Способ зенитных расстояний

Способ горизонтальных и вертикальных углов. С одного опорного пункта, расположенного на возможно близком расстоянии от сооружения, теодолитом измеряют го­ризонтальный угол между направлениями на центр сооружения в нижнем основании и на точку на верху сооружения, а также угол наклона v на наблюдаемую верхнюю точку и ее высоту Н над осью вращения зрительной трубы теодолита (рис14). При измерении горизонтального угла за исходное может быть при­нято направление на вспомогательную точку М0 в основании сооружения, находящуюся приблизительно в створе линии между центром и опорным пунктом.

Способ малых углов. На опорных пунктах измеряют малые углы между направ­лениями на центральные или другие идентичные точки нижне­го и верхнего сечения сооружения. Крен вычисля­ют по формулам (28). Способы горизонтальных углов и малых углов не требуют создания специальной опорной сети и единой с сооружением системы координат. Наблюдения мож­но вести с отдельных закрепленных вокруг сооружения опор­ных пунктов. Из анализа точности определения кренов по формулам (28) легко установить, что расстояния от опорных пунктов до наблюдаемых точек, а также угол пересе­чения измеряемых направлений достаточно знать приближенно. Например, можно определить их графически по генплану со­оружения. Для этого опорные наблюдательные пункты должны иметь плановую привязку к существующим элементам ситуа­ции или сооружению, чтобы быть нанесенными на генплан. При­ближенное определение расстояний и угла пересечения направ­лений возможно также из простейших геодезических построе­ний невысокой точности, связывающих опорные пункты и наблюдаемую точку. Например, это может быть теодолитный или тахеометрический ход, включающий опорные пункты и наблюдаемую точку в нижнем сечении, или измеренные рас­стояния между пунктами и прямая засечка наблюдаемой точки.

Для повышения надежности определения крена рассмотрен­ными способами наблюдения производят с трех-четырех опор­ных пунктов, беря среднее из полученных результатов.

Рисунок 14 - Схема определения крена спо­собом горизонтальных и вертикальных углов

Составляющие крена в период между начальным и текущим циклами наблюдений, в принятой на рисунке 14 системе координат.

Высота Нj наблюдаемой точки в текущем цикле может быть вычислена по формуле

Нj = Нj + Нt (29)

где Н₀ - высота наблюдаемой точки, полученная в начальном цикле методом нивелирования при температуре t₀; Нt = H(t_j – t₀) - температурная поправка; - коэффициент ли­нейного расширения (для железобетонных сооружений = 12,5 * 10^-6).

Способ показанный на рисунке 15 заключается в измерении малых зенитных расстояний Z₁ и Z₂ на двух опорных пунктах А и В, располо­женных в непосредственной близости от сооружения на двух взаимно перпендикулярных диаметрах, направления которых принимают за оси координат. При измерениях на объектив на­девают насадку с преломляющей прямоугольной призмой

Рисунок 15 - Схема определения крена спо­собом зенитных расстояний

Осн.: [2], [120-122]

Доп.: [14],[113-125]

Контрольные вопросы:

1. Какие способы применяются для определения крена башенных сооружений.

2. В чем заключается способ вертикального проецирования.

3. Какие засечки применяются в способе координат

4. Как выполняют измерения при способе горизонтальных углов

5.По какойформуле выполняют вычисления высоты наблюдаемой точки в текущем цикле при определении крена спо­собом горизонтальных и вертикальных углов

Лекция 11. Измерение осадок фундаментов электростанции (ТЭС)

Измерения осадок фундаментов зданий и сооружений производят методом геометрического и гидростатического нивелирования. Измерения осадок (нивелирование) в период эксплуатации производятся с точностью, характеризующейся средней квадратической погрешностью определения осадки в слабом месте не более 1 мм (наиболее удаленной марки от исходных реперов). Измерения осадок фундаментов в период строительства, а также земляных плотин гидротехнических сооружений производятся с точностью, характеризующейся средней квадратической погрешностью определения превышения на станции (одного штатива) не более 0,5 мм.

Инструментальные измерения осадок фундаментов зданий и сооружений необходимо начинать в период выполнения строительных работ нулевого цикла, т.е. после возведения фундаментов. Сроки проведения измерений устанавливаются проектной организацией в зависимости от характеристик грунта основания, значения ожидаемых деформаций и класса ответственности сооружения.

Наблюдения за осадками фундаментов в период эксплуатации электростанции должны производиться в-первые два года эксплуатации - два раза в год, в дальнейшем до стабилизации осадок фундаментов - один раз в год, а после стабилизации осадок (1 мм в год и менее) - 1 раз в 5 лет.

