Настоящее методическое пособие по наблюдению за деформациями опор мостов методом координат разработано для применения работниками Саратовской мостоиспытательной станции Центра ИССО ОАО «РЖД», а также другим организациям, выполняющими обследования и содержание инженерных сооружений.
Данное пособие описывает организацию наблюдения за деформациями опор мостов методом координат с применением электронного тахеометра с функцией обратной засечки. Предлагаемый метод наиболее целесообразен для наблюдения за деформациями опор малых и средних мостов (путепроводов, пешеходных мостов) при расстоянии от стоянки прибора до опор 50-70 м.
Применение электронного тахеометра с функцией обратной засечки позволяет организовать наблюдение за деформациями опор мостов без устройства грунтового или иного репера, а также без привязки к координатам государственной геодезической сети, т.е. в условной системе координат.
Сущность метода координат заключается в следующем: на опорах сооружения закрепляют геодезические марки и через определенные промежутки времени прямой засечкой определяют координаты этих марок. По разностям координат в двух (или более) циклах наблюдений находят составляющие деформации по осям координат, полную величину деформации и ее направление.
Термины и определения
Опорный знак – неподвижный знак, относительно которого определяются деформации опор сооружений, а также определяются координаты стоянки прибора методом обратной засечки.
Деформационная марка – геодезический знак, жестко укрепленный на опоре сооружения, меняющий свое положение вследствие осадки, просадки, подъема, сдвига или крена опор сооружения.
Ориентирный знак – знак, служащий для определения исходного ориентирного направления при измерении деформации опор сооружений.
Точность измерении – качество измерений, отражающее близость их результатов к истинному значению измеряемой величины.
Погрешность измерений – отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.
ОБЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ.
В процессе эксплуатации, инженерные сооружения подвергаются воздействию различных нагрузок (подвижных, температурных, ветровых и др.), которые могут приводить к деформациям опор сооружения.
Деформации опор могут быть вызваны различными факторами, например, недостаточными размерами фундамента или подмывом опор. Смещение устоя может явиться следствием плохого отвода воды из насыпи за устоем и увеличения давления на него от переувлажненного грунта.
Геодезическое обеспечение при строительстве мостов
... , непосредственно при строительстве моста основные геодезические работы - это: разбивка центров и осей опор , разбивка пролетных строений , контроль размеров поставляемых с завода монтажных элементов , разбивка и контроль за возведением всех частей сооружения ...
Измерения деформаций опор сооружений, находящихся в эксплуатации, следует проводить в случае появления различных признаков, указывающих на вероятность изменения положения опор. К таким признакам можно отнести:
- изменение положения рельсового пути над опорой (в случае осадки опоры наблюдается просадка рельсового пути, наклон опоры вызывает искривление рельсовых нитей в плане);
- изменение расстояний между смежными пролетными строениями или между концом пролетного строения и шкафной стенкой (указывает на смещение или наклон опоры);
- изменение взаимного положения осей балансира и опорной плиты подвижных опорных частей (указывает на смещение или наклон опоры).
Для определения деформаций опор методом координат, в характерных местах сооружения фиксируют деформационные марки и определяют их пространственное положение. При этом впервые определенное положение принимают за начальное . Величину деформации и ее направление определяют по разности координат деформационных марок определяемых через установленный промежуток времени. Смещения деформационных марок по осям координат устанавливаются по формулам:
dx i = xi – x0 [1]
dy i = yi – y0 [2]
dz i = zi – z0 [3]
где, x 0 , y0 , z0 – координаты деформационной точки в начальном цикле измерений;
x i , yi , zi – координаты той же деформационной точки в i-м цикле измерений.
Полное смещение в горизонтальной плоскости равно:
[4]
Скорость перемещений деформации определяется по формуле:
[5]
Основным документом, регламентирующим измерения деформаций сооружений, является ГОСТ 24846-81 «Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений». В соответствии с ГОСТ 24846-81, перед началом наблюдений, для каждого сооружения составляется программа наблюдения за деформациями опор. В программе наблюдений должно быть указано:
- количество деформационных и опорных геодезических знаков;
- места установки деформационных и опорных геодезических знаков, с эскизами или фотографиями закрепленных знаков и точкой наведения на самом знаке;
- стоянка прибора на первом этапе и ориентирный знак;
- периодичность проведения повторных измерений;
- требуемая точность измерений.
В соответствии с таблицей № 1 ГОСТ 24846-81, при ожидаемой величине вертикальных или горизонтальных перемещений до 50 мм и от 50 до 100 мм для эксплуатационного периода допускаемая погрешность измерения перемещений составляет 1 мм, что обеспечивается применением приборов соответствующей точности.
ПРИБОРЫ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ.
В качестве основного прибора применяется электронный тахеометр имеющий функцию обратной засечки. В нашем примере для наблюдения за деформациями сооружения используется электронный тахеометр Sokkia SET630R (рисунок 1.1).
Рисунок 1.1 Электронный тахеометр Sokkia SET630R.
