风振变形监测

-0--0-风振监测设计方案-1-目录一.工程概述……………………………………………………………2二.作业目的与意义……………………………………………………2三.作业依据……………………………………………………………3四．基站布设4.1基站的选址……………………………………………………34.2基站的建设……………………………………………………34.3、基准站安置到已知点………………………………………44.4、基准站安置到未知点………………………………………4五．监测站设计………………………………………………………5六．监测结果与数据分析……………………………………………6七．提交成果资料……………………………………………………7八．组织管理…………………………………………………………7九．组织管理9.1仪器设备情况…………………………………………………89.2人员及时间安排………………………………………………8-2-一.工程概述喻家山庄位于中国地质大学与华科交界处，小区多为教师居住，有6栋高层建筑，皆为32层，框架、减力墙结构。多年平均16.9℃，属亚热带季风气候，全年主导风向为东北偏北，冬季主导风向为北风和东北风，夏季主导风向为东南风，年平均风速2.7m/s，最大风速19.1m/s，最大风力九级。二．作业目的和意义随着各种轻质高强建筑材料的出现和设计、施工技术的不断发展，超高层建筑的发展越来越快。这种柔性建筑在强风到来之时，极易发生过大的变形而使结构不能处于正常的工作状态(如电梯井变形过大致使电梯不能正常工作)，或使结构产生局部破坏，甚至整体破坏.因此，对结构的性能进行实时地监测和诊断，及时地发现结构的损伤，对可能出现的灾害进行预测，评估其安全性已成为土木工程的必然要求.传统精密工程测量包括全站仪、激光准直仪等方法，但这些光测方法有着共同的缺陷，如各测点不同步，大变形难以观测，以及受自然条件限制较大等。近年来，随着GPS中的RTK(Real-timeKinematic，RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它能够实时定位并进行坐标转换，为用户提供待测点在指定坐标系中的三维定位结果)技术逐步成熟，这一有着高效、快速、全自动、全天候和高精度等优越性能的健康监测方法在大型土木工程中开始应用。此外，风荷载是一个复杂的非平稳随机过程，这就造成风对结构的作用表现出间歇性，探讨风速与结构表面风压的关系对结构振动的影响和预测具有十分重要的价值，基于傅氏变换的传统谱分析方法已经难以发挥作用。三.作业依据1.《全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314国家测绘局2001》2.《卫星通信中央站通用技术条件GB/T16952国家技术监督局1997》3.《精密工程测量规范GB/T15314国家技术监督局1994》4.《全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97中国建设部1997》5.《测绘技术设计规定ZBA75001国家测绘局1989测绘技术总结编写规定CH1001-91国家测绘局1991》6.《中国地壳形变监测网络基准站建立规范地震局、测绘局2000》7.8.《全球定位系统（GPS）测量型接收机检定规程CH8016国家测绘局1995》9.《电子设备雷击保护导则GB7450国家技术监督局1987》-3-10.《通信用电源设备通用试验方法GB/T16821国家技术监督局1997》四．基站布置4.1基站的选址基准站的选址要考虑两方面的因素，第一要满足GPS观测所必须的条件；另外，要利于基准站的施工及日后的维护。根据高楼周围环境基准站选址设计如下：1、基站应有10°以上的地平高度角卫星通视条件；2、远离电磁干扰区(微波站、无线电发射台、高压线穿越地带等)和雷击区,其距离不小于200m；3、避开街道、人流较多的通道等易产生振动的地点；4、具有稳定、安全可靠的交流电电源；5、选点位置尽量靠近监测高楼,利于与监测点以“短基线”进行解算。4.2基站的建设1.建立2个连续运行基准站。2、基准站属于基岩型基准站,主机采用徕卡GPS1200基站型主机，利于设备安装及GPS接收机的保护。天线通过强制对中器固定在观测墩顶部，GPS接收机安置在简易房中。3、基准站采集的GPS数据既可以通过光纤网络传输到服务器的硬盘上保存，也可以同时在GPS接收机中进行备份，增加数据的安全性。-4-4、在断电的情况下，可以依靠UPS继续工作12个小时以上。5、系统控制中心可以通过光纤网络系统远程方式，设定、控制、监测基准站的运行。基准站以混凝土现场浇筑，观测墩顶部安装强制对中装置。部位尺寸观测墩台体上底0.4×0.4下底0.60×0.60高1.5平台1.60×1.60×0.2基础挖深无4.3、基准站安置到已知点由于控制点的WGS84坐标已经由GPS静态数据三维平差获得，其在试验坐标系下的平面坐标也已求得，所以可以在室内求取两个坐标系之间的转换参数，然后直接运用到外业测量中。