При обнаружении очага интенсивных осадок фундаментов дальнейшее измерение осадок должно производиться по специально разработанной программе в зависимости от влияния деформаций на прочность и устойчивость сооружений, а также на допустимость осадок с учетом характера технологического процесса.

В процессе проектирования ТЭС разрабатывается проект наблюдения за деформациями оснований зданий и сооружений, в котором устанавливаются: объекты для наблюдения за осадками; точность измерений; расположение исходных (глубинных грунтовых) реперов; размещение деформационных марок на объектах; система обработки материалов наблюдений и форма отчетной документации.

На просадочных, закарстованных, вечномерзлых, насыпных и набухающих грунтах наблюдению за осадками фундаментов подлежат все расположенные на них построенные объекты. Измерения деформаций и осадок фундаментов зданий и сооружений производятся относительно исходных глубинных или грунтовых реперов. Число реперов должно быть не менее трех.

Осадочные марки служат для установки или подвески нивелирных реек и определения отметок одних и тех же конструкций в каждом цикле измерения осадок. Осадочные марки делятся на стенные, плитные и марки-конструкции.

Стенные марки устанавливаются на вертикальных гранях конструкций, плитные - на горизонтальных плоскостях, "марки-конструкции" - это детали сооружения, используемые в качестве марок. Стенные осадочные марки по своему устройству и способу закрепления различаются трех типов:

Плитные осадочные марки, расположенные на перекрытиях подземных сооружений, горизонтальных обрезах фундаментов и т.п. Под осадочными "марками-конструкциями" понимают отдельные детали самих конструкций, используемые в качестве марок для нивелирования. Чертежи осадочных марок и их спецификация приводятся на рабочих чертежах фундаментов турбоагрегатов и дымовых труб, для всех остальных зданий и сооружений ТЭС - в проекте по организации наблюдений за осадками.

Установленные на зданиях и сооружениях осадочные марки нумеруются несмываемой краской, привязываются к осям колонн или выступам и углам стен и наносятся на план объекта, хранящийся с материалами по наблюдению за осадкой.

Все осадочные марки независимо от их типов окрашиваются масляной краской или другим антикоррозионным составом. Окраска возобновляется каждые два года.

Стенные марки закладываются, как правило, на отм. 0,4 - 0,8 м, считая от уровня отмостки - для наружных марок и от уровня полов – для марок, устанавливаемых внутри помещений. Исключение составляют марки, которые могут быть закрыты оборудованием и окажутся недоступными для использования (их можно размещать на иной, удобной для наблюдения высоте, на гранях конструкций, снаружи и внутри помещений).

При составлении проекта размещения деформационных марок необходимо учитывать конструкции фундаментов, распределение нагрузок, геологические и гидрогеологические условия основания. Количество марок должно быть достаточным для определения неравномерности осадки, кренов, прогибов наблюдаемых сооружений.

Конструкции деформационных марок должны обеспечивать долговременную сохранность, устойчивость, в случае высокоточного нивелирования иметь полусферическую головку для точного фиксирования положения рейки.

Местоположение марок наносится условным знаком на общую схему расположения зданий и сооружений, выполненную в масштабе 1:500 или 1:1000. Каждой марке присваивается номер, под которым в дальнейшем записываются все наблюдения, относящиеся к данной марке.

Для удобства наблюдений и обработки измерений нумерация марок на каждом сооружении (здании, фундаменте турбоагрегата, котла, градирне и т.д.) принимается по однотипной схеме и начинается с номера 1 с возрастанием нумерации по часовой стрелке. При записи наблюдений номер марки сопровождается сокращенным наименованием здания или сооружения. Например, марка 5 на здании водоподготовительной установки записывается М-5 ХВП.

Осадки оснований фундаментов следует измерять одним из следующих методов или их комбинированием: геометрическим, тригонометрическим, гидростатическим.

Геометрическое нивелирование следует применять в качестве основного метода измерения вертикальных перемещений. Тригонометрическое нивелирование следует применять при измерениях вертикальных перемещений фундаментов в условиях резких перепадов высот (больших насыпей, глубоких котлованов, косогоров и т.п.). Гидростатическое нивелирование рекомендуется применять в помещениях со стабильным температурным режимом, например в подвальной части машинного зала, где могут вестись измерения переносными гидронивелирами или устанавливаться стационарные гидростатические системы.

