海洋工程测量PPT.ppt

（专业选修课）,海洋工程测量,教材及参考书,教材1）测量学，河海大学测量学编写组2）海洋测绘，黄张裕等，国防工业出版 参考书3）土木工程测量，胡伍生等，东南大学出版社,学习方式,听课（启发式、讨论式）读书（预习、复习）作业（综合练习）,考试成绩,平时成绩 30%课堂表现 7%书面作业 8%实验 15%期末考试 70%,第一章 工程测量的基本工作,1.1 工程测量概述,工程测量的概念工程测量指在工程建设勘测设计、施工和管理阶段所进行的各种测量工作。按工作顺序和性质分为：1）勘测设计阶段的控制测量和地形测量；2）施工阶段的施工测量和设备安装测量；3）管理阶段的变形观测和维修养护测量。按工程建设的对象分为：建筑、水利、铁路、公路、桥梁、隧道、矿山、城市和国防等工程测量。,1.1 工程测量概述,海洋工程测量概念 海洋工程测量是在工程建设前、施工过程中、工程建成后进行的测量工作。主要是港口设施（码头、船坞、防波堤）的新建、改造、维护、修复等的工程测量工作。,1.1 工程测量概述,海洋工程测量主要内容1）港口建设前的测量工作 地形图测绘、水深测量、海洋水文观测、海洋泥沙运动和海底地质调查、海流波浪测量2）港口建设过程中的测量工作 施工测量3）港口建成后的测量工作 港湾图的测绘、变形监测等,1.1 工程测量概述,海洋工程测量的主要特点：1）海洋作业2）使用工程船舶3）预制装配化4）有潜水作业5）受波浪影响6）受潮汐、潮流影响,海洋工程图片,海洋工程图片,海洋工程图片,海洋工程图片,海洋工程图片,1.2 测设的基本工作,测设是根据工程设计图纸上待建的建筑物、构筑物的轴线位置、尺寸及其高程，算出待建的建、构筑物各特征点(或轴线交点)与控制点(或原有建、构筑物特征点)之间的距离、角度、高差等测设数据，然后以地面控制点为依据，将待建的建、构筑物的特征点在实地标定出来，以便施工。测设的基本工作是测设已知的水平距离、水平角度和高程。,1.2 测设的基本工作,一、水平距离的测设(一)一般方法 在给定的方向，根据给定的距离值，从起点用钢尺丈量的一般方法，测得线段的另一端点。为了进行检核，应往返丈量测设的距离。(二)精确方法(1)将经纬仪安置在已知的起点A上，并标出给定直线的方向，沿该方向进行概量并在地面上打下尺段桩和终点桩，在桩顶刻十字标志。(2)用水准仪测定各相邻桩桩顶之间的高差。,1.2 测设的基本工作,(3)按精密丈量的方法先量出整尺段的距离，并加尺长改正、温度改正和高差改正，计算每尺段的长度及各尺段长度之和，得最后结果为D0。(4)用已知应测设的水平距离D减去D0得余长q。即 D-D0=q。然后计算余长段应测设的距离q q=q-ld-lt-lh(5)根据q在地面上测设余长段，并在终点桩上作出标志，即为所测设的终点B。,1.2 测设的基本工作,二、水平角度的测设方法(一)一般方法 设OA为地面上的已知方向，为设计的角度，今求设计方向OB。测设时，在O点安置经纬仪，盘左时，置水平度盘读数为00000，瞄准A点。然后转动照准部，使水平度盘读数为，在视线方向上标定B点；用盘右位置再测设角，标定B点；由于存在测量误差，B与B点往往不重合，取中点B，则AOB即为，OB方向就是要求标定于地面上的设计方向。,1.2 测设的基本工作,二、水平角度的测设方法,1.2 测设的基本工作,(二)精确方法 先用盘左测设出概略方向OB，标定B点，再用测回法(测回数根据精度要求而定)测量AOB的角值为。并用钢尺量出OB之长度，则支距BBOB/，其中=-(的单位为秒)。以BB为依据改正点位B。若，为正值时，则按顺时针方向改正点位，即沿OB之垂线方向，从B起向外量取支距BB，以标定B点；反之则向内量取BB以定B点。则AOB即为所要测设的角。,1.2 测设的基本工作,三、设计高程的测设方法 要把设计的室内地坪高程(0)和房屋其他各部位的设计高程(在工地上亦称高程为标高)在地面上标定出来，作为施工的依据。这项工作称为测设已知高程。(一)一般方法 安置水准仪于水准点R与待测设高程点A之间，得后视读数a，则视线高程 H视=HR+a；前视应读数b应=H视-H设，H设为待测设点高程。,1.2 测设的基本工作,(二)高程上下传递法 借助钢尺将地面水准点的高程传递到在坑底或高楼上所设置的临时水准点上，然后再根据临时水准点测设其他各点的设计高程。将地面水准点A的高程传递到基坑临时水准点B上。在坑边木杆上悬挂经过检定的钢尺，零点在下端并挂10kg重锤。为减少摆动，重锤放入盛废机油或水的桶内。在地面上和坑内分别安置水准仪，瞄准水准尺和钢尺读数a、b和c、d，则：HB=HA+a-(c-d)-b。