具体步骤如下：1、测前准备：将试验用的基站主机、移动站主机与电脑连接并分别设置工作模式（也可以通过手簿或主机上的按键组合进行此步操作）对基准站和移动站的主机、s730手簿、电台外挂电源等进行充电；2、新建工程：打开手簿，进入EGstar程序，新建工程“bysj-have84-y”，并对工程进行初步设置，主要包括数据链、COM通道、测区中央子午线等；3、求转换参数：在“配置/坐标管理库”当中添加点，依次输入1000、4000、5000三个点的WGS84坐标和平面坐标，退出。然后进入“输入/求转换参数”，按照提示分别导入各点，求得一组转换参数，查看转换参数精度符合要求后点击“保存”，并将该参数“应用”于本工程；4、基准站假设及设置：在某控制点假设基准站，打开S82C主机以、电台、以及S730手簿，用蓝牙将手簿与主机连接（也可以用数据线连接），对基准站进行设置，输入仪器高、选择仪器高量取方式等信息，然后启动基准站，手簿提示基准站已启动，电台开始发射电磁波信号；-5-5、移动站设置；打开移动站主机并通过手簿与其连接，“配置/仪器设置/移动站设置”，设置好后退出。如果设置成功，则手簿显示接受电台信号，解的类型由单点解变为浮点解或者固定解，固定解状态下便可进行RTK测量了，6、点校正：由于GPS输出的是WGS84坐标，而且RTK基准站的输入坐标也只认WGS84坐标，所以大多数GPS在使用转化参数时的普遍方式为，把基准站架设在已知点上，在基准站直接或间接的输入WGS84坐标启动基准站。这种方式的缺点是每次都必须用控制器与基准站连接后启动基准站，这种模式在测量外业作业时在操作上会带来一定的麻烦。使用点校正可以选择基准站架设在任意点上启动，大大提高了使用的灵活性。“校正向导”需要在已经打开转换参数的基础上进行。校正参数一般是用在求完转换参数而基站进行过开关机操作，或是有工作区域的转换参数，可以直接输入的时候，校正向导产生的参数实际上是使用一个公共点计算两个不同坐标的“三参数”，在软件里称为校正参数。7、RTK测量：RTK主机架在待测点上，对中整平，在固定解状态下操作手簿进行测量，并保存数据；8、数据下载及处理：现在手簿上对观测数据进行“导出”操作，然后连接手簿和电脑，下载数据进行处理。4.4、基准站安置到未知点WGS84坐标已知时还可以将基准站架设在未知点进行测量，也就是基准站任意架设在某点，只要该点满足GPS测量的基本观测条件便可。此模式下的操作步骤“模式一have84-y”，唯一的区别是，在进行点校正时，需按照“基准站架设在未知点进行点校正”，校正时需在校正点上将流动站严格对中整平。五、流动站设置设置观测墩，用于支撑GPS观测天线。仪器墩外部进行保温和防风处理，顶部安装强制对中装置。-6-(1)流动站作业的有效卫星数不宜少于5个，三维位置精度因子(pdop)值应小于6，并应采用固定解成果。(2)正确的设置和选择测量模式、基准参数、转换参数和数据链的通信频率等，其设置应与基准站相一致。(3)流动站的初始化，应在比较开阔的地点进行，并应避开水域、建构筑物等造成的多路径影响。(4)作业前，宜检测二个以上不低于图根精度的已知点。检测结果与已知成果的平面较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于1/5基本等高距。(5)作业,(6)结束前，应进行已知点检查。(7)每日观测结束，应及时转存测量数据至计算机并做好数据备份。-7-六．监测结果与数据分析测量数据说明坐标（x,y,z）每0.05秒刷新，得到的数据实时传输到电脑风速用风速仪测量瞬时风速风向风向与受力面积建筑个方向实际面积与风向整合计算受力面积，进而计算风力瞬时时间记录测量数据对应的时间，使瞬时风速和变形量对应曲线的数据拟合，通常也被称为离散数据的曲线拟合，指的是给定函数y=“u(t)的一组观察值(ti，yi)(i=0，1，…，m)选定一组简单函数中Φ(t)(k=0，l，…，n)作为基函数，通过确定拟合模型，f(t)=xlΦ(t)+x2Φ(t)+…+xnΦ（t）的待定参数xk。F（t)与观察值(ti，yi)在总体上尽可能接近。确定拟合模型的过程中，存在多种选择函数f（t)的方法，使离差最小：∑(Yl—Yi)^2=∑[Y(i)一f(ti)]^2=min在沉降观测中，设某特征点在某一观测时间的高程为y，y的变化规律是随时间并变化的函数。假设Y=a0+alx1+a2x2+…+akmk。利用最小二乘法求出该方程的系数，有：式中：n,为特征点重复观测次数；，m为多项式次数。利用最小二乘解法得到曲线拟合的参数方程：-8-八．提交成果资料GPS观测手薄风向风速及风压图振动时程图及功率谱图拟合曲线参数结果表-9-九．组织管理9.1仪器设备情况仪器名称数量仪器精度徕卡GPS12001几秒内初始化，可在在树林和障碍物中进行测量，精度10mm+1ppm，20Hz（0.05秒）刷新率，低于0.03秒的延时，稳定的厘米级精度。重量仅仅2.8kg。笔记本电脑1GPS观测手簿1填写的各项内容，认真绘制点位略图风速仪1测量瞬时风速、风向-10-9.2人员及时间安排项目总工程师1人负责全面领导工作。部门经理1人全面领导项目部日常管理工作，主要负责有关各方工作协调、沟通工作，以及本项目部人员配备安排、工作协调、作业流程控制等工作。技术工程师1人负责技术指导、有关技术问题的交底、解答以及本项目质量审核控制、成果验收等工作等工作。外业监测组4人3名观测员测量流动站数据，1名看管基站后勤保障组4人负责本项目部的交通车辆、工程及办公耗材、仪器设备管理、日常生活安排等后勤保障工作。合计4人