Файл: Новая геодезическая техника и ее применение в строительстве учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 10.04.2024
Просмотров: 113
Скачиваний: 0
барабана разделена на 100 делений, так что цена одного деле ния составляет 0,01 мм. Это .позволяет производить отсчет по барабану с точностью до 0,001 мм.
Исследования показали, что- в закрытых помещениях с по стоянным температурным режимом гидростатический уровень обеспечивает измерение превышения на станции со среднеквад ратичной ошибкой порядка ±5-г-8 мкм [IV. 12].
В 1964—1966 гг. гидростатический уровень был применен для измерения вертикальных деформаций фундамента и опорных ба лок линейного ускорителя И-2 [IV.23]. Работы производились в помещении; перепад температур воздуха на точках наблюдений
был в пределах 0°, |
05-=-0°, 07 С. При нивелировании балок высо |
та водяного столба |
не превышала 0,05 м и средняя квадратичная |
ошибка определения превышения составила ±6,2 мкм. При из мерениях же на фундаменте, когда высота столба жидкости до стигала 0,5 м, средняя квадратичная ошибка определения пре вышения оказалась равной ± 1 1 мкм. Соотношение приведенных погрешностей объясняется чувствительностью нивелира к изме нениям температурных условий [см. формулу (IV. 45)]. Этот не достаток прибора особенно сильно проявляется при нивелирова нии на открытых площадках: измерения сопровождаются боль шими систематическими -погрешностями. В солнечную погоду результаты нивелирования искажаются столь сильно, что ^эез специальной термозащиты применять прибор для точных изме рений не рекомендуется.
В Киевском инженерно-строительном институте |
разработан |
||
широкопредельный |
высокоточный |
гидростатический |
нивелир. |
В нем используется |
новый метод |
измерения — от фиксирован |
ной гидростатической плоскости [IV. 21], — при котором темпера турная погрешность не зависит от величины измеряемого превы шения. Для ее ослабления жидкостный шланг малого диаметра заключен в воздушный шланг большего диаметра и укреплен в нем с помощью повторяющихся диафрагм. Образующийся воз душный промежуток служит термозащитным средством, исклю чающим скачкообразные перепады температуры жидкости. При испытаниях экспериментального образца прибора с диапа зоном измерений 600 мм средняя квадратичная ,-погрешность оп ределения превышения составила ± 8 мкм [IV. 22].
Из импортных приборов выделяется выпускаемый в ГДР точный гидростатический шланговый нивелир профессора О. Мейссера, известный также как прецизионный шланговый ва терпас. В закрытых помещениях прибор обеспечивает определе ние превышений в пределах ±1.00 мм со среднеквадратичной ошибкой ± 1 0 мкм.
Народное предприятие «Фрейбергер Прецйзионсмеханик», выпускающее этот нивелир, рекомендует применять его для из мерений малых осадок сооружений. При этих работах две оди наковые измерительные головки (рис. IV. 14, а) нивелира, соеди^-
пенные шлангом длиною 30 м с внутренним диаметром 10 мм, навешиваются на специальные стенные репера, предварительно заложенные в намеченных для наблюдений местах сооружения. Под каждым репером закладывают, кроме того, два анкерных болта *, создавая тем самым для измерительной головки три опорных точки в одной вертикальной плоскости.
Головка нивелира представляет собой стеклянный цилиндр 13 в металлическом корпусе 6, подключаемый к жидкостному шлан-
Рис. IV.14. Точный гидростатический шланговый нивелир проф. Мейссера (прецизионный шланговый ватерпас):
а — общий вид измерительной головки; |
б — измерительная го |
ловка, установленная на |
штативе |
гу / через штуцер 16. Прибор навешивается на стенной репер пазом в верхней части корпуса и закрепляется болтовыми дер жателями 9. Нижняя часть корпуса обхватывается обоймой 3, закрепляемой на анкерных болтах винтами 4. С помощью уста новочных винтов 14 измерительной головке по круглому уровню придают отвесное положение и, вращая маховик 12, приводят в
* Репера с полированными сферическими головками, анкерные болты и шаблон для разметки отверстий под них поставляются в комплекте с прибором.
