2001年 增刊 测 绘 通 报 29
文章编号:0494-0911(2001) S 0-0029-03
中图分类号:P 258 文献标识码:B
厂区烟囱倾斜变形测量
付宏平, 常 颖
1
2
(1. 铁道部第一勘察设计院, 甘肃兰州730000; 2. 北京市崇文区城市建设开发公司, 北京100062)
Tilt Deformation Measurement of a Chimney
FU Hong -ping, CHANG Ying
摘要:结合兰州生物制药厂厂区烟囱倾斜变形测量的实例, 阐述了对于塔式建筑物(如高层建筑、水塔、烟囱等) 倾斜变形测量的观
测方法、数据处理方法, 得出了一些有益的结论。
关键词:烟囱; 倾斜变形测量; 数据处理
一、概 述
兰州生物制药厂厂区烟囱高40m, 位于该厂厂区西北角, 烟囱底部直径3. 6m , 顶部直径1. 7m , 该烟囱在使用过程中由于不均匀沉降产生了明显的倾斜, 受该单位后勤管理部门的委托, 对其进行倾斜变形测量, 为后续整治处理提供准确数据。
建筑物的倾斜程度通常用倾斜率i 来衡量
Q
i =tan
h
位移值) ; h 为建筑物高度。
从式(1) 中可以看出, 只要求出Q 和h 值, 就可计算出i 值。其中h 值可以通过直接或间接方法求得, 因此, 倾斜观测的主要任务就是测定Q 值。
(1)
地方狭小, 受地形条件限制, 采用前方交会法进行测量比较合适。在烟囱外围大致垂直的两方向上各选取两点作为基准点, 依此两点互为观测零方向, 按方向观测法分别观测烟囱外壁左右两侧等高度位置处观测点的方向值。据此计算出交会角, 按前方交会公式计算各个位置处的烟囱中心坐标, 根据中心坐标的变化来确定相对位移变化。
2. 观测点的选取及基点设置
经观察, 烟囱一侧有一个爬梯, 该梯子的梯挡基本均匀, 故观测点位的标志设置为梯挡, 自上而下依次编号为G 1, G 2, …等。
顾及测区现场条件, 为便于变形观测, 在厂区外乐赛特饮料公司职工宿舍楼顶设置了一个基点, 编号为J 1, 在楼顶打一水泥钉作为标志; 在厂区外边一台地设置另一个基点, 编号为J 2, 埋设混凝土铁芯标志。此两个测站均可观测到梯挡, 可以保证每一个观测点左右等高度观测。图1为倾斜观测点位布置图。
式中 为倾斜角; Q 为建筑物上部与下部的相对位移(倾斜
二、倾斜变形测量
1. 观测方法的选取
众所周知, 对于塔式建筑物(如高层建筑、水塔、烟囱等) 倾斜变形测量的观测方法通常有2种:纵横轴线法和前方交会法。
纵横轴线法主要通过在建筑物附近2个近乎正交的基点上设站, 分别观测建筑物纵横轴线上底部和观测面上的左右共4个观测点的方向值, 计算出底面中心至基点连线与观测面中心至基点连线在纵横方向上的夹角, 据此, 计算出纵横方向上的位移量, 再计算出总倾斜位移量Q , 从而可根据公式(1) 计算出倾斜率i 。为了保证方向观测的精度, 《建筑变形测量规程》规定:纵横方向上两测站点距建筑物的距离约为建筑物高度的1. 5～2. 0倍, 因此, 纵横轴线法主要适用于拟测塔式建筑物邻近有空旷场地的情形。
前方交会法主要是通过在建筑物附近设置2个观测基点, 用前方交会方法施测观测点坐标的变化, 以确定其倾斜位移值Q 和倾斜率i 。此方法适用于建筑物比较高, 现场条件不便于采用纵横轴线法进行观测的情形。
兰州生物制药厂厂区烟囱是该厂一个生活用锅炉房的烟囱, 该区域各种管道纵横交错, 煤堆、弃碴等堆积物较多,
图1
3. 仪器设备
倾斜变形观测采用徕卡公司生产的T C 1610型全站仪, 仪器标称精度为:
测距精度±(2mm+2×10-6D ) 测角精度±1. 5″4. 观 测
分别在基点J 1和基点J 2处设站, 按方向观测法观测烟
::) , , ,
囱外壁左右两侧等高度位置处观测点的方向值以及该位置处的立角, 采用正倒镜观测一个测回。基点J 1～J 2间的斜距、立角观测一个测回, 同时观测了它们之间的磁方位角。
2. 倾斜位移Q 的计算
设烟囱底部中心的坐标为(Y P 0, X P 0) , 每一个观测点的坐标为(Y P , X P ) , 则每一个观测面上的P 点在Y 轴和X 轴上的位移可由下式计算
Y =Y P -Y P 0 X =X P -X P 0
总的倾斜位移值为
Q =】 Y 2+ X 2〈
(4)
Q 的方向即为 Y 和 X 矢量和的方向, 由公式(5) 计算
Y
=a rctan () (5) ! 根据公式(1) 计算的变形观测成果见表1。
