Инженерная геодезия

22.2. СПОСОБЫ ПЛАНОВОЙ УСТАНОВКИ И ВЫВЕРКИ
КОНСТРУКЦИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ

Во всех способах плановой установки конструкций и оборудования используют схему, по которой положение устанавливаемого элемента определяется от заданной в натуре разбивочной или технологической оси, а положение устанавливаемого элемента - линейными промерами.

Положение оси может быть задано струнным или оптическим прибором. В соответствии с этим различают струнный, струнно-оптический и оптический способы плановой установки.

В струнном способе между закрепленными точками осей А и В (рис. 22.1) с помощью грузов натягивают калиброванную струну диаметром 0,1 - 0,5 мм, которую принимают за технологическую ось. В местах установки оборудования (точки а, б, в, г) подвешивают легкие нитяные отвесы. Когда струна фиксирует параллель оси, то расстояние от нее до устанавливаемых элементов откладывают с помощью концевых приборов с микрометрами.

Струна имеет провес в вертикальной плоскости, максимальный посередине. Его можно подсчитать по формуле

где q - масса одного метра струны, кг; l - длина створа, м; F - натяжение струны, кг.

Максимальное натяжение струны, составляющее 2/3 от разрывного усилия, может быть вычислено по приближенной формуле

где d - диаметр струны, мм.

Рис. 22.1. Схема струнного способа установки конструкций

308

На струну действует боковое давление воздуха, вызывающее отклонение струны от прямой в горизонтальной плоскости. Наибольшее отклонение в середине створа подсчитывают по формуле

где υ - скорость ветра, м/с.

Помимо бокового давления воздуха и неточности установки струны над опорными знаками при поднятии ее или подвеске из-за провеса, основными источниками ошибок в струнном способе являются колебания струны в процессе измерений и проектирование струны отвесом на соответствующие точки оборудования.

Принято считать, что при тщательной работе в закрытых помещениях общая ошибка струнного способа в среднем составляет 2 - 3 мм на 100 м длины створа.

Струна, определяющая положение монтажной оси, обладает рядом преимуществ. На нее не влияют такие источники ошибок оптических систем как рефракция, колебания изображений, перемена фокусировки. Кроме того, она удобна для одновременного монтажа на разных участках линии. Однако, чтобы использовать эти преимущества в точных монтажных работах, необходимо заменить нитяный отвес, как основной источник ошибок, на оптическую проектирующую систему. Это сделано в струнно-оптическом способе, в котором монтажная ось задается натянутой струной, а проектирование ее на точки монтируемых конструкций и оборудования осуществляется при помощи таких оптических приборов, как теодолиты, приборы вертикального проектирования, специальные микроскопы на передвижном устройстве и т. д.

Рассмотрим применение струнно-оптического способа для установки оборудования (рис. 22.2). Чтобы струна не мешала производству монтажных работ, ее натягивают выше устанавливаемого оборудования в удобном месте. При помощи теодолита или прибора

Рис. 22.2. Схема струнно-оптического способа установки конструкций: 1 - теодолит; 2 - струна; 3 - прибор вертикального проектирования; 4 - оборудование

309

вертикального проектирования струну поперечным движением совмещают с центрами знаков А и В, закрепляющих монтажную ось. Установленную таким образом струну принимают за монтажную ось. Далее, если установку выполняют с помощью теодолита, то оборудование перемещают и разворачивают так, чтобы точки а, б, в, г технологической оси оборудования попали в створ ориентированного по точке а', б', в', г' визирного луча теодолита. Если же используют приборы вертикального проектирования, то их устанавливают и центрируют на точках а, б, в, г оборудования, которое затем перемещают до совпадения вертикальных лучей приборов с соответствующими точками а', б', в', г' струны. Одновременно производят установку оборудования по высоте.

Для струнно-оптического способа характерны некоторые источники ошибок, характерные и для струнного способа: неточность разбивки и закрепления монтажной оси; отклонение струны в горизонтальной плоскости вследствие ветрового давления; колебания струны. Кроме того, появляются следующие ошибки: установки струны в створ монтажной оси, проектирования струны оптическим прибором, из-за освещения струны.

Средняя квадратическая ошибка проектирования струны теодолитом в линейной мере может быть подсчитана по формуле

где h - высота струны над прибором; τ - цена деления уровня на алидаде горизонтального крута; Г^x - увеличение зрительной трубы теодолита.

