Геодезический контроль осадок. геодезический контороль осадок зданий и сооружений промышленных предприятий

• Название: геодезический контороль осадок зданий и сооружений промышленных предприятий
• Дата: 14.02.2023
• Размер: 482.5 Kb.
• Имя файла: Геодезический контроль осадок.doc
• Тип: Курсовая; #936349
• страница: 5 из 6

Показатели точности и достоверности категорий геодезического контроля

Категория контроля	Точность контроля (значения коэффициента точности cn)	Ожидаемый процент повторной разбраковки конструкций	Диапазон величин параметров, подвергаемых повторной разбраковке
1 2 3 4	0,20 0,30 0,40 0,50	2,7 7,1 9,4 11,7	(0,90-1,10) δэ (0,85-1,15) δэ (0,80-1,20) δэ (0,75-1,25) δэ

Нормы точности геодезических измерений при активном контроле предназначаются для решения точностных задач, связанных с изучением и кон­тролем характера изменений размеров, положения и формы сооружений и оборудования, а также их элементов во времени от статических и динамических нагрузок.

По существу, это нормы точности измерений при контроле развития осадок,горизонтальных перемещений сооружений и их оснований, а также деформаций их конструкций во времени. В этих случаях важно изучить характер изменения параметра через определенные интервалы времени этих изменений с заданными проектными или нормативными значениями и сделать соответствующие выводы и решения заблаговременно, упреждая нежелательный ход событий.

Известно, что при контроле какого-либо геометрического параметра объекта при соблюдении заложенных проектом условий строительства и эксплуатации распределение действительных отклонений конструкций будет подчи­няться законам описанным выше. Если построить графики изменений геометрических параметров во времени, то они, как правило, описываются кривыми, имеющими асимптоты, отстояние которых от оси ординат будет равно δ_э.Из всех этих графиков интересны только графики тех кривых, асимптота которых отстоит от оси ординат на величину предельного отклонения δ_э, так как именно она является границей качественного состояния конструкций объекта.

График такой кривой, показывающей изменение во времени эксплуатационного отклонения δ_i(t)(например, развития осадки), представлен на рис. 2. Чтобы получить такой график, предельное отклонение δ_эразбивается на интервалы слежения δ_инт.В результате пересечения кривой (δ_i(t))с границами интервалов образуются точки A, B, C.



Рис. 2. Кривая изменения геометрического параметра во времени

с допускаемым отклонением и погрешностями измерений

при пассивном и активном контролях

Из теории планирования экспериментов известно, что, чем меньше выбрана величина δ_инт, тембольшее число контрольных точек будет при эксперимен­тальном изучении какого-либо процесса или явления, тем более точно будет по­добрана функция, описывающая данный процесс. Эти положения справедливы и для контроля переменных геометрических параметров, а следовательно, и для прогнозирования и управления процессом, характеризующим техническое состояние конструкция зданий, сооружений и оборудования промышленных пред­приятий.

Однако увеличение числа точек потребует увеличения числа измерений и повышения точности измерений. По временной характеристике такой кон­троль будет являться периодическим и должен выполняться через определен­ные интервалы времени, величина которых будет зависеть от величины вы­бранного интервала слежения и планируемого хода развития процесса эксплуа­тации, например, процесса консолидации грунтов основания.

Вполне логично для целей назначения точности измерений при активном контроле применить теорию назначения точности, используемую при пассив­ном контроле, но уже с учетом требований, изложенных выше. А именно, точ­ность контроля следует сопоставлять не с величинами предельных отклонений δ_эгеометрических параметров, а с величинами интервалов слежения δ_инт. Тогда точность измерения параметра при активном контроле, характеризующаяся предельным отклонением δ_г(а),получится делением допускаемого отклонения на геодезические измерения при пассивном контроле δ_г(n)на число φ равных интервалов слежения или n-1 (п- число циклов измерений):

(2)

либо по преобразованной формуле

(3)

причем

(4)

(5)

где с_ак – коэффициент точности при активном контроле.

По предлагаемому методу расчета требуемой точности измерений при контроле отклонения геометрических параметров предельные значения отклонений δ_эвыбирают согласно подразделу 2, коэффициент точности измерений с_п – из табл. 6. Величина и число интервалов слежения должны выбираться в зависимости от задач контроля, экономической целесообразности, правил безопасной эксплуатации сооружений и оборудования, возможностей геодезической техники измерений и т.п.