156
движение микрометренный винт 5, опуская его на поверхность жидкости. Контакт острия микрометренного винта с поверхно стью воды улавливают визуально или по световому сигналу лам почки индикатора 7. Отсчитывая уровень жидкости, количество целых миллиметров считывают по индексу 8 со шкалы У/, деся тые же и сотые доли миллиметра берут по барабану 10.
В нижней части головки имеется кран 2 с уплотняющей гай кой 15, закрывающей стеклянный цилиндр. Для учета изменений температуры рабочей жидкости в шланге под измерительной го ловкой помещен термометр 17. При нивелировании грунтовых ре перов прибор устанавливают на штатив (рис. IV. 14, б).
В 1961 г. институтом Фундаментпроект немецкий нивелир был
применен на открытом |
воздухе. Было выполнено нивелирование |
||
11 |
реперов, |
заложен |
|
ных |
в стены |
школы. |
|
Исследования |
[IV. 28] |
|
|
показали, что |
при бла |
|
|
гоприятных |
условиях |
|
|
наблюдений (в пасмур |
|
||
ную |
погоду) |
прибор |
|
обеспечивает |
точность |
7 |
|
прецизионного |
геомет |
рического |
нивелирова |
Рис. IV. 15. |
Стационарная |
гидростатическая |
ния. |
|
|||
|
система для |
наблюдений |
за осадками соо |
|
С т а ц и о н а р н ы е |
|
ружений |
|
г и д р о с т а т че- с к и е с и с т е м ы. Для
непрерывного наблюдения за осадками фундаментов, вертикаль ными смещениями подкрановых путей и подобных сооружений значительной протяженности целесообразно использовать ста ционарную гидростатическую систему, которая, в отличие от переносных шланговых нивелиров, может состоять из большого количества водомерных сосудов. Стационарные системы значи тельно удобнее и практичнее, так как всегда готовы для наблю дений; большое число наблюдаемых одновременно точек обес печивает полноту материалов, причем вся система может обслу живаться одним человеком.
Стационарная гидростатическая система состоит из проложен ной по периметру сооружения коммуникации — шланга или тру бы 1 (рис. IV. 15), имеющей в наблюдаемых точках выходы (пье зометры) 2 в виде стеклянных водомерных трубок с делениями. Трубки закрепляются на сооружении с помощью различных за хватов. В каждом цикле наблюдений отсчитывают уровень жид кости в пьезометрах. Разности Az этих отсчетов, взятых в различ
ных циклах, характеризуют величины |
А Я осадок трубок, |
т. е. |
АН = Дг = z0 — |
zn, |
|
где z0 и zn •— начальный и последующие отсчёты по шкале |
дан |
|
ного пьезометра. |
|
|
157
Вертикальные смещения отдельных трубок влекут за собой перераспределение жидкости в системе. Это должно вызывать из менение начальной отметки уровенной поверхности жидкости, вследствие чего результаты наблюдений на всех точках будут ис кажены систематической погрешностью. Для устранения этого явления в гидростатическую систему вводят компенсаторы 3 •— резервуары значительного объема. При осадках отдельных на блюдаемых точек жидкость нз компенсатора переходит в пьезо метры, однако, благодаря значительной площади поперечного сечения компенсатора высота уровенной поверхности жидкости в системе практически остается неизменной.
В 1964 г. стационарная гидростатическая система была при менена в Донбассе для измерения вертикальных смещений эле ментов здания серии 1-4801гв при его искусственном искривле нии путем поддомкрачивания *. В техническом подполье цоколь ного этажа была смонтирована гидростатическая система из 43 простейших водомерных устройств — стеклянных цилиндров с помещенными в них металлическими линейками с делениями че
рез 5 мм, отсчеты уровня жидкости по |
которым |
производились |
|
на глаз. Исследования показали, что средняя Квадратичная |
ошиб |
||
ка ttih определения превышения между отдельными двумя |
точка |
||
ми в этом случае составила ±0,8 мм. |
Величина |
вертикального |
смещения А Я элемента поддомкрачиваемого здания вычислялась как изменение его превышения над неподвижной исходной точ кой:
AH = k n - h 0 ,
где h0 и hn — превышения элемента здания над неподвижной точкой до и после поддомкрачивания.