Геометрическое нивелирование реперов и марок производится высокоточными нивелирами Н-05 и им подобными по точности 3 и инварными штриховыми рейками РН-05 длиной 3,0; 2,0; 1,2; 1,0 м, подвесными рейками с инварной шкалой, а также рейками из алюминиевого корпуса с инварной полосой.

Нивелирование деформационных марок производят короткими лучами от 2,0 до 25 м (для земляных плотин до 50 м) при соблюдении равенства расстояний от инструмента до реек двойным горизонтом по одной из следующих программ:

	I программа	II программа
Первый горизонт инструмента	ЗоПоПдЗд	ЗоЗдПоПд
Второй горизонт инструмента	ПоЗоЗдПд	ПоПдЗоЗд

Здесь З_о - отсчет по основной шкале задней рейки;

З_д - отсчет по дополнительной шкале задней рейки;

П_о - отсчет по основной шкале передней рейки;

П_д - отсчет по дополнительной шкале передней рейки.

При нивелировании в помещениях и при установке нивелира на жестком основании применяется II программа с использованием одной рейки.

Для измерения осадок фундаментов с точностью, характеризующейся средней квадратической погрешностью 1 мм, взаимное положение исходных глубинных реперов необходимо определять со средней квадратической погрешностью не более 0,5 мм.

Между исходными реперами должна создаваться жесткая система основных ходов. Для равноточной передачи отметок на марку от цикла к циклу необходимо сохранять однотипность схемы нивелирования. Для сокращения объема измерений, обработки и получения требуемой точности необходимо разрабатывать схему основных ходов с минимальным количеством штативов.

Основные ходы должны прокладываться в наиболее благоприятных условиях для производства нивелирования. Время для прокладки ходов вне зданий выбирается с учетом использования их тени для защиты нивелира от солнечных лучей. При прокладке основных ходов необходимо соблюдать равенство расстояний до реек (0,5 м). Для облегчения определения места установки нивелира, расстояния могут определяться по осям зданий и сооружений. Если это исключено, то расстояния измеряются по дальномерным нитям нивелира либо рулеткой.

Поверка уровня нивелира и уровней реек в случае работы в условиях вибрации (машинный зал, дымососное отделение) производится ежедневно, в остальных условиях - один раз в неделю. Для удобства определения угла i нивелира на объекте работ выбираются две удобные марки в качестве базисных, удаленные одна от другой на расстояние не менее 25 м, превышение между которыми определяется путем многократных измерений. Внутри главного корпуса для этой цели могут использоваться фотошкалы, закрепленные на стенах или колоннах. В течение первого часа работы до принятия нивелиром температуры окружающей среды производится нивелирование марок, не входящих в основные ходы.

Для определения осадки наиболее удаленных от исходных реперов фундаментов с точностью 1 мм (при m_ст 0,13 мм) предельное количество штативов основного хода между исходными реперами не должно превышать 14.

Отметки на промежуточные марки передают от марок основного хода. На самую удаленную от основного хода марку отметка передается максимум двумя штативами от марки основного хода, а при большем удалении прокладывается ход второго порядка или увеличивается число основных ходов.

Для более достоверного определения осадки фундаментов колонн каркаса главного корпуса необходимо продольные основные нивелирные ходы по машинному и котельному отделениям при наличии проходов связывать между собой поперечными ходами.

В случае отсутствия проходов необходимо устанавливать через 120 – 150 м по две марки на одной и той же колонне с двух сторон: одну со стороны машинного зала, дублирующую - со стороны котельного цеха.

Передача отметок при входе в машинный зал и котельное отделение (для исключения влияния разности температур и конвекции) производится несколько раз, причем нивелир каждый раз должен принять температуру окружающей среды. Для более точной передачи отметок при входе в главный корпус необходимо устанавливать на одной и той же колонне две марки: одну - вне помещения, а дублирующую - внутри.

Для этой же цели можно использовать наклеенную на окно шкалу на прозрачной основе. Эта шкала будет служить переходной точкой при передаче отметки через стекло. Ошибка, вызванная преломлением луча при прохождении через стекло, находится в пределах ±0,1 мм. Передача отметки на марки производится до ближайшего исходного репера с точностью, характеризующейся средней квадратической погрешностью определения превышения не более 0,7 мм.

Расхождение значений измеренных превышений между двумя горизонтами нивелира не должно быть более 6 делений отсчетного барабана (0,3 мм), а превышений, полученных по основной и дополнительной шкалам - 4 деления (0,2 мм). При больших расхождениях измерения переделываются. Допустимая невязка (мм) нивелирного хода или полигона определяется по формуле

f _n = ±0,3 , (30)

где n - число штативов в ходе или полигоне.

