Zhukov_B_N_Geodezichesky_kontrol_sooruzheny_2

2.КОНТРОЛЬ ГОРИЗОНТАЛЬНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ИЛИ ОСАДОК МАРОК ИНЖЕНЕРНОГО ОБЪЕКТА МЕТОДОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО НИВЕЛИРОВАНИЯ КОРОТКИМИ ЛУЧАМИ

2.1.Необходимые приборы, оборудование, вычислительные средства

Лабораторное оборудование в виде стенных марок…..………………....10шт Высокоточный нивелир....…………………………………………….........1шт Подвесная штриховая рейка..………………………………………............1шт Мерный тросик или шнур длиной 6-8 м.....……………………….............1шт Микрокалькулятор...………………………………………………………...1шт Журнал измерений, линейка, карандаш, бумага.

2.2.Содержание работы

2.Производство измерений превышений.

3.Обработка результатов измерений и оформление работы. Состав отчета:

а) пояснительная записка с описанием содержания выполненной работы,

включающая схему размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА) и проектную схему ходов, разработку процессов контроля, расчет требуемой точности контроля и измерений превышений;

б) журнал нивелирования; в) схема уравнивания результатов измерений по методу профессора

Попова; г) ведомость вычисления отметок;

д) оценка точности нивелирования; е) выводы по результатам работы.

2.3. Последовательность выполнения работы 2.3.1. Разработка проекта геодезического контроля

Исходные данные для составления проекта

Пусть, например, предстоит контролировать осадки и деформации конструкций типовой тепловой электростанции. Согласно экспликации зданий и сооружений, а также описаний конструктивных особенностей электростанции [22], одним из многих объектов, подлежащих геодезическому контролю, выбран главный корпус, характеристика которого приведена в табл.1.3.

Выбор параметров, методов и категории контроля, расчет точности контроля параметров

Согласно СНиП 2.02.01-83 (Основания и фундаменты. Нормы проектирования), у представленного выше здания должны контролироваться следующие параметры:

1) относительная разность осадок железобетонных рам с допускаемой величиной δтех = δраз.ос. = ( s / L ) = 0,002;

2) максимальная осадка с допускаемым значением δтех = Sмах =120мм.

Согласно п.1.2.2. настоящих методических разработок для указанного типа здания, вида контролируемых геометрических параметров, техникоэкономических показателей объекта и условий его эксплуатации назначены следующие методы контроля: по объемной характеристике - сплошной, по управляющему воздействию - активный, по временной характеристике - периодический (см. табл. 1.3).

Исходя из общих качественных свойств объекта, по табл. 1.1 назначаем категорию контроля - 3; а по табл. 1.2 и назначенной категории контроля выбираем значение коэффициента точности для пассивного контроля cп = 0,4 (см. табл. 1.3).

Согласно п.1.2.3. производим расчет точности контроля параметров (например, разности осадок железобетонных рам)

Расчет требуемой точности нивелирования

Требуемая точность нивелирования характеризуется средней квадратической ошибкой измерения превышения в ходах и сетях, проложенных по маркам, расположенным на конструкциях зданий, сооружений и оборудования объектов. Правила проектирования таких сетей на промышленных предприятиях изложены в [8, 9, 13]. Для контроля разности осадок проектная схема размещения марок и ходов представлена на рис. 2.1 (схема привязана к условиям и оборудованию лаборатории 31).

Расчет требуемой точности нивелирования производят для наихудшего случая - наименьшего расстояния между взаимосвязанными конструкциями и наибольшим числом станций нивелирования по схеме ходов между ними. Таким случаем на рис. 2.1 является контроль разности осадок марок 7 и 8 (проектный размер L = 5 м, число станций k = 3).

Рис. 2.1. Схема нивелирных ходов по контролю параметра "разность осадок железобетонных рам"

Точность нивелирования для этого случая может быть вычислена по формуле:

В данной формуле в числителе значение 2 взято вследствие того, что, согласно схеме ходов (см. рис 2.1), превышение между марками 7 и 8 будет определено из двух ходов (левый - через марки 6-5 и правый - через марки

10-9); осадка получается как разница двух циклов нивелирования; значение 2 в знаменателе взято вследствие того, что осадка получается как разница двух

циклов измерений; значение в знаменателе 3 взято вследствие того, что число станций в каждом ходе равно 3. Таким образом, требуемая точность измерения превышений в ходах нивелирования по контролю параметра "разность осадок железобетонных рам" должна характеризоваться средней квадратической ошибкой 0,20 мм и может быть достигнута технологией нивелирования класса ГН-010 (см. табл. 2.1).

