建筑物沉降测量装置及方法

文档序号:9908563
建筑物沉降测量装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高程测量技术领域,具体涉及一种建筑物沉降测量装置及方法。
【背景技术】
[0002] 随着我国城市化建设速度的加快,市政、水利、土建等领域的各种复杂而大型的工 程建筑物日益增多,建筑物的兴建,对建筑物周围原有地面产生了较大的附加压力,改变了 周围地层的受力状态,这就必然会引起地基及周围地层的沉降变形。为了保证建筑物的正 常使用寿命和安全性,并为以后的施工提供可靠的指导资料,建筑物沉降观测的重要性愈 加明显。现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动 力设备基础、边坡、基坑等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中,应运用沉降 观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信 息,为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破 坏,产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。
[0003] 目前工程中广泛使用的沉降观测装置主要是水准仪,其通过建立水平视线来测定 地面两点间的高差。水准仪测量有以下缺点:
[0004] 1)价格昂贵,高精度的水准仪一般都要几万一台,增加经济成本;
[0005] 2)需要的人力较多,一般的水准仪测量需要至少两名测量技术人员,造成人力浪 费;
[0006] 3)测量技术人员均需通过培训才能较好地掌握测量技巧,增加了时间成本;
[0007] 4)三脚架的搭设和转移均会形成一定的测量误差,转点越多累积误差越大;
[0008] 5)测量距离较短,且随着测距的增加,误差也会增大。
[0009] 因此,研发更为经济可靠、测距更长、人力成本更低的建筑物沉降测量对土木工程 领域的发展有重要意义。

【发明内容】

[0010] 本发明的目的在于提供一种建筑物沉降测量装置及方法,它价格更为经济,测距 更长,人力成本更低,测量精度更高。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0012] -种建筑物沉降测量装置,该装置包括激光发射机构和标尺;其中,
[0013] 所述激光发射机构包括密闭的空心壳体、设置在所述壳体外侧的圆盘以及设置在 所述壳体内的支撑杆、激光发射器和牵引球,所述圆盘转动安装在所述壳体的外侧,所述支 撑杆的两端分别通过连接绳与圆盘连接,两根连接绳的长度相等,所述牵引球通过悬吊绳 与支撑杆的中部连接,所述激光发射器垂直安装在支撑杆的中部,且可绕着支撑杆旋转,所 述壳体具有一个透明的玻璃平面,以使激光发射器发射的激光束透过玻璃平面射出;
[0014] 所述标尺设置在玻璃平面的外侧,用于接收来自激光发射器发出的激光束,所述 标尺上设有刻度。
[0015] 按上述技术方案,所述壳体为由五块矩形钢板和一块透明均质玻璃制成的长方体 壳体。
[0016] 按上述技术方案,所述圆盘转动安装在与玻璃平面相连的矩形钢板的中部。
[0017] 按上述技术方案,所述牵引球的质量为支撑杆的质量的5~20倍。
[0018]按上述技术方案,所述标尺上每两个相邻刻度之间的距离小于1mm。
[0019] 相应的,本发明还提供一种建筑物沉降测量方法,包括以下步骤:
[0020] S1、将标尺固定安装在较远处的不产生沉降的物体上,将激光发射机构预埋在待 测的正在施工的建筑物侧墙上,使牵引球垂直落下,保证支撑杆处于水平状态,旋转圆盘调 节支撑杆在水平面上的方位,绕支撑杆轴线旋转激光发射器,调整激光发射器的上下发射 方位,使激光发射器发射的激光束穿过玻璃平面投射在标尺上,固定激光发射器;
[0021] S2、间隔一段时间读取采集一次激光束投射在标尺上的高程数据,相邻两次数据 之差即为建筑物沉降值。
[0022] 按上述技术方案,还包括步骤S3、优化激光束在标尺上的投射高程:
[0023] S301、间隔一段时间通过拍照采集标尺照片;
[0024] S302、通过计算机软件读取照片,并提取照片中的光学信息,得到沿标尺刻度激光 信息通量的正态分布函数,且标尺上离散刻度点对应的激光信息通量大小均可获得;
[0025] S303、对步骤S302中的正态分布函数进行非线性优化,该函数用以下公式表示
[0026]
,可得到最大激光信息通量G对应的高程z,即得到信号最 强点对应的标尺高程数据,其中,G表示激光信息通量的大小,ZQ表示标尺上的刻度,α、β、ζ 为待优化参数,ζ表示高程。
[0027] 本发明产生的有益效果是:该装置不需要人工架设三脚架进行测量,只需将激光 发射机构安装在待测建筑物的侧墙上,将标尺安装在远处不受施工影响的地面或建筑物 上,测量时,激光发射器发射激光束投射到标尺上,可以定期读取激光束投射在标尺上的刻 度值,相邻两次数据之差即为建筑物沉降值。本发明相对于传统水准仪价格更为经济、测距 更长、人力成本更低、测量精度更高,很适合在市政、水利、土建等土木工程应用中推广,可 用于观测土建房屋、边坡、基坑等工程的施工沉降,为预防因沉降原因产生的主体结构裂缝 提供保障,属于领域。
【附图说明】
[0028] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
[0029] 图1是本发明实施例的结构示意图;
[0030] 图2是本发明实施例中激光信息通量的正态分布函数图。
[0031]图中:1 -壳体、101-玻璃平面、2-圆盘、3-连接绳、4-激光发射器、5-支撑杆、6-牵引 球、7-激光束、8-标尺、9-悬吊绳。
【具体实施方式】
[0032]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对 本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不 用于限定本发明。
[0033] 如图1所示,一种建筑物沉降测量装置,该装置包括激光发射机构和标尺8;其中,
[0034] 激光发射机构包括密闭的空心壳体1、设置在壳体1外侧的圆盘2以及设置在壳体1 内的支撑杆5、激光发射器4和牵引球6,圆盘2转动安装在壳体1的外侧,支撑杆5的两端分别 通过连接绳3与圆盘2连接,两根连接绳3的长度相等,牵引球6通过悬吊绳9与支撑杆5的中 部连接,激光发射器4垂直安装在支撑杆5的中部,且可绕着支撑杆旋转,壳体1具有一个透 明的玻璃平面101,以使激光发射器4发射的激光束7透过玻璃平面101射出;
[0035] 标尺8设置在玻璃平面101的外侧,用于接收来自激光发射器4发出的激光束7,标 尺8上设有刻度。
[0036] 在本发明的优选实施例中,如图1所示,壳体1为由五块矩形钢板和一块透明均质 玻璃制成的长方体壳体,其中,圆盘转动安装在与玻璃平面相连的矩形钢板的中部。
[0037]在本发明的优选实施例中,如图1所不,牵引球6的质量为支撑杆5的质量的5~20 倍,一般取10倍。
[0038] 在本发明的优选实施例中,如图1所示,牵引球6为钢球,支撑杆5为钢管。
[0039] 在本发明的优选实施例中,如图1所示,标尺8上每两个相邻刻度之间的距离小于 1mm,一般取1mm,测量精度高。
[0040] 如图1所示,一种建筑物沉降测量方法,包括以下步骤:
[0041] S1、将标尺8固定安装在较远处的不产生沉降的物体上,将激光发射机构预埋在待 测的正在施工的建筑物侧墙上,使牵引球6垂直落下,保证支撑杆5处于水平状态,旋转圆盘
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