Средняя квадратическая ошибка определения величины сме щения составила ±1,2 мм.
Используя пьезометры с делениями через 1 мм и компенсатор правильно подобранных размеров, погрешности измерений сме щений водомерных трубок можно снизить до ±0,3 мм. Описанный способ измерения вертикальных смещений можно сделать непре рывным, применив самопишущие приборы.
Гидростатическая система может быть эффективна при гори зонтальной передвижке зданий. В этом случае ее целесообразно автоматизировать, оборудовав пьезометры электрическими кон тактами. При осадке какого-либо элемента здания на величину, близкую к установленному пределу, жидкость будет замыкать электрическую цепь, давая на пульт предупреждающий сигнал.
* Искусственное искривление путем поддомкрачивания — защитное конст руктивное мероприятие, проводимое в отношении зданий, подрабатываемых горными работами., Оно возможно только при условии быстрого и надежного определения величин вертикальных смещений после каждой ступени поддом крачивания.
158
Современное развитие науки и техники привело к созданию целого ряда объектов промышленного и научного значения, предъявляющих повышенные требования к точности монтажа, стабильности основания и отдельных элементов оборудования. К таким объектам относятся гигантские электростанции, высот ные железобетонные телебашни, радиотелескопы, ускорители за ряженных частиц и т. п. Среди них особое место занимают коль цевые ускорители с радиусом в несколько десятков и сотен мет ров. Высокие требования к точности их монтажа и, тем более, стабильности их технологического оборудования в процессе экс плуатации вызывают необходимость определения высот элемен: тов ускорителя с погрешностями всего лишь ±50-4-±100 мкм. Эта задача осложняется еще тем, что из-за высокой радиации во время работы ускорителя непосредственное присутствие человека в месте производства измерений невозможно. Поэтому примене ние для геодезического контроля за положением оборудования весьма трудоемкого прецизионного геометрического нивелирова ния связано с длительными простоями ускорителя. К тому же, наблюдения, выполняемые методом геометрического нивелирова ния, дискретны во времени, лишены оперативности и все-таки вы нуждают людей находиться в радиационно опасных условиях.
Поставленная задача высокоточного слежения за высотным положением оборудования ускорителей была решена созданием
стационарной гидростатической системы с дистанционным съемом информации [IV. 3]. Эта система, созданная в СССР и функционирующая ныне на одном из крупнейших в мире Ереван ском синхротроне, состоит из 12 измерительных головок, установ ленных на блоках электромагнита и соединенных шлангом из органического материала длиною 200 м. В качестве рабочей жид кости в гидростатической системе используется глубоко обессо ленная и очищенная от газов вода. Для исключения влияния вентиляции на положение уровня жидкости в головках их воз душные объемы соединены в единую систему резиновым шлангом.
Дистанционный съем информации о положении уровня жид кости в измерительных головках обеспечивается фотоэлектриче ской регистрацией [IV. 2] контакта с поверхностью жидкости стеклянного цилиндрического световода 8 (см. рис. IV11,е). Световод заточен конусообразно под углом 45°, превышающим угол полного внутреннего отражения света в световоде при на хождении его в воздухе. Под слоем жидкости — в основании из мерительной головки — установлен фотоприемник 9. В исходном положении, когда световод находится в своем верхнем фиксиро ванном положении над уровнем жидкости, количество света, по падающего на фотоприемник, мало и сигнал с него практически считается нулевым.
По команде «измерения» включается цепь питания электро механического привода, и световод начинает перемещаться
159