(2)
(3)
三、数据处理
1. 观测面中心坐标计算
本次测量采用独立坐标系, 假设基点J 1的坐标为(0, 0) , J 1～J 2的坐标方位角采用观测的磁方位角, 即26°00′00″。
观测数据经核对后, 由两个基点上的烟囱左右方向观测值, 计算出某一个位置处各自的交会角, 各个位置处的中心点坐标按前方交会公式计算。
前方交会计算公式
Y P =
Y co t ′+Y co t ′+X -X co t ′+cot ′
X a cot ′+X b cot ′-Y a +Y b
X P =
co t ′+cot ′
表1 变形观测成果表
交会角/(°′″)
观测点
高度/m
A
G 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8G 9G 10G 11G 12G 13G 14G 15G 16G 17G 18G 19G 20G 21G 22G 23G 24G 25G 26G 27G 28G 29
40. 039. 038. 037. 036. 035. 033. 732. 431. 029. 728. 427. 025. 724. 423. 021. 720. 419. 017. 716. 415. 013. 712. 411. 09. 78. 46. 44. 42. 4
151617. 8151603. 5151612. 3151608. 0151608. 8151602. 8151557. 0151548. 8151538. 0151528. 0151505. 8151457. 5151452. 5151450. 8151445. 3151432. 0151423. 8151410. 0151403. 0151357. 3151347. 5151336. 8151326. 5151319. 8151307. 5151248. 0151243. 8151236. 3151225. 0
B 224408. 5224518. 8224601. 3224637. 8224731. 3224800. 8224827. 3224914. 5224942. 5225013. 0225032. 5225056. 5225118. 3225130. 8225140. 8225148. 3225200. 3225202. 8225213. 3225204. 8225223. 5225226. 8225238. 8225246. 8225259. 5225312. 0225329. 5225346. 3225353. 5
X P /m 48. 60048. 55248. 53348. 51048. 48048. 46048. 44248. 41048. 38848. 36548. 34248. 32448. 30848. 30048. 29248. 28048. 26948. 25948. 25048. 25148. 23548. 22748. 21548. 20648. 19248. 17448. 16248. 14848. 138
Y P /m 55. 39055. 37455. 37555. 36855. 36355. 35655. 34955. 33955. 32955. 31955. 30355. 29555. 28955. 28755. 28255. 27355. 26655. 25755. 25255. 24955. 24155. 23355. 22555. 22055. 21155. 19755. 19255. 18655. 178
X /m 0. 4620. 4140. 3950. 3720. 3420. 3220. 3040. 2720. 2500. 2270. 2040. 1860. 1700. 1620. 1540. 1420. 1310. 1210. 1120. 1130. 0970. 0890. 0770. 0680. 0540. 0360. 0240. 010
Y /m 0. 2120. 1960. 1970. 1900. 1850. 1780. 1710. 1610. 1510. 1410. 1250. 1170. 1110. 1090. 1040. 0950. 0880. 0790. 0740. 0710. 0630. 0550. 0480. 0420. 0330. 0190. 0140. 008