Тахеометр устанавливается на расстоянии, позволяющий взять отсчеты со всех геодезических знаков. В случае если прибор не позволяет взять отсчет в безотражательном режиме, рекомендуется использовать пленочные отражатели, установленные на опорные и деформационные геодезические знаки. При этом, центр пленочного отражателя должен совпадать с точкой наведения на геодезическом знаке.
Рисунок 1.2 Пленочный отражатель.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ ОПОР МОСТОВ МЕТОДОМ КООРДИНАТ
Наблюдение за деформациями опор выполняется в несколько этапов. На I этапе производится закрепление всех геодезических знаков и съемка их координат. На II этапе (и последующих), через определенный промежуток времени, производится повторная съемка координат деформационных знаков и сравнение их с начальными (определенными на I этапе).
I этап.
1. На опорах сооружения закрепляются деформационные марки за которыми устанавливается наблюдение. В качестве деформационных марок могут быть использованы арматурные выпуски, основания стоек перильного ограждения опор и другие характерные точки. Рекомендуется силами мостового цеха устройство специальных закладных марок.
2. Рядом с сооружением закрепляются опорные знаки. Количество опорных знаков определяется в каждом конкретном случае, но общее количество должно быть не менее трех. В качестве опорных знаков могут быть использованы характерные точки на опорах контактной сети, опорах ЛЭП или других сооружениях расположенных вблизи сооружения. В исключительном случае, опорные знаки могут быть закреплены на самом обследуемом сооружении, при условии что элементы, на которых устанавливаются опорные знаки не имеют признаков деформации.
Все геодезические знаки выбираются и закрепляются с расчетом на устойчивость и длительную сохранность.
3. Перед сооружением выставляется электронный тахеометр для наблюдения. Прибор устанавливается на расстоянии, позволяющий взять отсчеты со всех геодезических знаков. При использовании электронного тахеометра с функцией обратной засечки, устройство репера не требуется. Для определения направления смещения деформационных марок, рекомендуется установить опорное направление параллельно оси сооружения. В этом случае получаем ось координат X, направленную параллельно оси моста. Для этого прибор и точка ориентирования (ориентирный знак) должны находится на одном расстоянии по нормали от продольной оси сооружения, таким образом, чтобы условная линия проведенная через прибор и опорную точку была параллельна оси сооружения (рисунок 2.1).
Для обеспечения одинакового расстояния по нормали, рекомендуется использовать лазерный дальномер в режиме многократного измерения.
4. Выполняется съемка всех опорных знаков и деформационных марок в координатах. Все полученные координаты заносятся в ведомость с описанием и эскизами (фотографиями) геодезических знаков и мест наведения на них (таблица 2.1).
Таблица 2.1 – Ведомость начальных измерений.
|
№, тип геодезического знака |
Начальные координаты |
Описание геодезического знака |
Эскиз геодезического знака |
||
|
X 0 |
Y 0 |
Z 0 |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Все координаты деформационных марок полученные на первом этапе принимаются за начальные.
По полученным координатам опорных знаков на втором и последующих этапах будут определятся координаты стоянки прибора методом обратной засечки.
II этап и последующие этапы.
1. Перед сооружением выставляется прибор для наблюдения. Место установки прибора должно быть рядом с местом установки прибора на первом этапе. Используя электронный тахеометр с функцией обратной засечки нет необходимости устраивать репер и устанавливать прибор над той же точкой, что и при измерениях на первом этапе.
2. Методом обратной засечки, по опорным знакам, производится позиционирование (определение координат стоянки) прибора. Прибор автоматически по известным координатам опорных знаков определяет свое местоположение и производит ориентирование.
3. Выполняется съемка деформационных марок в координатах.
4. Производится обработка результатов (сравнение полученных координат) на II и последующих этапах с координатами полученными на I этапе.
Рисунок 2.1 – Схема расположения геодезических знаков и прибора.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
Результаты наблюдений за деформациями, рекомендуется оформлять в табличной форме (таблица 3.1) и в виде векторной диаграммы (рисунок 3.1).
Таблица 3.1 – Ведомость смещений опор моста.
|
№№ точек |
Горизонтальные деформации |
Вертикальные деформации |
||
|
dx = x i +1 – x0 , мм |
dy i = yi +1 – y0 , мм |
Величина деформации, d, мм |
dz i = zi +1 – z0 , мм |
|
|
1 |
+8 |
-5 |
9,4 |
-2 |
|
2 |
-5 |
-3 |
5,8 |
-3 |
В столбец № 1 записываются номера деформационных знаков. В столбцы №№ 2 и 3 записываются смещения деформационных точек по осям координат X и Y. Смещение деформационных точек определяется как разность координат, полученных при последующих измерениях и начальном измерении. В столбец № 4 записывается значение полного смещения, определяемое по формуле [4].
Смещение деформационных знаков по оси Z заносится в столбец 5.
Рисунок 3.1 – Векторная диаграмма смещений верхнего строения опор моста.
Для обработки результатов, в случае если ни одна из координатных линий не совпадает с осью моста и невозможно правильно оценить направление смещения деформационного знака, рекомендуется занести все деформационные и опорные знаки в графический редактор (например, NANOCAD).
В этом случае, для ориентации вектора деформации рекомендуется дополнительно определять координаты точек в начале и конце сооружения по оси сооружения (или пути).