Минимальное число интервалов φ, которое является основой для расчета точности, определяется по формуле

(6)

Это объясняется тем, что при числе интервалов, равном 1/с_п+ 1, величина интервала слежения δ_инт(см. рис. 2) с учетом предельного отклонения δ_г(а) ее измерения при активном контроле, будет равна предельному отклонению измерения постоянного параметра δ_г(п):

(7)

Следовательно, за время между циклами измерений при планируемом процессе эксплуатации не произойдет неконтролируемого выхода изменяющегося во времени параметра, с учетом ошибки его измерения, за границу эксплуатационного отклонения.

Далее следует рассчитать точность измерений параметров для активного контроля, как наиболее часто применяемого при эксплуатации зданий и сооружений.

Расчет точности следует произвести для параметров:

-допустимая абсолютная осадка здания (S_i);

-допустимая относительная разность осадок (i).

Расчет производится по формуле (3) для активного контроля

(8)

где δ_г(а) – предельная ошибка измерения параметра;

с_п – коэффициент точности при пассивном контроле;

δ_э- допускаемое предельное отклонение на геометрический параметр.

4.Схема размещения геодезической контрольно-измерительной аппаратуры (КИА). Типы реперов и марок.

Геодезическая контрольно-измерительная аппаратура для измерения осадок объекта состоит из закрепленных на объекте и местности контрольных точек, с которых производится съем первичной информации о контролируемом параметре.

КИА для измерения осадок подразделяют на две группы: опорные и дефор­мационные знаки. Опорные знаки — исходные неподвижные знаки, закладывае­мые на территории промплощадки и служащие для измерения абсолютных полных осадок; деформационные знаки – стенные или плитные нивелирные знаки, устанавливаемые на колонны каркаса здания или фундаменты оборудо­вания и перемещающиеся вместе с ними.

Типы глубинных реперов и глубина закладки их якорей определяются по геологическому разрезу площадки предприятия и физико-механическим свой­ствам грунтов, полученным из материалов изысканий. Конструкция наиболее применяемого в проектах репера для измерения осадок промышленных пред­приятий приведена в прил. 2.

Проект размещения исходных опорных реперов (рис. 3) составляют на выкопировке из генплана предприятия. Местоположение их определяют с учетом существующих подземных коммуникаций, вне зоны осадочной воронки, но не более, чем в 200 - 300 м от контролируемых объектов и друг друга.

Места установки глубинных и грунтовых реперов на выкопировке генплана показывают условными знаками с привязкой к пунктам строительной сетки характерным точкам здания. Чертеж типа выбранного знака должен быть приложен к проекту.

Тип осадочной марки и заделка ее в конструкцию зависит от материала конструкции, применяемых методов и средств измерения осадок и расчетной точности измерения превышений в разрабатываемом проекте. Типы наиболее употребительных марок приведены в прил. 4.

Проекты размещения осадочных марок составляют на схемах генплана (для малых объектов и наружным размещением марок); на схематических круп-шасштабкых планах (1:100 - 1:500) и разрезах зданий, сооружений и оборудования (для крупных объектов с внутренним размещением марок).

Места закладки осадочных марок на конструкциях здания также показываются на схеме условными знаками (см. рис. 3). При назначении мест закладки марок необходимо учитывать следующие требования:

- места закладки марок необходимо проектировать на несущих конструкциях (в каркасных зданиях - на несущих колоннах) на высоте, удобной для нивелирования, о чем дается сообщение в примечаниях к схеме;

- если фундаменты под колонны каркаса здания столбчатые (отдельностоящие), то марки должны проектироваться на каждой несущей колонне;

• 
  если фундаменты под колонны каркаса ленточные, то марки должны проектироваться с установкой на колоннах по углам здания, по обе стороны осадочных швов, и через одну колонну;
  
• 
  если фундаменты плитные, то марки должны проектироваться с установкой по углам здания или сооружения, на конструкциях по обе стороны осадочныхшвов, не менее чем через 12 м по контуру при шаге колонн 6 и 12 м, не менее чем через 10 - 14 м по контуру бескаркасных зданий и сооружений;
  

• 
  на фундаментах оборудования или самом оборудовании, в зависимости от конструктивных решений и контролируемых геометрических параметров;
  
• 
  марки рекомендуется проектировать с фронтальной (передней) стороны
  колонн цеха, что создаст более благоприятные условия при проектировании системы нивелирных ходов.
  