HB求出后，即可以临时水准点B为后视点，测设坑底其他各待测设高程点的设计高程。,1.2 测设的基本工作,三、点的平面位置的测设（一）直角坐标法 用已知坐标差x、y测设点位。当根据建筑方格网或矩形控制网测设时，采用此法准确而简便。,1.2 测设的基本工作,三、点的平面位置的测设（二）极坐标法 根据已知水平角度和水平距离测设点位。测设前需根据施工控制点(例如导线点)和测设点的坐标，按坐标反算公式求出AP方向的坐标方位角AP和水平距离DAP，再根据坐标方位角求出水平角。,1.2 测设的基本工作,（三）角度交会法 在量距困难地区用两个已知水平角度测设点位的方法，颇有成效。但必须有第三个方向进行检核，以免出现错误。（四）方向线交会法 方向线交会法就是利用两条相互垂直的方向线相交来定出测设点。一般在需要测设点和线很多的情况下采用。（五）距离交会法 在便于量距的地区，且边长较短时(例如不超过一钢尺长)，宜用本法。,1.2 测设的基本工作,1.2 测设的基本工作,四、已知坡度线的测设 在修筑道路、敷设排水管道等工程中，经常要测设设计时所指定的坡度线。若已知A点设计高程为HA，设计坡度iAB，则可求出B点的设计高程：HB=HA+iABDAB,1.2 测设的基本工作,1.3 施工测量,在各种建筑物施工阶段所进行的测量工作称为施工测量。其内容主要包括施工控制网的建立、实地测设等。施工测量也必须遵循“由整体到局部，先控制后碎部”的原则，以避免测设误差的积累。其精度参照有关测量规范加以规定。一般来说，建筑物本身各细部之间或各细部对建筑物主轴线相对位置的测设精度，应高于建筑物主轴线相对于场地主轴线或它们之间相对位置的精度。,1.3 施工测量,一、建筑场地上的施工测量（一）建筑基线在面积不大又不复杂的建筑场地上，常布置一条或几条基线，作为施工测量的平面控制，称为建筑基线。建筑基线应靠近主要建筑物并与其轴线平行，以便采用直角坐标法进行测设。根据建筑物的设计坐标和附近已有的测量控制点，在图上选定建筑基线的位置，求算测设数据，并在地面上测设出来。,1.3 施工测量,一、建筑场地上的施工测量（一）建筑基线建筑基线尽可能靠近拟建的建筑物，并与他们的轴线平行。在城市建筑工地，面积小时可直接用建筑红线作现场控制。为了复查建筑基线是否变动，基线点不得少于3个。,1.3 施工测量,建筑基线,1.3 施工测量,（二）建筑方格网在大中型建筑施工场地上，施工控制网多用正方形或矩形格网组成，称为建筑方格网(或矩形网)。1.建筑方格网的坐标系统设计和施工部门，为了工作方便，常采用一种独立的坐标系统，称为施工坐标系或建筑坐标系。施工坐标系的纵轴通常用A表示，横轴用B表示，施工坐标也叫A、B坐标。施工坐标系的A轴和B轴，应与厂区主要建筑物或主要道路、管线方向平行。坐标原点设在总平面图的西南角。,1.3 施工测量,1.3 施工测量,2.建筑方格网的布置和主轴线的选择 先选定建筑方格网的主轴线，然后再布置方格网。布网时方格网的主轴线应布设在厂区的中部，并与主要建筑物的基本轴线平行。3.确定主点的施工坐标 当场区很大时，主轴线很长，一般只测设其中的一段，如图中的AOB段，该段上A、O、B点是主轴线的定位点，称主点。主点的施工坐标一般由设计单位给出，也可以在总平面图上用图解法求得一点的施工坐标后，再推算其他主点的施工坐标。,1.3 施工测量,4.求算主点的测量坐标 如图，主点 P，施工坐标系坐标（AP，BP），测量坐标 为OA 的坐标方位角,y,xP=xo+APcos-BPsin yP=yo+APsin+BPcos,1.3 施工测量,5.建筑方格网的测设MN和CD为建筑方格网的主轴线，测段上的AOB是主轴线上的主点。先测设主轴线AOB，然后根据AOB测设另一主轴线COD，检验角AOC和AOD，分别算出其与90度的差，其差不能大于5秒。,1.3 施工测量,1.3 施工测量,（三）民用建筑施工测量施工测量的任务：按照设计要求，把建筑物的位置标定在实地上，并配合施工保证工程质量。准备工作：（1）熟悉设计图纸（2）现场踏勘（3）制定测设方案（4）准备测设数据,1.3 施工测量,（三）民用建筑施工测量,1.3 施工测量,（三）民用建筑施工测量,1.3 施工测量,（三）民用建筑施工测量 1.民用建筑物定位 建筑物定位就是根据施工平面控制网(建筑基线或施工导线网等)或地面上原有建筑物将拟建的建筑物基础轴线或边线的交点测设在地面上，然后根据这些点进行房屋细部测设。,1.3 施工测量,2.龙门板的设置 当基槽开挖后，所测设的轴线交点桩都将被挖掉，为了便于随时恢复点位，就要在基槽以外一定距离处打下支桩，并在支桩外侧钉上横木板，一般叫龙门板。