0. 5080. 4580. 4420. 4180. 3890. 3680. 3490. 3160. 2920. 2670. 2390. 2190. 2030. 1950. 1860. 1710. 1580. 1450. 1340. 1340. 1160. 1050. 0900. 0810. 0640. 0410. 0280. 013
坐标
相对于底部坐标差
偏移量/m
偏移方向/(°′) [***********][***********][***********][***********][***********][***********]3840
底部
备 注
顶部
由表1分别绘制出倾斜观测成果图(高度位移图, 见图2) 以及倾斜观测成果图(方向位移图, 见图3)
。
四、观测成果分析
根据上述成果进行分析, 可以得出以下结论:1. 烟囱呈整体倾斜。
2. 最大偏移量(顶部) 为0. 508m 。
3. 烟囱整体偏移方向大致为北偏东30°左右(取各个观测面偏移方向的平均值) 。
4. 烟囱外侧表面呈现凹凸偏差。
五、结 论
1. 对于大型塔式建筑物倾斜测量, 应根据测区观测条件, 因地制宜选取观测方法以简化工作量。
2. 观测点位的选取应采取灵活的办法加以解决, 对于不便埋设标志的建筑物可以照准视线所切同高边缘认定的
图2 倾斜观测成果图(高度-位移图
)
位置作为观测点位, 如果有固定观测墩, 也可以高度角控制的同高点位作为观测点位。
3. 为了提高测角瞄准精度, 观测基点的选取不应距建筑物太近, 两个基点之间的距离一般不要大于5倍的建筑物高度, 交会图形的交角应在60°～120°之间, 基点的埋设应稳固、牢靠。
4. 基线边长度测量以及角度观测应有足够的观测精度, 并应进行校核。
5. 为了避免起始数据误差的影响, 一般应采用独立坐标计算观测点的坐标。
参考文献:
图3 倾斜观测成果图(方向位移图)
[1] 李青岳, 等. 工程测量学[M ]. 北京:测绘出版社, 1982. [2] 黄佳全, 等. 城市建设工程测量[M ]. 北京:测绘出版社, 1984.
启 事
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2001年 增刊 测 绘 通 报 29
文章编号:0494-0911(2001) S 0-0029-03
中图分类号:P 258 文献标识码:B
厂区烟囱倾斜变形测量
付宏平, 常 颖
1
2
(1. 铁道部第一勘察设计院, 甘肃兰州730000; 2. 北京市崇文区城市建设开发公司, 北京100062)
Tilt Deformation Measurement of a Chimney
FU Hong -ping, CHANG Ying
摘要:结合兰州生物制药厂厂区烟囱倾斜变形测量的实例, 阐述了对于塔式建筑物(如高层建筑、水塔、烟囱等) 倾斜变形测量的观
测方法、数据处理方法, 得出了一些有益的结论。
关键词:烟囱; 倾斜变形测量; 数据处理
一、概 述
兰州生物制药厂厂区烟囱高40m, 位于该厂厂区西北角, 烟囱底部直径3. 6m , 顶部直径1. 7m , 该烟囱在使用过程中由于不均匀沉降产生了明显的倾斜, 受该单位后勤管理部门的委托, 对其进行倾斜变形测量, 为后续整治处理提供准确数据。
建筑物的倾斜程度通常用倾斜率i 来衡量
Q
i =tan
h
位移值) ; h 为建筑物高度。
从式(1) 中可以看出, 只要求出Q 和h 值, 就可计算出i 值。其中h 值可以通过直接或间接方法求得, 因此, 倾斜观测的主要任务就是测定Q 值。
(1)
地方狭小, 受地形条件限制, 采用前方交会法进行测量比较合适。在烟囱外围大致垂直的两方向上各选取两点作为基准点, 依此两点互为观测零方向, 按方向观测法分别观测烟囱外壁左右两侧等高度位置处观测点的方向值。据此计算出交会角, 按前方交会公式计算各个位置处的烟囱中心坐标, 根据中心坐标的变化来确定相对位移变化。
2. 观测点的选取及基点设置
经观察, 烟囱一侧有一个爬梯, 该梯子的梯挡基本均匀, 故观测点位的标志设置为梯挡, 自上而下依次编号为G 1, G 2, …等。
顾及测区现场条件, 为便于变形观测, 在厂区外乐赛特饮料公司职工宿舍楼顶设置了一个基点, 编号为J 1, 在楼顶打一水泥钉作为标志; 在厂区外边一台地设置另一个基点, 编号为J 2, 埋设混凝土铁芯标志。此两个测站均可观测到梯挡, 可以保证每一个观测点左右等高度观测。图1为倾斜观测点位布置图。
