混凝土烟囱垂直度测量方法

概述我国在上世纪五、六十年代，建立了一大批热电厂。其中的大型烟囱在电力紧缺时期立下过汗马功劳。但如今它们已经无法适应建设节能型社会的要求，大部分此类烟囱已经拆除。但也有部分烟囱经过加固改造后，继续服役。为了保证安全，正常运营，更为日后拆除提供可靠依据，其垂直度测量显得尤其重要。由于此类烟囱周围建筑较多，底部20m左右以下无法与周围测站通视，两个测量方向并不一定能相互垂直，欲测部位又不能设立观测目标，准确测量其垂直度就相对困难一些了。上海某大型烟囱高120米，烟囱顶部直径6.5米，底部直径13.5米，下面根据此烟囱实际测量过程，提出一套测量方法，供此类测量参考。测量方法2.1测站布置如图1所示，设。点为烟囱的设计中心点，0’点为烟囱的实际中心点。测站布置要求：A、B两测站均离。点1.5H~2.0H（H为烟囱高度）保证测量的精度、二是易于观测顶部。夹角ZAOB在60°~120°之间。由于烟囱需要定期检测，故A、B两测点为固定测点，在厂区的平面图上有确定的位置。即LAO、LBO、/AOB为已知量。2.2测点布置由于烟囱周围建筑物较多，在A、B两个测站是看不到烟囱底部的。只能将测点上移到H1高度处，同样，烟囱顶部由于有围栏等构筑物，也不是合适的测点，只能将测点下移到H2高度处。H1和H2均为已知量。大型烟囱垂直度偏差的测量方法2.3测量方法将经纬仪安置在A站，先用正镜（盘左）观测与烟囱H1高度处相切的两个方向A1、A2和与H2高度处相切的两个方向A3、A4,得水平角观测值分别为：al,a2,a3,a4。再用倒镜（盘右）观测一次，得观测值：a1'，a2'，a3'，a4'。再将经纬仪安置在B站，用同样的方法，得到观测值：a5，a6，a7，a8，a5'，a6'，a7'，a8'。注意观测时应使竖直叉丝与外轮廓相切；观测同一高度的测点水平角时，仪器应保持垂直角不变，这样测得的两个方向换算为中心方向才是准确的。图1爆囱垂直度虱里中部站和濯点布音图3.数据处理图2角度交汇法求偏移示蕙图用角度交汇法确定O'位置。求解步骤:3.1求两测站测得的水平偏角鼠即为AO与Ag方向的水平审.则。•点对O点但斜位移分重为：同理< (。能小{Cfrr+tt计.{a/地}gS^TI T o-的倾祖方向由乩和4的正国号确定3三解图乏中三角形求偏移墨由正彼定理：在figc中,0“=.土盘.yinZLsinXi7f/L左AD(yD中一———= ——住 sinZPsinZW/n甬度关系如下:sinZC甘rtfeinZ/^sinfW^-^5^WosGK£CXJTTUB・6田将£(?〃少计为』由式§SsinZ"W=A,l电n-'一A,欧诚匹白牛推出*4泌'{:=\?1・伽如5了=ybS&由式S4得血匕如此虫噜^=虫嵯心白.7}sb£OO^iu(ZLT尸”-Z 厚a;ZOOCtm4川似" 5将式&』、■s代人式5桓解得偏移值：wA酒港膏^氟顺 陋gfi街豆点岫理瀛sindZ1A2的角平分线与Z3A4的角平分线的夹角为（取正倒镜的平均值）：偏移方向：由于A、O、B都有确定的位置，方向已知，故只需算出OO'与OC或OD的夹角即可。这里以求OO'与OC夹角为例。先由式3-3算出，再由三角形内角和定理求出。于是OO'相对于AO的偏角就求出来了，自然偏移方向也就知道了。3.3换算到整体偏移量由于观测中采用的测点并不位于底部和顶部，计算所得的偏移是H2高度处相对于H1高度处的偏移，因此需要对上一步骤求得的△换算到全高偏移，换算系数数为HH2-H1,即最终偏移值为HgAH2-H1,偏移方向不变.4.精度分析在上述计算过程中，没有采用近似处理，所以这个计算方法不会产生误差。整个误差来源于测量误差。电子经纬仪测角精度一般为±2〃[2]。假定AO和BO的距离均为150m，AO与BO相互垂直，6A等于0B。由于6A角度非常小（一般在10’以内），已A转化为弧度以后，基本等于tanSA，其差值与6A相差十个数量级。△A=LAO・（OA±2〃），所以AA的误差为：mA=150000*2/206265=1.45mm,其中1/206265为秒转化为弧度的转换系数。根据误差传播定理[3],△的误差为m=姨mA2+mB2=姨1.452+1.452=2.05mm。在实际工程中，大型烟囱高度一般都在90m以上，偏移量超过100mm是很常见的，故此测量方法完全是满足精度要求的。有些资料中，在两垂直方向观测，求得和后，采用正交矢量合成△=AA2+AB姨2这个过程是会产生误差的，因为他将cosSA和cosSB近似处理为1.0。这样处理的误差在偏移量很小的时候，即SA和阳很小的时候（一般在10'以内），以前述假设为例，另假设SA=SB=10'，其近似计算产生的误差为±1.8mm，也满足精度要求。故在垂直方向测量时，可用正交矢量合成计算偏移量。5.结论对于在役的大型烟囱，有固定的测站和测点，现场只需测出偏角SA和SB，即可调用相关数据，算得最