用水准仪测设0于支桩上，并使龙门板上边缘与支桩上室内地坪的标高线比齐。用经纬仪将房屋墙的中线投射到龙门板上。,1.3 施工测量,1.3 施工测量,1.3 施工测量,3.基础槽施工测量1）基槽及基坑抄平,1.3 施工测量,2)垫层中线的测设 在垫层浇灌之后，根据龙门板上的轴线钉或轴线控制桩，用经纬仪把轴线投测到垫层上去。然后在垫层上用墨线弹出墙中心线和基础边线，以便砌筑基础。,1.3 施工测量,3)防潮层抄平与轴线投测 当基础墙砌筑到0标高下一层砖时，使用水准仪测设防潮层的标高，其测量限差为5mm。防潮层做好后，根据龙门板上轴线钉或轴线控制桩进行轴线投测，限差为5mm。然后将墙轴线和墙边线用墨线弹在防潮层面上，并把这些线延伸和画到基础墙的立面上，以便于下部墙身砌筑。,1.3 施工测量,1.3 施工测量,1.3 施工测量,4）楼层轴线投测 投测轴线的最简便方法是吊垂线法。当楼层较多，不便用垂球投测时，可应用经纬仪逐层投测中心轴线。5）楼层高程传递 使用高程上下传递法，用水准仪和钢尺将地面上水准点高程传递到楼层上，在各层上设立临时水准点，然后以此为依据，测设各层细部的设计标高。,1.3 施工测量,1.3 施工测量,二、工业厂房施工测量（一）厂房矩形控制网的测设（二）厂房柱列轴线和柱基的测设 1.柱列轴线的测设 根据柱列中心线与矩形控制网的尺寸关系，把柱列中心线一一测设到矩形控制网的边线上(距离应从靠近的距离指标桩量起)，并打下大木桩，以小钉标明点位，然后以这些轴线控制桩为依据，测设柱基。2.柱基的测设 用两架经纬仪安置在两条互相垂直的柱列轴线的轴线控制桩上，沿轴线方向交会出每一个柱基中心的位置。3.基坑的高程测设4.基础模板的定位,1.3 施工测量,1.3 施工测量,1.3 施工测量,1.3 施工测量,（三）柱子吊装测量1.柱子吊装应满足的要求(1)柱子中心线必须对准柱列轴线，允许偏差为5mm。(2)柱身必须竖直，柱的全高竖向允许偏差为柱高的1/1000，但不应超过20mm。(3)牛腿面标高必须等于它的设计标高，柱高5m以下限差为5mm，柱高在5m以上限差为8mm。,1.3 施工测量,2.吊装准备工作 1）弹出杯口定位线和柱子中心线 根据轴线控制桩用经纬仪将柱列轴线投测在杯形基础顶面上作为定位线。当柱列轴线不通过柱子中心线时，应在杯基顶面上加弹柱子中心定位线。2）在杯口内壁测设标高线 3）柱身长度的检查与杯底找平3.柱子吊装时垂直度校正,1.3 施工测量,1.3 施工测量,1.4 变形监测,为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。建筑物变形观测的主要内容有建筑物沉降观测、建筑物倾斜观测、建筑物裂缝观测和位移观测等。,1.4 变形监测,一、建筑物的沉降观测建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。,1.4 变形监测,1水准基点的布设水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求：（1）要有足够的稳定性。水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。（2）要具备检核条件。为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。（3）要满足一定的观测精度。水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。,1.4 变形监测,2沉降观测点的布设进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要求：（1）沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉降情况的部位，如建筑物四角，沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。（2）沉降观测点的数量 一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的距离一般为1020m。（3）沉降观测点的设置形式 如图所示。,1.4 变形监测,1.4 变形监测,3沉降观测（1）观测周期 观测的时间和次数，应根据工程的性质、施工进度、地基地质情况及基础荷载的变化情况而定。1）当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。