CC BY
119
Контроль вертикальности сооружений башенного типа
12 2 Ю.И. Пимшин , Г.А. Науменко , И.В. Корженевская
1 Волгодонский инженерно-технический институт филиал Национального
исследовательского ядерного университета
2Донской государственный технический университет
Аннотация: В статье предложена разработанная и реализованная методика контроля вертикальности вышек сотовой связи, позволяющая определить крены вышек связи методом вертикального проецирования наклонным визирным лучом теодолита, определять полный крен и его направление.
Ключевые слова: вышка сотовой связи, проекция, крен, продольный профиль, измерение, вычисление.
Развитие сотовой связи в стране предполагает максимально возможное покрытие территории страны с заданной плотностью сетью вышек (РД 45.162-2001 «Комплексы сетей сотовой и спутниковой подвижной связи общего пользования»; Инструкция по эксплуатации антенных сооружений радиорелейных линий связи. Утверждена Министерством связи СССР 14 января 1980 г. - М.: Государственный Союзный Проектный Институт, 1980). На сегодняшний день эта глобальная задача достаточно успешно решается. В соответствии с этим увеличивается объем работ по контролю технического состояния данных эксплуатируемых сооружений башенного типа [1]. Эту задачу решают множество организаций, имеющих разную инструментально-техническую базу (МДС 11-19.2009 «Временные рекомендации по организации технологии геодезического обеспечения качества строительства многофункциональных высотных зданий») [2-7]. И сегодня не редки предприятия, у которых используются для решения этих задач оптические нивелиры, теодолиты, механические рулетки, в лучшем случае из электронных приборов, имеют лазерные рулетки. Следует отметить, что порой это является необходимым и достаточным оснащением предприятий связи. Имея современные, обоснованные технологии, контроль
вертикальности с использованием оптико-механических приборов реализуется эффективно с достаточной точностью.
Известны способы определения вертикальности вышек связи, имеющих правильные геометрические формы (например, равнобедренный треугольник или квадрат) в горизонтальных сечениях, путем вертикального проектирования наклонным лучом теодолита. Данные способы основаны на проецировании верхнего сечения башни на нижнее, по параметрам проекций определяются линейно-угловые параметры крена башни [1-4]. При исследовании описанного варианта определения крена обратили внимание на то, что на точность определения искомых параметров оказывает влияние не перпендикулярная установка инструмента к плоскости контроля. Такой же вывод сделан в работе [8], однако в ней не приведена методика установки инструмента в данное положение, а лишь предложено «... при необходимости положение теодолита корректировать.» для установки его в это положение. Совершенствуя известный способ вертикального проектирования, предложили следующее. В предлагаемом варианте вначале инструмент устанавливают по направлению приближённо перпендикулярному проектной плоскости, см.рис.1, примерно на расстоянии полутора или двух высот вышки от нее. Соответствующую сторону нижнего сечения вышки делят пополам и маркируют центральное положение, например, краской. Выполняют измерения горизонтальных углов на опоры вышки и центральную метку. При этом наведение на каждую из опор выполняют последовательно на правую и левую их образующие, за итоговое направление принимают среднее значение из отчетов, взятых на две образующие каждой из опор. Величину смещения точки стояния теодолита с перпендикулярного направления вычисляется по формулам:
г(Д) = к • (А)-1 • (А) (1)
/2 + /1 '
Рис.1. - Схема контроля вертикальности башни сотовой связи
где АВ1Л' = ви ¿Л'1Б = ¿1А'2 = А; 1А' = 5; А'2= У; ВА' = ¡1 ; А'Б = ¡2.
Б
_ еов(в1 - А)-11
_ В1И (в)
11-2 _ Б - б1П(а);
(2) (3)
5'_ 5 - ооб(а).
Отложив вычисленное расстояние от 1 по направлению к
перпендикуляру, отмечают точку 2 и затем над ней устанавливают теодолит. Контролем правильности выполненных работ является измерение углов на крайние опоры и центральную метку соответствующей стороны и их сравнение. В случае равенства работы выполнены правильно, в противном случае еще раз по описанной методике корректируется положение прибора.
