混凝土煙囪垂直度測量方法

概述我國在上世紀(jì)五、六十年代，建立了一大批熱電廠。其中的大型煙囪在電力緊缺時期立下過汗馬功勞。但如今它們已經(jīng)無法適應(yīng)建設(shè)節(jié)能型社會的要求，大部分此類煙囪已經(jīng)拆除。但也有部分煙囪經(jīng)過加固改造后，繼續(xù)服役。為了保證安全，正常運(yùn)營，更為日后拆除提供可靠依據(jù)，其垂直度測量顯得尤其重要。由于此類煙囪周圍建筑較多，底部20m左右以下無法與周圍測站通視，兩個測量方向并不一定能相互垂直，欲測部位又不能設(shè)立觀測目標(biāo)，準(zhǔn)確測量其垂直度就相對困難一些了。上海某大型煙囪高120米，煙囪頂部直徑6.5米，底部直徑13.5米，下面根據(jù)此煙囪實(shí)際測量過程，提出一套測量方法，供此類測量參考。測量方法2.1測站布置如圖1所示，設(shè)。點(diǎn)為煙囪的設(shè)計中心點(diǎn)，0’點(diǎn)為煙囪的實(shí)際中心點(diǎn)。測站布置要求：A、B兩測站均離。點(diǎn)1.5H~2.0H（H為煙囪高度）保證測量的精度、二是易于觀測頂部。夾角ZAOB在60°~120°之間。由于煙囪需要定期檢測，故A、B兩測點(diǎn)為固定測點(diǎn)，在廠區(qū)的平面圖上有確定的位置。即LAO、LBO、/AOB為已知量。2.2測點(diǎn)布置由于煙囪周圍建筑物較多，在A、B兩個測站是看不到煙囪底部的。只能將測點(diǎn)上移到H1高度處，同樣，煙囪頂部由于有圍欄等構(gòu)筑物，也不是合適的測點(diǎn)，只能將測點(diǎn)下移到H2高度處。H1和H2均為已知量。大型煙囪垂直度偏差的測量方法2.3測量方法將經(jīng)緯儀安置在A站，先用正鏡（盤左）觀測與煙囪H1高度處相切的兩個方向A1、A2和與H2高度處相切的兩個方向A3、A4,得水平角觀測值分別為：al,a2,a3,a4。再用倒鏡（盤右）觀測一次，得觀測值：a1'，a2'，a3'，a4'。再將經(jīng)緯儀安置在B站，用同樣的方法，得到觀測值：a5，a6，a7，a8，a5'，a6'，a7'，a8'。注意觀測時應(yīng)使豎直叉絲與外輪廓相切；觀測同一高度的測點(diǎn)水平角時，儀器應(yīng)保持垂直角不變，這樣測得的兩個方向換算為中心方向才是準(zhǔn)確的。圖1爆囪垂直度虱里中部站和濯點(diǎn)布音圖3.數(shù)據(jù)處理圖2角度交匯法求偏移示蕙圖用角度交匯法確定O'位置。求解步驟:3.1求兩測站測得的水平偏角鼠即為AO與Ag方向的水平審.則。?點(diǎn)對O點(diǎn)但斜位移分重為：同理< (。能小{Cfrr+tt計.{a/地}gS^TI T o-的傾祖方向由乩和4的正國號確定3三解圖乏中三角形求偏移墨由正彼定理：在figc中,0“=.土盤.yinZLsinXi7f/L左AD(yD中一———= ——住 sinZPsinZW/n甬度關(guān)系如下:sinZC甘rtfeinZ/^sinfW^-^5^WosGK￡CXJTTUB?6田將￡(?〃少計為』由式§SsinZ"W=A,l電n-'一A,歐誠匹白牛推出*4泌'{:=\?1?伽如5了=ybS&由式S4得血匕如此蟲嚕^=蟲嵯心白.7}sb￡OO^iu(ZLT尸”-Z 厚a;ZOOCtm4川似" 5將式&』、■s代人式5桓解得偏移值：wA酒港膏^氟順 陋gfi街豆點(diǎn)岫理瀛sindZ1A2的角平分線與Z3A4的角平分線的夾角為（取正倒鏡的平均值）：偏移方向：由于A、O、B都有確定的位置，方向已知，故只需算出OO'與OC或OD的夾角即可。這里以求OO'與OC夾角為例。先由式3-3算出，再由三角形內(nèi)角和定理求出。于是OO'相對于AO的偏角就求出來了，自然偏移方向也就知道了。3.3換算到整體偏移量由于觀測中采用的測點(diǎn)并不位于底部和頂部，計算所得的偏移是H2高度處相對于H1高度處的偏移，因此需要對上一步驟求得的△換算到全高偏移，換算系數(shù)數(shù)為HH2-H1,即最終偏移值為HgAH2-H1,偏移方向不變.4.精度分析在上述計算過程中，沒有采用近似處理，所以這個計算方法不會產(chǎn)生誤差。整個誤差來源于測量誤差。電子經(jīng)緯儀測角精度一般為±2〃[2]。假定AO和BO的距離均為150m，AO與BO相互垂直，6A等于0B。由于6A角度非常?。ㄒ话阍?0’以內(nèi)），已A轉(zhuǎn)化為弧度以后，基本等于tanSA，其差值與6A相差十個數(shù)量級?！鰽=LAO?（OA±2〃），所以AA的誤差為：mA=150000*2/206265=1.45mm,其中1/206265為秒轉(zhuǎn)化為弧度的轉(zhuǎn)換系數(shù)。根據(jù)誤差傳播定理[3],△的誤差為m=姨mA2+mB2=姨1.452+1.452=2.05mm。在實(shí)際工程中，大型煙囪高度一般都在90m以上，偏移量超過100mm是很常見的，故此測量方法完全是滿足精度要求的。有些資料中，在兩垂直方向觀測，求得和后，采用正交矢量合成△=AA2+AB姨2這個過程是會產(chǎn)生誤差的，因?yàn)樗麑osSA和cosSB近似處理為1.0。這樣處理的誤差在偏移量很小的時候，即SA和陽很小的時候（一般在10'以內(nèi)），以前述假設(shè)為例，另假設(shè)SA=SB=10'，其近似計算產(chǎn)生的誤差為±1.8mm，也滿足精度要求。故在垂直方向測量時，可用正交矢量合成計算偏移量。5.結(jié)論對于在役的大型煙囪，有固定的測站和測點(diǎn)，現(xiàn)場只需測出偏角SA和SB，即可調(diào)用相關(guān)數(shù)據(jù)，算得最