式中 为倾斜角; Q 为建筑物上部与下部的相对位移(倾斜
二、倾斜变形测量
1. 观测方法的选取
众所周知, 对于塔式建筑物(如高层建筑、水塔、烟囱等) 倾斜变形测量的观测方法通常有2种:纵横轴线法和前方交会法。
纵横轴线法主要通过在建筑物附近2个近乎正交的基点上设站, 分别观测建筑物纵横轴线上底部和观测面上的左右共4个观测点的方向值, 计算出底面中心至基点连线与观测面中心至基点连线在纵横方向上的夹角, 据此, 计算出纵横方向上的位移量, 再计算出总倾斜位移量Q , 从而可根据公式(1) 计算出倾斜率i 。为了保证方向观测的精度, 《建筑变形测量规程》规定:纵横方向上两测站点距建筑物的距离约为建筑物高度的1. 5～2. 0倍, 因此, 纵横轴线法主要适用于拟测塔式建筑物邻近有空旷场地的情形。
前方交会法主要是通过在建筑物附近设置2个观测基点, 用前方交会方法施测观测点坐标的变化, 以确定其倾斜位移值Q 和倾斜率i 。此方法适用于建筑物比较高, 现场条件不便于采用纵横轴线法进行观测的情形。
兰州生物制药厂厂区烟囱是该厂一个生活用锅炉房的烟囱, 该区域各种管道纵横交错, 煤堆、弃碴等堆积物较多,
图1
3. 仪器设备
倾斜变形观测采用徕卡公司生产的T C 1610型全站仪, 仪器标称精度为:
测距精度±(2mm+2×10-6D ) 测角精度±1. 5″4. 观 测
分别在基点J 1和基点J 2处设站, 按方向观测法观测烟
::) , , ,
囱外壁左右两侧等高度位置处观测点的方向值以及该位置处的立角, 采用正倒镜观测一个测回。基点J 1～J 2间的斜距、立角观测一个测回, 同时观测了它们之间的磁方位角。
2. 倾斜位移Q 的计算
设烟囱底部中心的坐标为(Y P 0, X P 0) , 每一个观测点的坐标为(Y P , X P ) , 则每一个观测面上的P 点在Y 轴和X 轴上的位移可由下式计算
Y =Y P -Y P 0 X =X P -X P 0
总的倾斜位移值为
Q =】 Y 2+ X 2〈
(4)
Q 的方向即为 Y 和 X 矢量和的方向, 由公式(5) 计算
Y
=a rctan () (5) ! 根据公式(1) 计算的变形观测成果见表1。
(2)
(3)
三、数据处理
1. 观测面中心坐标计算
本次测量采用独立坐标系, 假设基点J 1的坐标为(0, 0) , J 1～J 2的坐标方位角采用观测的磁方位角, 即26°00′00″。
观测数据经核对后, 由两个基点上的烟囱左右方向观测值, 计算出某一个位置处各自的交会角, 各个位置处的中心点坐标按前方交会公式计算。
前方交会计算公式
Y P =
Y co t ′+Y co t ′+X -X co t ′+cot ′
X a cot ′+X b cot ′-Y a +Y b
X P =
co t ′+cot ′
表1 变形观测成果表
交会角/(°′″)
观测点
高度/m
A
G 1G 2G 3G 4G 5G 6G 7G 8G 9G 10G 11G 12G 13G 14G 15G 16G 17G 18G 19G 20G 21G 22G 23G 24G 25G 26G 27G 28G 29
40. 039. 038. 037. 036. 035. 033. 732. 431. 029. 728. 427. 025. 724. 423. 021. 720. 419. 017. 716. 415. 013. 712. 411. 09. 78. 46. 44. 42. 4
151617. 8151603. 5151612. 3151608. 0151608. 8151602. 8151557. 0151548. 8151538. 0151528. 0151505. 8151457. 5151452. 5151450. 8151445. 3151432. 0151423. 8151410. 0151403. 0151357. 3151347. 5151336. 8151326. 5151319. 8151307. 5151248. 0151243. 8151236. 3151225. 0