Рис. 3. Фрагмент схемы размещения геодезической КИА и нивелирования для контроля осадок объектов промышленных предприятий:

1 – исходные глубинные или грунтовые реперы; 2 – контрольные осадочные марки; 3 – ходы нивелирования первой ступени; 4 – основные ходы второй ступени; 5 – вспомогательные ходы второй ступени; 6 – ходы нивелирования третьей ступени; 7 – ходы связи между ступенями.

Примечание. Марки закладываются на высоте 0,6 м от отметки чистого пола.


4.Схема нивелирных ходов.

Практика геодезических работ показывает, что основным методом измерения общих осадок и деформаций зданий и сооружений промышленных предприятий является метод геометрического нивелирования (примерно 95% объектов), а для технологического крупногабаритного оборудования - методы геометрического и гидростатического нивелирования, причем точность определения превышений может колебаться в широких пределах.

Учитывая, что основным методом измерения осадок зданий и сооружений является метод геометрического нивелирования, предлагается осуществить проектирование схем нивелирования данным методом.

Нивелирование следует проектировать по следующей схеме (см. рис 3):

• 
  построение локальной сети высотного обоснования - первая ступень;
  
• 
  построение локальных сетей и ходов для контроля деформаций каждого здания или сооружения - вторая ступень;
  
• 
  построение локальных сетей и ходов для контроля деформаций оборудования различного вида, размещенного внутри зданий и сооружений, - третья ступень;
  
• 
  построение хода связи между ступенями.
  

Локальная сеть первой ступени служит для контроля параметра «абсолютная» или «средняя» осадка здания и оценки неподвижности исходных глубинных реперов.

Ходы первой ступени (см. условную ходовую линию на рис. 3) проектируют по глубинным реперам. Как правило, для отдельного здания проектируются ходы в виде замкнутого полигона или хода, а для группы зданий - в виде нескольких полигонов. На рисунке прил. 4 они показаны условной ходовой ли­нией. Исходя из расстояния между реперами (расстояние определяется приближенным методом с использованием масштаба плана здания), рассчитывают число станций нивелирования в ходах между реперами по формуле п = l/ 50 м и подписывают над ходом.

Ходы второй ступени служат для контроля параметров, определяющих деформацию взаимосвязанных конструкций здания, и одновременно необходимы в дальнейшем для контроля параметров «абсолютная» или «средняя» осадка здания. Поэтому ходы второй ступени прокладывают по маркам, установленным на конструкциях зданий и сооружений. Такие ходы являются локальными для каждого объекта и могут образовывать один полигон на небольших объектах (см. рис. 3) или систему замкнутых полигонов и ходов на крупных объектах.

Ввиду множества марок на крупных объектах, а также затруднения ниве­лирования между марками взаимосвязанных конструкций в поперечном разрезе цеха из-за загруженности его производственным оборудованием, ходы второй ступени разделяют на основные и вспомогательные.

Основные ходы проектируют (см. ходовую линию на рис. 3) в виде системы полигонов по маркам колонн каркаса здания с выборочным включением марок и учетом конструктивных особенностей помещений. Как правило, этиходы проектируют вдоль рядов здания, при этом длины плеч при нивелировании, в условиях возмущающих воздействий от работающего оборудования цеха на нивелир, принимают не более 25 м. В начале и в конце каждого цеха (в зонах свободных от оборудования) производится соединение продольных ходов в единую систему полигонов объекта. При этом, если марки колонн обращены внутрь цеха, связь осуществляется через одну станцию нивелирования; если марки обращены вне цеха - связь проектируется через две станция нивелирования (через так называемую «х»точку (см. рисунок прил. 4)).

Вспомогательные ходы прокладывают от марок основных ходов в виде ви­сячих ходов с минимальным числом станций (лучше одна станция). При этом, точность измерения превышения в дальнейшем при расчетах принимают равной точности основного хода.

Третья ступень нивелирования (см. условную линию ходов на рис. 3) по точности и схеме построения ориентируется на контроль геометрических пара­метров технологического оборудования, расположенного внутри зданий и сооружений.

Ходы третьей ступени прокладывают по контрольным маркам, размещен­ным на самом оборудовании или его фундаменте. Они также представляют со­бой локальные системы ходов для каждого объекта. Схемы ходов третьей сту­пени зависят от конфигурации оборудования, условий измерений и образуют, как правило, один замкнутый ход на каждом контролируемом объекте. Для сложных и протяженных объектов могут проектироваться сложные системы ходов аналогичные системам второй ступени.

