Способ измерения деформаций колеблющихся сооружений

 

Изобретение относится к геодезическим способам наблюдений за деформациями сооружений, таких, как телевизионные мачты, трубы, башни и может быть использовано для повышения точности определения динамических характеристик и повышения достоверности полученных результатов. Это достигается тем, что расстояния с противоположных пунктов геодезического обоснования устанавливают попарно равными, измерения горизонтальных углов и длин волн колебаний осей сооружений выполняют одновременно с противоположных пунктов, а анализ отклонений из разных циклов измерений выполняют после отнесения их к одним и тем же точкам (минимумам или максимумам) стоячих волн колебаний осей. 1 ил.

Изобретение относится к геодезическим способам наблюдения за деформациями сооружений, таких как телевизионные мачты, трубы, башни, и может быть использовано для повышения точности определения динамических характеристик и повышения достоверности полученных результатов.

Известны способы определения динамических характеристик деформаций колеблющихся сооружений, имеющие пункты геодезического обоснования, с которых выполняются наблюдения, состоящие в измерении горизонтальных углов β_н на центр основания сооружения внизу и углов β_в на центр сооружения на нужном горизонте, и в вычислении по способу прямой угловой засечки координат этих центров или величин отклонений [1] Недостатками аналога являются недостаточная точность измерений и трудности отнесения измеренных величин к направлению осей сооружений.

Известен способ определения уравнения геометрической оси (оси симметрии) сооружений на определенный момент времени. Измерения углов выполняют с трех-четырех пунктов геодезического обоснования, расположенных на равных расстояниях от центра сооружения так, чтобы их положения совпадали с направлением осей сооружения [2] Основными недостатками прототипа является недостаточный учет колебательного характера отклонений в самой методике измерений, требующий синхронизации измерений, выполнения определенных требований к схеме сети, анализа отклонений после отнесения их к одним и тем же точкам стоячих волн колебаний самих осей сооружений и измерения длин этих волн, что приводит к снижению точности и достоверности результатов измерений.

Целью изобретения является повышение точности и достоверности определения динамических характеристик колеблющихся сооружений по результатам геодезических измерений.

Это достигается тем, что расстояния S_I,S_III и S_II,S_IV с противоположных пунктов геодезического обоснования до наблюдаемых точек устанавливают попарно равными, измерения горизонтальных углов β_н и β_в и длин волн λ колебаний осей сооружений выполняют одновременно с противоположных пунктов, а анализ отклонений из разных циклов измерений выполняют после отнесения их к одним и тем же точкам (минимумам или максимумам) стоячих волн колебаний осей.

На чертеже представлена схема реализации способа измерения деформаций колеблющихся сооружений.

В соответствии с принципом суперпозиции в этом случае колебания будут фиксироваться как гармонические (поляризованные в одной плоскости, имеющие одинаковую фазу, частоту и амплитуду), поэтому колебания объектов в каждом из циклов наблюдений можно представить в виде стоячих волн, образованных в пространстве смещений сооружения. Максимумы стоячих волн соответствуют выражению S_I S_III K λ₁, (1) где S_I, S_III расстояния от противоположных пунктов до наблюдаемых точек; K 0, ±1, ±2, ±3,n целые числа, λ₁ длины волн собственных колебаний сооружения.

Минимумы, аналогично максимумам, описываются также управлением семейства гиперболоидов S_I-S_III (2) Длины волн λ определяют в каждом из циклов измерений. Это достигается путем измерения вертикальных углов на разные точки оси, колеблющиеся с одинаковой фазой. В разных циклах измерений стоячие волны колебаний осей в проекции на горизонтальную плоскость будут описываться выражениями (1) и (2), а при сравнении из разных циклов будут наблюдаться системы гиперболоидов, каждая из которых будет соответствовать λ₁, λ₂, λ₃, и т.д. Однако положение только одной из этих поверхностей, а именно соответствующей равенству расстояний с противоположных пунктов (К=0), будет совпадать для всех длин волн. Остальные поверхности сдвинутся одна относительно другой тем сильнее, чем больше К и Δλ λ₁ λ₂. Поэтому равенство расстояний до наблюдаемых точек с противоположных пунктов геодезической основы должно выполняться с точностью 1/4 λ, если сами длины волн не меняются больше этого предела. Для каждой из точек необходимо определить: минимуму или максимуму соответствует ее положение. Четному числу длин полуволн, укладываемому в разности расстояний, соответствует максимум (1), а нечетному минимум (2). Это позволит определить формы колебания в каждом из циклов.

Отклонение по каждой из осей сооружения находят сложением составляющих отклонений (определенных с двух взаимно противоположных пунктов), проходящих в одном направлении с одинаковой частотой и фазой. Результирующее отклонение находится как векторная сумма колебаний, происходящих под углом 90^о.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕФОРМАЦИЙ КОЛЕБЛЮЩИХСЯ СООРУЖЕНИЙ, при котором наблюдения выполняют с четырех пунктов геодезического обоснования путем измерения горизонтальных углов на центр основания внизу и на нужном горизонте с последующим вычислением координат этих центров или величин отклонений, отличающийся тем, что расстояния с противоположных пунктов геодезического обоснования до наблюдаемых точек устанавливают попарно равными, измерения горизонтальных углов и длин волн колебаний осей сооружений выполняют одновременно с противоположных пунктов, а анализ отклонений из разных циклов измерений выполняют после отнесения их к одним и тем же точкам (минимумам или максимумам) стоячих волн колебаний осей.

РИСУНКИ

Рисунок 1