B 224408. 5224518. 8224601. 3224637. 8224731. 3224800. 8224827. 3224914. 5224942. 5225013. 0225032. 5225056. 5225118. 3225130. 8225140. 8225148. 3225200. 3225202. 8225213. 3225204. 8225223. 5225226. 8225238. 8225246. 8225259. 5225312. 0225329. 5225346. 3225353. 5
X P /m 48. 60048. 55248. 53348. 51048. 48048. 46048. 44248. 41048. 38848. 36548. 34248. 32448. 30848. 30048. 29248. 28048. 26948. 25948. 25048. 25148. 23548. 22748. 21548. 20648. 19248. 17448. 16248. 14848. 138
Y P /m 55. 39055. 37455. 37555. 36855. 36355. 35655. 34955. 33955. 32955. 31955. 30355. 29555. 28955. 28755. 28255. 27355. 26655. 25755. 25255. 24955. 24155. 23355. 22555. 22055. 21155. 19755. 19255. 18655. 178
X /m 0. 4620. 4140. 3950. 3720. 3420. 3220. 3040. 2720. 2500. 2270. 2040. 1860. 1700. 1620. 1540. 1420. 1310. 1210. 1120. 1130. 0970. 0890. 0770. 0680. 0540. 0360. 0240. 010
Y /m 0. 2120. 1960. 1970. 1900. 1850. 1780. 1710. 1610. 1510. 1410. 1250. 1170. 1110. 1090. 1040. 0950. 0880. 0790. 0740. 0710. 0630. 0550. 0480. 0420. 0330. 0190. 0140. 008
0. 5080. 4580. 4420. 4180. 3890. 3680. 3490. 3160. 2920. 2670. 2390. 2190. 2030. 1950. 1860. 1710. 1580. 1450. 1340. 1340. 1160. 1050. 0900. 0810. 0640. 0410. 0280. 013
坐标
相对于底部坐标差
偏移量/m
偏移方向/(°′) [***********][***********][***********][***********][***********][***********]3840
底部
备 注
顶部
由表1分别绘制出倾斜观测成果图(高度位移图, 见图2) 以及倾斜观测成果图(方向位移图, 见图3)
。
四、观测成果分析
根据上述成果进行分析, 可以得出以下结论:1. 烟囱呈整体倾斜。
2. 最大偏移量(顶部) 为0. 508m 。
3. 烟囱整体偏移方向大致为北偏东30°左右(取各个观测面偏移方向的平均值) 。
4. 烟囱外侧表面呈现凹凸偏差。
五、结 论
1. 对于大型塔式建筑物倾斜测量, 应根据测区观测条件, 因地制宜选取观测方法以简化工作量。
2. 观测点位的选取应采取灵活的办法加以解决, 对于不便埋设标志的建筑物可以照准视线所切同高边缘认定的
图2 倾斜观测成果图(高度-位移图
)
位置作为观测点位, 如果有固定观测墩, 也可以高度角控制的同高点位作为观测点位。
3. 为了提高测角瞄准精度, 观测基点的选取不应距建筑物太近, 两个基点之间的距离一般不要大于5倍的建筑物高度, 交会图形的交角应在60°～120°之间, 基点的埋设应稳固、牢靠。
4. 基线边长度测量以及角度观测应有足够的观测精度, 并应进行校核。
5. 为了避免起始数据误差的影响, 一般应采用独立坐标计算观测点的坐标。
参考文献:
图3 倾斜观测成果图(方向位移图)
[1] 李青岳, 等. 工程测量学[M ]. 北京:测绘出版社, 1982. [2] 黄佳全, 等. 城市建设工程测量[M ]. 北京:测绘出版社, 1984.
启 事
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