Для сложных объектов (высотных плотин, турбоагрегатов и др.) и решения задач по раздельному контролю ряда параметров ходы нивелирования могут проектироваться и в виде нескольких уровней, как связанных, так и не связанных между собой.

Ход связи между первой и второй, а также второй и третьей ступенями служит для передачи отметок от глубинных реперов на марки здания и обору­дования и, следовательно, необходим для контроля параметра «абсолютная» или «средняя» осадка здания. Ход связи между ступенями должен быть одним (а не несколько, как в высотных сетях для съемочных работ). Это обусловлено тем, что из-за меньших величин допусков, как правило, во второй ступени, рас­четная точность измерений превышений намного выше, чем в первой (тоже между второй и третьей). Поэтому, если запроектировать несколько ходов свя­зей между первой и второй ступенями (аналогично между второй и третьей), результаты точных измерений во второй ступени могут быть существенно ис­кажены при вынужденном совместном их уравнивании.

В ходе связи также необходимо определять число станций нивелирования по методике назначения числа станций в первой ступени.

На схеме здания (см. прил. 4) все виды ходов обозначаются условными знаками.

4. 
   Расчет точности нивелирования.
   

Точность нивелирования в каждой ступени, характеризуемую средней квадаратической погрешностью (СКП) измерения превышения на станции (m_(hср)ст). При расчете исходными данными служат: δ_г(а) - предельные погрешности измерения параметров, рассчитанные по формуле (3); геометрические характеристики нивелирной сети, определяемые на основании составленного проекта (см. рис. 3).

Все расчеты в запроектированных ступенях и ходах связи производят для наихудшего случая контроля параметра по схеме ходов в ступенях.

При контроле параметра «абсолютная осадка здания» таковым будет случай определения осадки наиболее удаленной марки второй ступени для объекта наименьшим допуском относительно стабильного репера; а для контроля параметра «абсолютная осадка оборудования» таковым будет случай определения осадки наиболее удаленной марки третьей ступени для объекта с наименьшим допуском относительно стабильного репера. Если наиболее устойчивым в после­дующих циклах окажется не первоначально принятый исходный репер, от кото­рого осуществляется привязка ступеней общей схемы, а репер более удаленный от него, то при расчете точности нивелирования это необходимо учесть.

При написании последующих формул расчета точности нивелирования ступенях принято во внимание следующее:

- схема и точность измерений в нивелирной сети постоянны во всех циклах измерений;

- допустимые СКП контролируемых геометрических параметров (видов деформаций) находятся в соответствии с правилом «трех сигм» (δ = 3 т);

- полные ошибки контролируемых геометрических параметров складыва­ются из неравных по величине составляющих, обусловленных влиянием по­грешностей каждой ступени.

Точность нивелирования в первой ступени вычисляется по формуле:

(11)

где m_{(hср)ст(1)} – средняя квадратическая погрешность измерения превышения на одну станцию нивелирования в первой ступени; δ_г(1)= δ_г(а)= δ_Si– предельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка здания» вычисляемая по формуле (3); - обратный вес отметки «слабого» пункта первой ступени схемы контроля, или для замкнутого нивелирного хода с числом станций N=2k₁(в этом случае =0,5k₁)

(12)

За окончательное значение m_{(hср)ст(1)} берут наименьшее значение среди рассчитанных погрешностей для всех объектов контроля на данном предприятии.

Во избежание неясностей отметим, что приводимые формулы и методика расчета точности характеризуют именно изложенный подход, основными при­знаками которого является наличие ступенчатой схемы, каждая ступень кото­рой нацелена на определение «своего» вида деформации. Точность измерений превышений в ступенчатой схеме с возрастанием ее номера не снижается, как с тем, что исходные допускаемые величины деформаций объектов, служащие для расчета точности нивелирования в ступенях, как правило, уменьшаются по мере возрастания номера ступени.

Существуют и другие подходы к проектированию нивелирных сетей и рас­чету их точности.