2.3.2. Производство измерений превышений

Измерение превышений в ходах и сетях геометрического нивелирования, как правило, осуществляется по методикам специальных классов, изложенным в [8, 9, 29] и существенно отличается от методики высокоточного государственного нивелирования I и II классов. В отличие от государственного нивелирования в методиках специальных классов существенно меньше длины визирных лучей, более точная установка прибора в середину между марками, измерения выполняются одной рейкой и по "твердым" точкам, более простая и более быстрая схема взятия отсчетов и другие отличия. Указанные отличия позволяют измерять превышения между марками с более высокой точностью и более оперативно, чем в государственном нивелировании. Этого возможно достигнуть, исходя из особенностей работы в закрытых помещениях и на "твердых" основаниях, что характерно при контроле деформаций сооружений.

Геометрическое нивелирование всех специальных классов выполняют при помощи штриховых реек с инварной полосой типа РН-05 [8, 20, 29] или им равноточным зарубежных фирм. Для удобства работы в помещениях разрешается применение малогабаритных подвесных реек, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 11158-76. Нивелирование всех специальных классов выполняют способом совмещения. Классификация нивелирования специальных классов и основные их характеристики приведены в таблице 2.1.

При нивелировании по маркам во всех специальных классах, в том числе и ГН-010, принимают на станции следующий порядок действий:

установка нивелира с заданной для данного класса точностью с помощью шнура или тросика в середину между контролируемыми точками и приведение его в рабочее положение;

взятие отсчетов по основной и дополнительной шкалам задней рейки (Зо и Зд);

взятие отсчетов по основной и дополнительной шкалам передней рейки (По и Пд);

изменение горизонта прибора и приведение его в рабочее положение; взятие отсчетов по основной и дополнительной шкалам передней рейки

(По и Пд);

взятие отсчетов по основной и дополнительной шкалам задней рейки

(Зо и Зд ).

Перед снятием отсчетов по рейке и барабану плоско-параллельной пластинки элевационным винтом нивелира тщательно совмещают концы пузырька уровня; и вращением барабана плоскопараллельной пластинки в биссектор сетки нитей вводится соответствующий штрих рейки. При работе в лаборатории с подвесными рейками необходимо строго следить за тем, чтобы рейка на марках устанавливалась одной и той же посадочной точкой. Для уменьшения ошибки наклона сетки нитей наведение на шкалы любой рейки должно быть однообразным, т.е. чтобы просветы между углами штриха и нитями сетки были одинаковой величины. Перед взятием отсчета целесообразно еще раз убедиться в правильности совмещения концов пузырька уровня.

Таблица 2.1. Классы и технические характеристики геометрического нивелирования специальных классов

Примечания: 1) первый показатель применяют при нивелировании по осадочным маркам, второй - по костылям; 2) нивелирование ГН-005 и ГН-010 выполняют одной рейкой,

а ГН-025 и ГН-050 - двумя рейками.

Образец журнала нивелирования класса ГН-010 приведен в таблице 2.2.

В таблице 2.3 приведены контроли и допуски для предлагаемых классов нивелирования, причем значения допусков и контрольных величин рассчитаны с учетом точности определения превышений разного ранга.

Примечания: 1) отсчеты по барабану снимаются до 0,1 деления;

2)цена деления барабана 0,05 мм

3)в скобках указана очередность действий.

2.3.3. Уравнивание, оценка точности и вычисление отметок

Результаты измерения превышений из журнала выписываются на схему, образец которой показан на рис.2.2. При сложных объектах такие схемы позволяют наглядно определить объемы выполненных и незавершенных работ, предварительно оценить качество выполненных измерений путем подсчетов и сравнения фактических и допустимых невязок в замкнутых полигонах. По окончании всех измерений такие схемы являются исходными для уравнивания и вычисления отметок.

