网架挠度测量doc.docx

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网架挠度测量doc

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LT

站仪测量精度高，TCR400～TCR1200系列全站仪测角精度为2"，测距精度为3mm+2ppm，最大测程80～170m，它完全能担当网架挠度测量的重任。

因此，有了LeicaTCR（免棱镜系列）全站仪，解决了测量人员在网架挠度测量中的诸多不便。

3.1精度估算

由TCR全站仪自由设站，照准高程控制点（A）上设置的Leica小棱镜（镜高固定为r），引测仪器视线高后，对网架进行照准测量（见“图1”）。

测点P的高程Hp为：

Hp=HA+△h1+△h2

=HA+r+S1×Sinα1+（1-k）（S1×Cosα1）2/2R+S2×Sinα2+（1-k）（S2×Cosα2）2/2R⑴

式中（1-k）（S1×Cosα1）2/2R和（1-k）（S2×Cosα2）2/2R为球气差，可由全站仪设置自动改正（取k=0.14，R=6370km）。

设场地高程控制点A的点位精度为mA=±1mm、测角精度mα=±3″、测距精度mS=±3mm，由式⑴估算得：

在测点视距不大于30m的范围内，测点高程中误差达到±3.1mm。

说明采用TCR全站仪进行网架挠度测量是可行的。

3.2工作原理

⑴高程控制测量

在网架建筑物场地内以约30m的间距选设布置高程控制点，使用ZiessDiNi12电子水准仪或LeicaNA2/NAK2（标称精度：

±0.3mm/km），按二等水准测量技术要求组成水准网对高程控制点进行引测。

采用独立高程系，严密平差计算场内控制点的高程，确保控制点高程误差小于±1mm。

⑵网架挠度观测

TCR全站仪自由设站，在高程控制点上设置Leica小棱镜（镜高固定），引测仪器视线高后，同法检测另一控制点的高程，检测无误（检测值与已知值之差小于±2mm）后实施对网架的挠度观测。

网架挠度观测一般以网架下弦杆或下弦螺栓球为测量对象。

测量时，TCR全站仪的激光束瞄准下弦螺栓球底部（若螺栓球底部为平底，见图2“测点位置1”）或下弦杆底部（见图2“测点位置2”），正倒镜观测1测回，得下弦螺栓球底部或下弦杆底的高程，并绘制草图记录于网架挠度观测专用手簿。

草图中要标注测点位于网架施工平面图的对应轴号、方位或部位。

由此逐点观测。

为确保免棱镜观测的数据精度，一般要求观测点垂直角大于45°，测点视距不大于30m。

1.数据处理

⑴对照“网架施工平面图”、“网架下弦布置图”、“网架配料单”以及“球节点劈面尺寸数据”等资料，由对应的下弦杆口径或下弦螺栓球直径等相关数据，逐点推算网架下弦节点球中心的高程。

⑵依据“网架施工平面图”的尺寸数据和推算得到的网架下弦节点球中心高程，编辑生成网架下弦节点球中心三维坐标dat数据文件。

⑶在南方CASS成图软件平台上调入网架下弦节点球中心三维坐标dat数据文件，绘制生成网架下弦等高线图（等高线间距1cm）和网架下弦轴线向高程断面图。

⑷由绘制的网架下弦等高线图和轴线向高程断面图，计算网架两支承间下弦各节点的挠度值，结合网架支承立柱的沉降观测数据和“钢结构网架挠度的控制指标”判断网架结构挠度值较大的部位。

并分析其原因，提请业主要关注的重点部位。

2.实例分析

某汽车厂车身车间屋面为正方四角锥型螺栓球节点网架，网架由两个平面呈70m×84m的矩形组成。

网架以上弦点为支撑，支承跨度24m，下弦网格节点间距均为3m×3m，网架矢高8m。

网架下弦轴线平面布置如“图3”。

我们以免棱镜全站仪法对该网架进行了挠度测量（测量工作原理同上），实测并推算出网架纵轴1、4、5、8、9、12、13、16、17、20、21、24、25、28、29、32、33、36、37、40、41、44、45、48与横轴A、C、E、F、I、J、M、N、Q、R、U、V、Y、Z、γ相交的共计360个下弦节点球中心高程。

在南方CASS成图软件平台上绘制生成的网架下弦等高线图（等高线间距1cm），见“图4”。

有了“网架下弦等高线图”，我们对网架的整体挠曲度情况就一目了然。

即等高线间隔较大的区域，相邻网架节点间的挠曲度相对较小；等高线密集的部位，就是网架垂直变形量较大的部位，其相邻网架节点间的挠曲度变化较大，该部位也是网架安全的隐患点。

为了详细了解网架的挠度情况，我们可以按网架纵、横轴线向绘制网架下弦节点球中心的高程断面图。

现以U轴为例，其下弦高程断面图如“图5”。

由“图5”，网架U轴位置各下弦节点球的挠曲情况就显而可见。

即相邻测点间断面线若平坦，则相邻网架节点间的挠曲度相对较小；若断面线陡峭，其相邻网架节点间的挠曲度就较大。

3.网架挠度值的计算方法

⑴用于对整体网架进行挠度分析的挠度值计算

对整体网架的挠度计算一般以一个面为基准，计算网架下弦各节点的挠度值；并结合绘制的“网架下弦等高线图”对整体网架进行挠度分析。

水平网架（如上例）：

可以依据实测的网架下弦节点高程值，先找出网架下弦节点最大高程值点，并以该点高程的水平面为基准面，计算整个网架下弦各节点的挠度值。

斜面或曲面网架：

可以先把斜面或曲面网架的设计空间位置投影至同一高程的水平面，依据设计数据计算出斜面或曲面网架上各下弦节点球中心与该水平面的高差值；然后由该值加上实测高程值计算出斜面或曲面网架上各下弦节点球中心相对于该水平面的挠度值。

⑵用于对局部网架进行挠度分析的挠度值计算

一般以网架轴向为一个单元进行挠度值计算，或以各支承间每一跨度为一个单元进行挠度值计算，并结合绘制的“网架下弦轴线向高程断面图”对局部网架进行挠度分析。

4.结束语

本文结合工程实例，使用LeicaTCR（免棱镜系列）全站仪和南方CASS成图软件，叙述网架挠度测量的新方法和数据处理要点，以飨读者。

2007年5月