Расчет точности нивелирования в сетях второй ступени рекомендуется выполнять в зависимости от вида контролируемой деформации объекта по формулам:

1. 
   для контроля геометрического параметра «относительная разность оса­док» взаимосвязанных конструкций
   

(13)

или

(14)

гдеm_{(hср)ст(2)} – СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

δ_г(2)=δ_г(а) -предельная погрешность определения относительной разно­сти осадок взаимосвязанных конструкций объекта при активном контроле, рассчитываемая по формуле (3);

l – расстояние между взаимосвязанными конструкциями;

- обратный вес измеряемого превышения между взаимосвязанными конструкциями в наиболее слабом месте сети;

k₂ – число станций нивелирования между взаимосвязанными конструкциями в наиболее слабом месте по схеме ходов;

2. 
   для контроля параметров «прогиб»
   

(15)

или

(16)

где m_{(hср)ст(2)} – СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

δ_г(2)=δ_г(а) – предельная погрешность определения прогиба конструкции при контроле, рассчитываемая по формуле (3);

- обратный вес измеряемого превышения между контролируемыми точками по схеме ходов;

k₂ – число станций в замкнутом одиночном ходе;

L – расстояние между крайними точками;

3) для контроля параметра «приращение крена» или «наклона»

(17)

или

(18)

где m_{(hср)ст(2)} – СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в сети второй ступени;

δ_г(2)=δ_г(а) – предельная погрешность определения параметра «приращение крена» при активном контроле, рассчитываемая по формуле (3);

L – расстояние между контролируемыми точками;

- обратный вес измеряемого превышения между контролируемыми точками по схеме ходов;

k₂ – число станций нивелирования в ходе, соединяющем контролируемые точки.

Так как величины δ_г,L,P^-1,kдля каждого объекта будут индивидуальны, то появляется возможность применения индивидуальных для каждого объ­екта классов (разрядов) нивелирования, что приведет к стандартизации и суще­ственному удешевлению нивелирных работ.

Точность нивелирования в ходах третьей ступени производят в зависимости от вида контролируемого параметра оборудования по тем же формулам (13 – 18), что и для второй ступени.

Точность нивелирования в ходах связи рекомендуется производить по формулам:

- для двухступенчатой схемы

(19)

- для трехступенчатой схемы

(20)

где m_(hср)1,2 - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

m_(hср)2,3 - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

δ_г(1)=δ_г(а)=δ_Siпредельная погрешность измерения параметра «абсолютная осадка», установленная расчетом для первой ступени;

m_{(hср)ст(2)} -СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для второй ступени;

m_{(hср)ст(3)} - СКП измерения превышения на одну станцию нивелирования, установленная расчетом для третьей ступени;

k’₂ - число станций нивелирования от марки привязки второй ступени к первой до наиболее удаленной от нее марки второй ступени;

k’₃ - число станций нивелирования от марки привязки третьей ступени ко второй до наиболее удаленной от нее марки третьей ступени;

k_1,2 – число станций нивелирования в ходе связи между первой и второй ступенями;

k_2,3 – число станций нивелирования в ходе связи между второй и третьей ступенями;

- отношение СКП измерения превышений на станции нивелирования соответственно на третьей и второй ступенях.

5. 
   Методы, средства и методика измерений превышений.
   

Основными факторами, влияющими на вы­бор методов и средств измерений геометрических параметров технических объектов, являются:

• 
  характеристика объекта и вид контролируемых геометрических параметров;
  
• 
  требуемая точность контроля параметров;
  

- методы контроля по полноте охвата, временной характеристике и управляющему воздействию;

• 
  характеристика условий измерений; продолжительность процесса измерений;
  
• 
  стоимость средств измерений и контроля в целом;
  
• 
  наличие средств измерений и специалистов.
  

Основным методом контроля осадок объектов промышленных предприятий является метод геометрического нивелирования короткими лучами. Этот метод позволяет охватить очень широкий диапазон точностей измерений превышений (от 0,05 до 5 мм на одну станцию), позволяет вести измерения в широком диапазоне внешних и внутренних воздействий природной и производственной среды, имеет более высокую производительность по сравнению с другими методами и более низкую стоимость работ.

В настоящее время при контроле осадок инженерных объектов используют следующие виды классификаций и методик геометрического нивелирования:

• 
  государственное нивелирование I, II, III и IV классов;
  
• 
  разрядное нивелирование для измерения осадок гидротехнических сооружений;
  
• 
  разрядное нивелирование для измерения деформаций оснований зданий и сооружений;
  

- нивелирование специальных классов для инженерно-геодезических работ.

Основные технические характеристики названных видов классификаций геометрического нивелирования приведены в табл. 7 - 10.