2）在建（构）筑物主体施工过程中，一般每盖12层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。3）当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。4）建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为23个月观测一次，直至沉降稳定为止。,1.4 变形监测,3沉降观测（2）观测方法 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过1mm。另外，沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为闭合水准路线。,1.4 变形监测,(3)精度要求1）多层建筑物的沉降观测，可采用DS3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 mm（n测站数）。2）高层建筑物的沉降观测，则应采用DS1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过 mm（n为测站数）。,1.4 变形监测,（4）工作要求 沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定，即固定观测人员，使用固定的水准仪和水准尺，使用固定的水准基点，按固定的实测路线和测站进行。,1.4 变形监测,1.4 变形监测,4沉降观测的成果整理（1）整理原始记录 每次观测结束后，检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，调整高差闭合差，算出各沉降观测点的高程，填表。（2）计算沉降量 1）计算各沉降观测点的本次沉降量：沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程上次观测所得的高程 2）计算累积沉降量：累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量将沉降观测点沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载等记入“沉降观测表”中。（3）绘制沉降曲线,1.4 变形监测,1.4 变形监测,二、建筑物的倾斜观测测定建筑物的基础和主体结构倾斜变化的工作，称为倾斜观测。1一般建筑物主体的倾斜观测建筑物主体的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物主体的倾斜度，即 i建筑物主体的倾斜度；D建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值；H建筑物的高度；倾斜角（）。,1.4 变形监测,1.4 变形监测,1.一般建筑物的倾斜观测（1）将经纬仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。瞄准建筑物X墙面上部的观测点M，用盘左、盘右分中投点法，定出下部的观测点N。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q。M、N和P、Q即为所设观测标志。（2）相隔一段时间后，在原固定测站上，安置经纬仪，分别瞄准上观测点M和P，用盘左、盘右分中投点法，得到N和Q。如果，N与N、Q与Q不重合，说明建筑物发生了倾斜。（3）用尺子，量出在X、Y墙面的偏移值A、B，然后用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移值D。,1.4 变形监测,2圆形建（构）筑物主体的倾斜观测对圆形建（构）筑物的倾斜观测，是在互相垂直的两个方向上，测定其顶部中心对底部中心的偏移值。（1）在烟囱底部横放一根标尺，在标尺中垂线方向上，安置经纬仪，经纬仪到烟囱的距离为烟囱高度的1.5倍。（2）用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、A及底部边缘两点B、B分别投到标尺上，得读数为y1、y1及y2、y2。烟囱顶部中心O对底部中心O在y方向上的偏移值y：,1.4 变形监测,1.4 变形监测,（3）用同样的方法，可测得在x方向上，顶部中心O的偏移值x为：（4）用矢量相加的方法，计算出顶部中心O对底部中心O的总偏移值D：根据总偏移值D和圆形建（构）筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。