程樁上的高程變化不大，里程樁的距離較長；所以，高程的比例尺可以放大一點，一般采用1：100，1：200，1：500等。橫坐標距離的比例尺可縮小一點，可以采用，1：1000，1：2000，1：5000，1;10000等。

因為里程樁高程的數值比較大，但地面起伏變化較小，所以在圖紙上編輯高程數值時，可以選擇某一高程作為起始線，而不必從零開始?？筛鶕疁蕼y量記錄中最底高程或設計最底高程定為起始高程。

繪制縱斷面圖的步驟如下：

①填寫里程樁。

②填寫各里程樁地面高程，并點圖連接繪制，用實線；標明地面線。

③根據地面線定出設計坡降。并繪制在渠底坡度一欄。

④根據流量和設計坡降計算截面尺寸，根據坡降計算各里程樁的高程并填入渠底設計高程一欄，根據截面高度加安全超高和坡降計算各里程樁渠面設計高程并填入渠面設計高程一欄，繪制里程樁上各高程點，用虛線連接；并標明渠底設計線和渠面設計線。

⑤有了渠底設計線，就可以計算開挖深度和填方高度，把開挖深度和填方高度填入開挖深度和填方高度一欄，并在里程樁對應的位置上填寫。

⑥最后把路線平面圖一并繪制在最后一欄。

4渠道橫斷面的測繪

橫斷面測量的目的，就是在里程樁和加樁上測量出垂直于渠道中心線的橫向地面坡度變化點的高程，并繪出橫斷面圖。

橫斷面測量的寬度與渠道的大小和地形變化情況有關，一般要求在橫斷面圖上能標出渠道的邊樁位置或渠面能滿足邊坡的位置。

在橫斷面上地形變化較小的情況下，可采用水準儀，在橫斷面坡度變化點上設置測釬或小木樁，并用皮尺或測繩量取水平距離，水準儀測量高程。

如果橫斷面地面坡度變化較大，可以采用經緯儀或全站儀，把儀器安置在里程樁上，對中﹑整平后，瞄準前或后樁歸零，旋轉90度向兩邊施測。

將測算成果繪制橫斷面圖，繪制橫斷面圖的方法與縱斷面圖大至相同，只不過水平距離與高程的采用同一比例尺。

5土方計算

隨著科學技術的迅猛發展，電腦應用非常廣泛，繪圖采用電腦繪制。將設計標準斷面圖放置在渠道橫斷面各里程樁的渠底高程線上，然后用面積查詢可得出開挖面積和填方面積。

將相鄰的兩個里程樁的開挖面積或填方面積，用算術平均值乘以相鄰的兩個里程樁間的長度，即可得到該段土方開挖及回填方量。

在計算土方時，如果相鄰兩橫斷面中，一為挖方，而另一為填方，則中間必有一點既不挖也不填的零點。即地面線與渠底設計線的交點就是零點。如：在1+500是挖方，開挖深度是0.22m，1+527是填方，填方高度是0.83m。設:零點距1+500為x，則：距1+527為27-x根據相似比的原理：x:(27-x)=0.22:0.83,求得；x=5.66m,27-5.66=21.34m。

計算出零點到1+500的距離后，還應該到實地上確定零點的位置，并補測零點處的橫斷面，繪出橫斷面圖以后，同樣加繪設計斷面，計算挖方和填方的面積，以便把1+500～1+527兩樁間的土方分成1+500～1+505.66和1+505.66～1+527兩部分計算。

最后繪制土方計算表，將所有計算結果填入表中。

摘要：渠道是常見而普遍水利工程，無論是以蓄、提、引的方式進行灌溉，還是排洪和排地面積水，都需要通過渠道才能發揮效益。文章踏勘選線、中線測量、縱橫斷面測量、土石方計算和邊坡放樣等方面對渠道測量進行闡述。

關鍵詞：水工建筑物；渠道測量；工程量計算