Эту же ошибку для прибора вертикального проектирования с компенсатором вычисляют по формуле

где 0,5’’ - ошибка установки визирного луча в вертикальной плоскости.

При боковом освещении струны возникает систематическая ошибка за фазу, предельная величина которой составляет ∆_фаз = 0,25d, где d - диаметр струны. При d = 0,3 мм ∆_фаз ≈ 0,08 мм , что при точных работах необходимо учитывать. Для уменьшения ошибки за фазу струну дополнительно освещают сверху.

Для уменьшения ошибки за колебание струны в процессе измерений определяют амплитуду колебаний и по ней - среднее положение струны.

Наиболее опасным и внешне не обнаруживаемым источником ошибок является отклонение струны под действием постоянного

310

ветрового давления. Однако и эту ошибку можно учесть, используя формулу (106). В одних и тех же условиях струне придают различные натяжения F₁ и F₂ измеряют максимальное изменение ∆f_2,1 горизонтального положения струны в средней точке створа. Из решения двух уравнений вида (22.3) при F₁ и F₂ находят f₁ и f₂ для средней точки створа по формулам

Способ оптического визирования является наиболее простым и распространенным. В этом способе монтаж конструкции и оборудования производится при помощи зрительной трубы и визирных марок. Монтажной осью служит линия визирования, задаваемая оптическим прибором - алиниометром. В качестве алиниометра применяют теодолиты, нивелиры и специальные оптические приборы, снабженные зрительной трубой большого увеличения и отсчетным устройством в виде окулярного микрометра или микроскопа.

Существуют две принципиальные схемы применения способа оптического визирования: 1) алиниометр не имеет отсчетного устройства, тогда таким устройством снабжают подвижную марку, устанавливаемую на оборудовании; 2) прибор снабжен отсчетным устройством, тогда марка на оборудовании может быть не подвижной, но обязательно привязанной к оси оборудования.

Оптический створ может быть задан прямым визированием или визированием по частям. В способе прямого визирования на начальном пункте закрепленной монтажной оси устанавливают алиниометр, на конечном пункте - опорную визирную марку. Прибор наводят на марку и в створ линии последовательно вводят марки, установленные на соответствующих точках оборудования. В зависимости от применяемой схемы в одном случае марки в створ вводят, перемещая вместе с ними оборудование, в другом - измеряют отклонение технологической оси оборудования от створа, а затем уже на величину этого отклонения перемещают оборудование. Так как ошибка визирования в линейной мере возрастает с увеличением расстояния от алиниометра до устанавливаемой точки, то, установив оборудование на первой половине створа, прибор и визирную марку на опорных пунктах меняют местами и продолжают монтаж на второй половине створа.

При визировании по частям для уменьшения ошибки визирования створ между опорными пунктами делят на несколько примерно равных частей. Алиниометр последовательно переносят на точки закрепления каждой части и, ориентируя его каждый раз по опорной марке на конечной точке, ведут монтаж только в пределах одной части. Для контроля монтажных работ таким же способом проверяют положение установленного оборудования обратным ходом, перенеся опорную марку на начальный пункт створа. Такая схема

311

известна в створных наблюдениях как схема последовательных створов.

Основные ошибки способа оптического визирования те же, что и в рассмотренном ранее способе створной засечки: ориентирования створа при визировании на опорную марку; введения промежуточной марки в створ; за перефокусирование зрительной трубы; центрирования алиниометра и визирных марок на знаках и оборудовании; за рефракцию.

Для приближенных расчетов совместное влияние первых трех источников ошибок можно в линейной мере подсчитать по формуле

где l - расстояние от алиниометра до устанавливаемой точки. Для уменьшения влияния этой ошибки применяют специальные зрительные трубы с большим увеличением и минимальной ошибкой при изменении фокусировки. При работах высокой точности ошибки центрирования сводят к пренебрегаемо малой величине путем точного принудительного (механического) центрирования алиниометра и визирных марок на знаках и оборудовании.

Для уменьшения ошибки за рефракцию выбирают или создают благоприятные условия производства работ. Кроме того, путем организации специальных исследований определяют возможность применения способа оптического визирования в данных условиях с требуемой точностью.

312