另外，亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法，直接测定建（构）筑物的倾斜量。,1.4 变形监测,3建筑物基础倾斜观测建筑物的基础倾斜观测一般采用精密水准测量的方法，定期测出基础两端点的沉降量差值h，再根据两点间的距离L，即可计算出基础的倾斜度：对整体刚度较好的建筑物的倾斜观测，亦可采用基础沉降量差值，推算主体偏移值。,1.4 变形监测,1.4 变形监测,三、建筑物的裂缝观测当建筑物出现裂缝之后，应及时进行裂缝观测。常用的裂缝观测方法有以下两种：1石膏板标志用厚10mm，宽约5080mm的石膏板（长度视裂缝大小而定），固定在裂缝的两侧。当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观察裂缝继续发展的情况。2白铁皮标志,1.4变形监测,四、建筑物位移观测根据平面控制点测定建筑物的平面位置随时间而移动的大小及方向，称为位移观测。位移观测首先要在建筑物附近埋设测量控制点，再在建筑物上设置位移观测点。位移观测的方法有以下两种：1角度前方交会法利用角度前方交会法，对观测点进行角度观测，计算观测点的坐标，利用两期之间的坐标差值，计算该点的水平位移量。2基准线法某些建筑物只要求测定某特定方向上的位移量，如大坝在水压力方向上的位移量，这种情况可采用基准线法进行水平位移观测。,1.4 变形监测,观测时，先在位移方向的垂直方向上建立一条基准线。A、B为控制点，P为观测点。只要定期测量观测点P与基准线AB的角度变化值，即可测定水平位移量。在A点安置经纬仪，第一次观测水平角BAP=1，第二次观测水平角BAP=2，两次观测水平角的角值之差即 其位移量可按式计算：,1.5 竣工测量,竣工测量是工业建设工程项目竣工验收时所进行的测量工作。目的是根据控制网点测定已有建筑物的实际位置，以检验施工质量，为以后的工作 提供依据。竣工测量成果主要是竣工总平面图、分类图、辅助图、断面图以及铁路公路曲线元素、细部点坐标、高程明细表等。,1.5 竣工测量,测量成果应综合反映工业企业建筑场地竣工后 主体工程及其运输和附属设备（包括铁路、公路、地下 和架空设施）的现状，它是今后生产管理和维修所必需 的基础技术资料，也是工业企业改建、扩建设计的依据。竣工测量随各阶段施工的完成而陆续进行，并对已建成 的建筑物作最终测量。为此，要特别注意在基坑和管沟 回填土之前进行地下管道、电缆、电信路线网和基础等 隐蔽工程的测量。,1.5 竣工测量,实测竣工总平面图时,对于主要建筑物的轮廓点(大 型的至少测三点)、地下管线的起终点、交叉点、转折点、分支点、窨井中心、道路交叉点、铁路岔心、尽头、车 间入口处和人防工程出入口处等重要地物的细部点，可 用解析法测算其坐标。对于建筑物室内地坪、散水坡脚、给水管管顶、排水管管底、窨井底、地沟底、道路变坡 点等，可用水准仪测定其高程。凡无需测定细部点坐标 的各种建筑物、道路等可图解其位置。,1.5 竣工测量,竣工总平面图的编绘，一般采用建筑坐标系统。其 坐标轴应与主要建筑物平行或垂直，图面大小要考虑使 用与保管方便，一般应从主厂区向外分幅，避免主要车 间被分幅切割，并要照顾生产系统的完整性，使之尽可 能绘制在一幅图纸上。竣工总平面图一般包括：比例尺 1:1000的综合平面图和管线专用平面图，以及比例尺为 1:2001:500的独立设备与复杂部件的平面图。对于小 型的工业建设项目,最好能编绘一种比例尺为1:500的总 平面图来代替前两种比例尺为1:1000的平面图。对于大 型和联合企业应编绘比例尺为1:20001:5000的不同颜 色绘示的综合总平面图。,本章小结,1）海洋测量的基本概念和内容2）测设的基本方法：边长 角度 高程 坐标 坡度 3）工业建筑施工测量：建筑基线、建筑方格网4）变形监测：沉降观测、倾斜监测等5）竣工测量：竣工平面图的测绘,思考题,1.简述测量和测设的区别。2.已知地面两个已知点，坐标分别为 A（458.123，90.245）、B（57.058，249.324)；需要放样点C（105.425，83.459）现根据A、B两点放样C点。若以A点作测站，请计算放样元素。3.简述坡度放样的基本方法。4.设施工坐标系坐标原点o在测量坐标系坐标为（2536.123，7812.546），施工坐标系纵轴在测量坐标系的坐标方位角为240度。方格网一主点A在施工坐标系坐标为（100，300），请计算A在测量坐标系内的坐标。5.简述沉降观测基准点的布设原则。,