Осн.: [2][195-198]

Доп.:[ 16][150-154]

Контрольные вопросы:

1. Когда должны производиться наблюдения за осадками фундаментов.

2. Кто устанавливает сроки проведения инструментальных измерений осадок фундаментов зданий и сооружений и от чего они зависят.

3. Какие приборы используются при нивелировании реперов и марок

4. Какие способы нивелирования следует применять в качестве основного метода измерения вертикальных перемещений в различных случаях.

5. По какой формуле вычисляют допустимую невязку нивелирного хода или полигона.

Лекция 12. Измерение деформаций строительных конструкций турбоагрегатов

Измерение деформаций фундаментов турбоагрегатов мощностью 180 МВт и более

Нормальная работа турбоагрегата обеспечивается неизменным положением опор подшипников турбоагрегата, т.е. отсутствием значительных деформаций (прогибов, кренов) верхней фундаментной плиты турбоагрегата. Одной из причин вышеуказанных деформаций является неравномерная осадка основания.

Измерения осадок и деформаций фундаментов турбоагрегатов 180 МВт и более производят методом высокоточного геометрического или гидростатического нивелирования. Данные измерений должны дополнить материалы исследований центровки валопровода и вибрации турбоагрегатов для установления причин нарушения нормальной работы турбоагрегатов.

В проектах фундаментов турбоагрегатов должна предусматриваться схема и смета на установку деформационных марок на трех уровнях: по верху нижней плиты, на отметке 0,6 м и на верхней плите как показано на рисунке 16.

Рисунок 16 - Схема размещения марок на фундаменте турбоагрегата 300 МВт: 1 – ось турбоагрегата; 2 – ось генератора; 3 – ось конденсатора

Марки по верху нижней плиты используются в период строительства фундамента турбоагрегата. В период эксплуатации используются только марки, доступные для нивелирования.

Марки на отметке 0,6 м устанавливаются на наружных гранях стоек фундамента, при этом взаимное смещение их в плане относительно марок верхнего строения не должно превышать 1 м. Расстояние между марками измеряется с точностью 1 см и производится их привязка относительно осей подшипников.

Для головных образцов турбоагрегатов должны предусматриваться дополнительно марки у корпусов подшипников на уровне горизонтального разъема цилиндров.

Измерения деформаций фундамента начинают после возведения нижней фундаментной плиты, далее их производят после возведения колонн фундамента, после возведения верхней фундаментной плиты, а затем измерения выполняются в такой последовательности:

- два раза в процессе монтажа турбоагрегата;

- до и после гидроиспытаний вакуумной системы;

- перед комплексными пусковыми операциями турбоагрегата на холодном фундаменте;

- в процессе эксплуатации через 0,5 - 3 мес. в зависимости от тепловых деформаций и скорости осадки.

Передача отметок на марки, установленные в верхнем строении фундаментов турбоагрегатов, производится один раз в начале измерений с помощью нивелира и стальной рулетки. На отметке обслуживания в качестве исходных устанавливают марки на нескольких колоннах ряда Б главного корпуса. Осадки этих же колонн на отметке 0,6 м контролируются относительно исходных глубинных (грунтовых) реперов и поправка за осадку вводится в отметку марок на площадке обслуживания.

За межремонтный период турбоагрегата (4 года) стрела прогиба нижней плиты фундамента не должна превышать 0,0001 ее длины при длине турбоагрегата в осях крайних подшипников не более 40 м и 0,00015 – при длине турбоагрегата более 40 м.

При промежуточных длинах турбоагрегата допустимое значение относительно прогиба нижней плиты принимается по интерполяции. Кривая прогиба должна быть плавной, иметь кривизну одного знака. Эти требования относятся к остывшему фундаменту и не учитывают колебаний температуры окружающей среды.

Измерения должны производиться выверенным нивелиром с замыканием нивелирного хода на каждом фундаменте на всех отметках. Для повышения точности измерений и сокращения количества штативов в ходе необходимо предусмотреть закладку связующих марок с обеих сторон фундамента. Места установки нивелира во всех циклах измерений желательно выбирать одни и те же во всех циклах измерений, для чего их маркируют краской.

Результаты нивелирования марок, установленных в нижней плите, определяют ее деформацию осадочного характера, а нивелирование верхней плиты, кроме того, учитывает температурные деформации фундамента и турбоагрегата.

По результатам нивелирования составляется график осадки и прогиба фундамента турбоагрегата. Измерение деформаций фундамента турбоагрегата методом гидростатического нивелирования производят при условии достижения точности, соблюдая рекомендации и отдавая предпочтение стационарным гидростатическим системам, установленным на нижней плите.