Фактические невязки fh вычисляют по формуле:

где hi - сумма превышений, подсчитанная в полигоне в одном направлении (как правило, по ходу часовой стрелки).

Допустимые невязки fдоп в полигонах вычисляют по формуле:

(см. табл. 2.1);

n - число станций в полигоне.

Величины фактических и допустимых невязок выписывают на схеме (рис 2.2). Если невязки в каком-либо полигоне превышают допустимые значения, "сомнительно" измеренные превышения перемеряют.

Таблица 2.3. Допуски и контроли нивелирования

1Отклонения от проектного значения разностей высот нулей шкал рейки, мм,

2Расхождения превышений из наблюдений по основной и

Нивелирные сети для инженерно-геодезических работ, как правило, являются свободными сетями и, следовательно, уравниваются по правилам свободных сетей. При небольших сетях, состоящих из свободных полигонов, а именно такие сети чаще всего встречаются в практике инженерногеодезических работ по контролю технического состояния сооружений и оборудования, не всегда стоит прибегать к компьютерной обработке результатов измерений. Как показывает производственный опыт, в сетях, где количество полигонов не более 4-5, более быстрое и вполне приемлемое по точности решение по уравниванию может дать метод полигонов, предложенный проф. В.В. Поповым [30].

Рис. 2.2. Схема измеренных превышений и полученных невязок:

- узловые точки; - переходные точки; - направления ходов и подсчета невязок.

Уравнивание выполняют на схеме (см. рис. 2.3) в такой последовательности.

1.Рисуют схему уравнивания по образцу схемы измеренных превышений. На схеме внутри полигонов заготавливают столбцы для невязок и вписывают в них величины фактических невязок из рис.2.2.

2.Рисуют столбцы распределения невязок вне каждого полигона (число столбцов равно числу ходов в каждом полигоне).

3.Рассчитывают веса Рi (красные числа) каждого хода:

где n' - число станций в ходе между узловыми точками;

n' - число станций в полигоне.

Красные числа подписывают над столбцами распределения невязок. Контролем правильности вычисления весов для полигонов является равенство их суммы единице.

4. Распределяют невязки в полигонах. Распределение начинают с полигона, имеющего максимальную невязку. Невязку этого полигона со своим знаком умножают на веса ходов и полученные произведения подписывают под соответствующими красными числами. Контролем правильности вычислений служит равенство суммы произведений по ходам невязки полигона. Невязки в последующих полигонах распределяют в порядке их расположения относительно полигона с максимальной невязкой. Перед распределением невязки смежного полигона учитывают перешедшее произведение из первого полигона, т.е. произведение суммируют с учетом знаков с невязкой полигона. После распределения невязок во всех полигонах в столбцах поправок будут записаны произведения, перешедшие из смежных полигонов, суммы которых образуют вторичные невязки. Эти невязки распределяют как и первичные. Распределение невязок заканчивают в том случае, когда невязки во всех полигонах будут равны нулю.

5. Вычисляют поправки в ходы. Для этого первоначально подсчитывают суммы поправок в каждом столбце поправок. Указанные суммы, записанные вне полигона, переносят с обратным знаком внутрь полигона и складывают с суммой по этому же ходу со своим знаком, полученной внутри полигона. Полученная сумма является поправкой в ход (см. числа в круглых скобках на рис 2.3).

Рис. 2.3. Уравнивание полигонов по методу профессора В.В. Попова

6.Производят контроль вычислений - сумма поправок в ходы полигона должна быть равна невязке полигона с обратным знаком.

7.Вычисляют отметки марок, а по ним, если необходимо, вычисляют необходимые виды геометрических параметров, как это оговорено в разделе 1. Отметки вычисляют в условной системе высот. Образец записи показан в таблице 2.4. Для этого отметку одной из узловых точек, например, марки 3, принимают за 100 мм. Отметки целесообразно вычислять по полигонам, тогда при замыкании каждого полигона легко обнаруживается ошибка вычислений. При вычислениях следует помнить, что знаки поправок соответствуют направлению обхода полигонов при подсчете невязок. Поэтому, если направление нивелирования по ходу совпадает с направлением обхода полигона при подсчете невязки, то превышение берется со своим знаком и суммируется с поправкой; если не совпадает, то у превышения необходимо изменить знак и только после этого суммировать с поправкой.