Установив инструмент на перпендикулярном направлении 2 к плоскости проекции, выполняют последовательное наведение на образующие всех опор в нижнем сечении, затем в том же порядке на те же опоры в верхнем сечении вышки. В качестве определяемых направлений используют среднее из двух наведений на образующие каждой опоры, см. рис.2. Затем
6161 аг 01В1
Рис.2. - Схема измерений на нижнее и верхнее сечение вышки
определяют малые углы Zб2а = у\, Zа2в = у2 по направлениям на опоры верхнего сечения вышки. По вычисленным углам и расстоянию от инструмента и до центра описанной окружности нижнего сечения вышки, вычисляют проекции линейных величин аб и ав на плоскость проекции б'в'.
1(аьб1) = ' ± ЯУ(П/Р\ ) = ' ± Я)■ (ЪМ
где Я = ; р = 206265". л/3
Отметим, что если станция 2 стояния теодолита расположена со стороны треугольника, то радиус имеет знак (+), если со стороны его вершины, то радиус имеет знак (-). Далее сравнивают вычисленные значения, при этом, если -(а1^,)= -(а1,в1) то отсутствует разворот верхнего сечения относительно его центра и нижнего сечения, в случае -ааф) ф -(си,в), то имеется разворот верхнего сечения относительно его центра и нижнего сечения. В этом случае угол разворота Да вычисляется
и
Аа = агсБт
О -1 л
1б в
V бв У
где 1б =4
}2 — }2 • }
'аб (а1,б1)' в
} 2 — } 2
ав Ча1,в1)
По углу разворота Да вычисляется поправка в линейную величину крена, определенного по данной стороне:
та—а' = Г
V Р У
а) б)
А
Рис.3. - Проекций крена башни на плоскости параллельные ее сторонам: а) схема контроля крена башни; б) схема проекций крена башни на плоскости, проходящие через центр описанной окружности и параллельных сторонам треугольника.
}(а<
где г - х
л/3'
Далее вычисляют значение линейной величины не вертикальности башни по данной стороне, см. рис.2, рис.3, а,б.
ПРБВ = }(а',а'') = (Я' ± Я)'{Га/р)- та-а',
где Zа2А= уа.
Выполнив описанные работы по всем сторонам башни, получают по каждой стороне линейную величину проекции крена (Пр БВ, Пр БА, Пр АВ) на плоскость проекции данной стороны треугольника см. рис.3, б. Для вычисления общей линейной величины крена Q и угла А' его ориентирования примем одну из сторон, например БВ, координатной линией, например У, ось ей перпендикулярная, проведенная из точки О, будет в этом случае осью Х.
При этом будем иметь ввиду, что горизонтальное сечение башни образует равносторонний треугольник, следовательно, учитывая свойства равностороннего треугольника, величины Q и А' будут вычислены:
tg (д') =
2 • Пр
БА
Q
V3 • ПРБВ пРбв
л/3,
соб
(д'У
Рис.4. - Схема контроля башни, имеющей в горизонтальном сечении
форму квадрата
Методика контроля вертикальности вышек, имеющих в горизонтальном сечении форму квадрата, соответствует описанной с особенностями, заключающимися в следующем, см. рис.4. Инструмент
устанавливается по створу, двух диагонально расположенных опор [9], [10]. Измерения выполняют на три видимые опоры. Радиусы описанных окружностей вычисляются
Затем вычисляют проекции Пр БГ, Пр ВА, которые являются составляющими линейной величины общего крена Q и угла его ориентирования А' в системе координат, совпадающей с диагоналями вышки. Значения Q и А' вычисляются по известным формулам прямоугольного треугольника.
Таким образом, предложенная технология обеспечивает определение параметров вышек связи, имеющих в горизонтальном сечении формы треугольника и квадрата, их скручивание и крены на основе использования точных оптических теодолитов и механических или электронных рулеток.