Измерение деформаций перекосов (поворотов) ригелей фундамента и опор подшипников турбоагрегатов. Деформации перекосов ригелей фундамента и опор подшипников турбоагрегатов проявляются при пусках (из холодного состояния) и остановок турбин и достигают до ±3,5 мм.

Максимальные деформации перекосов наблюдаются в основном на сборных железобетонных фундаментах турбоагрегатов, эксплуатирующихся длительное время. Допустимое значение перекосов составляет ±0,6 мм.

Недопустимые значения перекосов могут быть вызваны следующими причинами:

- перекосом продольных шпонок опоры и их заклиниванием вследствие деформации чугунной опорной плиты в процессе эксплуатации;

- задеванием в отдельных случаях на турбинах вертикальной шпонки ЦСД за продольную шпонку опоры;

- снижением в 1,5 - 2 раза жесткости железобетонного ригеля сборного фундамента при его длительном нагреве в период эксплуатации до 100 -200°С (допуск 50°С).

Недопустимо высокие температуры в зоне расположения ригеля под опорами подшипников возникают вследствие утечек пара из горизонтального разъема цилиндров и фланцев подсоединения паровпускных паропроводов к цилиндрам, а также недостаточной теплоизоляции паропроводов отсоса пара из уплотнений.

Определение перекосов ригелей фундамента и опор подшипников производят на всех головных турбоагрегатах мощностью 180 МВт и более, а также на сборных железобетонных фундаментах турбоагрегатов мощностью свыше 180 МВт.

Для измерения деформаций перекосов ригелей фундамента и опор подшипников турбоагрегатов должны быть установлены деформационные марки.

Измерение температуры внешних граней ригелей фундамента производят либо термощупом, либо с помощью термопар ХК, заделанных в тело ригеля на глубину 10 - 15 см.

Начало измерений деформаций перекосов следует относить к холодному состоянию фундамента и турбоагрегата (окончание монтажа турбоагрегата, пуск турбоагрегата из среднего или капитального ремонта).

Далее измерения перекосов производят в зависимости от температуры металла ЦВД и ЦСД, а также абсолютного расширения ЦВД и ЦСД. Измерения производят через каждые 50°С повышения температуры металла до температуры 200°С, далее в зависимости от абсолютного расширения ЦВД и ЦСД вплоть до полного прогрева металла цилиндров турбоагрегата, но не более чем через 50°С. После полного прогрева металла турбоагрегата измерения производят один раз в сутки. Заканчивают измерения на 10 - 14 сутки непрерывной работы турбоагрегата, т.е. после прогрева фундамента турбоагрегата.

Измерение перекосов ригелей фундамента и опор подшипников турбоагрегата производят методом высокоточного геометрического нивелирования с помощью высокоточного нивелира Н-05 и ему подобных по точности и инварных штриховых реек, а также с помощью уровня модели 118 и 122 завода "Калибр".

В качестве исходного принимается марка на отметке обслуживания, установленная на ближайшей к фундаменту турбоагрегата колонне каркаса главного корпуса.

Погрешность получения отметок деформационных марок, установленных в ригелях и на опорах подшипников турбоагрегата, должна находиться в пределах 0,10 ¸ 0,15 мм, при холодном состоянии турбоагрегата - 0,10 ¸ 0,20 мм на работающем турбоагрегате.

При измерениях, связанных с определением перекосов, фиксируют также температуру металла ЦВД и ЦСД, абсолютное расширение цилиндров ЦВД и ЦСД, температуру бетона ригелей, а в случае неудовлетворительного расширения цилиндров турбоагрегата - также относительное расширение роторов.

Обработка материалов измерений заключается в составлении каталога отметок марок, вычислении перекосов ригелей и опор подшипников (соотношение мм/м), составлении графиков.

На графиках перекосов ригелей и опор подшипников одновременно наносят данные абсолютного расширения цилиндров и температуры металла ЦВД и ЦСД.

Осн.:[2][195-198]

Доп.: [16][150-154]

Контрольные вопросы:

1. Каким методом производят измерения осадок и деформаций фундаментов турбоагрегатов 180 МВт и более

2. Где устанавливаются деформационные марки при определении деформаций фундаментов турбоагрегатов

3. Когда начинают измерения деформаций фундамента

4. Где наблюдаются максимальные деформации перекосов фундаментов турбоагрегатов, допустимое значение перекосов

5. Какими причинами могут быть вызваны недопустимые значения перекосов

Дата добавления: 2014-12-23