1. Руководство по определению кренов инженерных сооружений башенного типа геодезическими методами /Центр. н.-и. и проект.-эксперим. ин-т организации, механизации и техн. помощи стр-ву Госстроя СССР. - М.: Стройиздат, 1981. - 56 с.
2. Бикташев М. Д. Башенные сооружения: геодезический анализ осадки, крена и общей устойчивости положения. - М.: АСВ, 2006. - 376 с.
3. Столбов И. А. Об определении кренов сооружений // Геодезия и картография. - 1988. - № 3. - С. 35-36.
4. Андрусенко Ю.В. Усовершенствованный метод наклонного проектирования при определении кренов высотных зданий // Сборник трудов МГСУ (МИСИ). - М., 2006. - С.52-56.
5. Пимшин Ю.И., Науменко Г.А., Арсеньев Д.М. Анализ геодезических
я =} аб;
Литература
методов контроля геометрических параметров технологического оборудования // Инженерный вестник Дона, 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2742
6. Пимшин Ю.И., Науменко Г.А., Корженевская И.В. Контроль вертикальности инженерных объектов // Инженерный вестник Дона, 2016, №2 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3566
7. Михайлов В. И., Кононович С. И., Чиберкус Ю. Н. Экспериментальные измерения крена башенных сооружений электронным тахеометром // Наука и техника. - 2015. - №2. - С. 42-47.
8. Шеховцов Г.А., Шеховцова Р.П. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений - Н.Новгород: ННГАСУ, 2009. - С.46-53.
9. Malet J. P., Maquaire O., Calais E. The use of Global Positioning System techniques for the continuous monitoring of landslides: application to the Super-Sauze earthflow (Alpes-de-Haute-Provence, France) // Geomorphology. - 2002. - V. 43. - №. 1. - pp. 33-54.
10.Schneider D. Terrestrial laser scanning for area based deformation analysis of towers and water damns //Proc. of 3rd IAG/12th FIG Symp., Baden, Austria, May. - 2006. - pp. 22-24.
References
1. Rukovodstvo po opredeleniju krenov inzhenernyh sooruzhenij bashennogo tipa geodezicheskimi metodami [The guide determine rolls of the engineering tower buildings geodetic methods]. Centr. n.-i. i proekt.-jeksperim. in-t organizacii, mehanizacii i tehn. pomoshhi str-vu Gosstroja SSSR. M.: Strojizdat, 1981. 56 p.
2. Biktashev M. D. Bashennye sooruzhenij a: geodezicheskij analiz osadki, krena i obshhej ustojchivosti polozhenija [Towers: geodetic analysis of subsidence, roll and overall stability of the position]. M.: ASV, 2006. 376 p.
3. Stolbov I. A. Geodezija i kartografija. 1988. № 3. pp. 35-36.
4. Andrusenko Ju.V. Usovershenstvovannyj metod naklonnogo proektirovanija pri opredelenii krenov vysotnyh zdanij [An improved method for oblique projection when determining the inclination of high-rise buildings]. Sbornik trudov MGSU (MISI). M., 2006. pp.52-56.
5. Pimshin Ju.I., Naumenko G.A., Arsen'ev D.M. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2014, №4 URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2014/2742
6. Pimshin Ju.I., Naumenko G.A., Korzhenevskaja I.V. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2016, №2. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n2y2016/3566
7. Mihajlov V. I., Kononovich S. I., Chiberkus Ju. N. Nauka i tehnika. 2015. №2. pp. 42-47.
8. Shehovcov G.A., Shehovcova R.P. Sovremennye geodezicheskie metody opredelenija deformacij inzhenernyh sooruzhenij [Modern geodetic methods for the determination of deformations in engineering structures]. N.Novgorod: NNGASU, 2009. pp.46-53.
9. Malet J. P., Maquaire O., Calais E. Geomorphology. 2002. V. 43. №. 1. pp. 33-54.
10. Schneider D. Proc. of 3rd IAG.12th FIG Symp. Baden, Austria, May. 2006. pp. 22-24.
