4.6. Технологии геодезического контроля средств
технического оснащения зданий и сооружений

4.6.1. Общая технологическая схема контроля

Для выполнения некоторых технологических процессов производства, а также перемещения грузов и людей, проектные решения многих производственных зданий и сооружений промышленных предприятий содержат средства технического оснащения – грузоподъемные лифты и пассажирские подъемники в сборе с направляющими путями, эскалаторы с направляющими путями и поддерживающими металлоконструкциями, затворы гидротехнических сооружений с направляющими, грузоподъемные краны и механизмы с подкрановыми конструкциями.

Лифты и подъемники необходимы при эксплуатации объектов с большим перепадом высот. Они используются для перемещения небольших грузов, до 2 т, и персонала при обслуживании и ремонте оборудования и строительных конструкций. Их устраивают на высоконапорных плотинах, многоэтажных производственных и вспомогательных зданиях, высоких многоствольных дымовых трубах ТЭС и т. п.

Эскалаторы (тоннельные и поэтажные) служат для перемещения большого потока людей и грузов. Их используют в метро и аэропортах, крупных зданиях с большим количеством работающего персонала и т. п.

Затворы, и особенно их самый распространенный вид – плоские скользящие затворы, служат для регулирования пропуска воды водосбросными плотинами, перекрытия камер шлюзов, перекрытия турбинных водоводов и т. п.

Грузоподъемные краны и механизмы являются самыми распространенными средствами технического оснащения зданий и сооружений промышленных предприятий. Если тали и лебедки используют, в большей степени, при монтаже легких конструкций и деталей оборудования, то краны используют практически повсеместно как при сборочных и монтажных работах в процессе строительства, так и при ремонтных работах в процессе эксплуатации. Некоторые виды кранов используют в технологических циклах производства.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Все названные выше средства технического оснащения зданий и сооружений передвигаются по направляющим путям. Безопасность работы и нормальные условия эксплуатации средств технического оснащения зависят в значительной мере от геометрии направляющих путей.

Контроль за состоянием направляющих путей и самими средствами оснащения сооружений осуществляется геодезическими методами и средствами измерений.

Технология геодезического контроля деформаций средств технического оснащения зданий и сооружений и их направляющих путей, определяющих качество их работы, содержит три основных процесса:

1) проектирование технологии контроля, включающее согласно разделу 3:

- выбор объектов, параметров и процессов контроля;

- разработку схем съемочных работ, расчеты точности измерений элементов схем, выбор методов и средств измерений;

- разработку методов обработки результатов измерений и форм отчетной документации по контролю;

2) проведение контроля деформаций конструкций на объекте, включающего:

- подготовку персонала, приборов, приспособлений, маркировку съемочных точек (при необходимости);

- проведение мероприятий по технике безопасности;

- выполнение измерений;

3) обработку и анализ результатов измерений, включающие:

- проверку и обработку первичной документации;

- уравнивание;

- вычисление деформаций конструкций;

- интерпретацию результатов;

- заполнение паспорта контроля или составление технического отчета.

4.6.2. Выбор параметров и разработка процессов контроля

Общие принципы, технологическая схема проектирования, а также выбор объектов, параметров, процессов проектирования контроля геометрических параметров, характеризующих техническое состояние средств технического оснащения зданий и сооружений промышленных предприятий по единой номенклатуре отраслей [82], изложены в разделе 3 и здесь подробно не излагаются. Здесь лишь следует отметить, что при выборе объектов, подлежащих контролю технических состояний, следует руководствоваться нормативными документами и литературными источниками [3, 46, 1, 142, 146, 147, 148, 164, 184, 185, 186, 196, 201, 206], материалами технического проекта, требованиями по выбору объектов и параметров, изложенными в разделе 3. Некоторые важные и широко распространенные в практике виды контролируемых параметров средств технического оснащения зданий и сооружений приведены в [147].

При проектировании процессов контроля средств технического оснащения зданий и сооружений дают краткую характеристику технических и экономических показателей самого изделия и конструкций, связанных с его работой. На основании этих показателей, а также инструкций по его монтажу и эксплуатации, устанавливают для каждого изделия параметры и допуски на них, категорию контроля, методы контроля по объемной и временной характеристикам и управляющему воздействию. Как правило, для контроля геометрических параметров изделия и конструкций, связанных с его работой, применяют пассивный и летучий контроли. Виды и допустимые значения деформаций конструкций, если они не назначены проектом, выбирают из нормативных документов [147, 184, 196, 201, 225, 226].

При выборочном контроле местные деформации отдельных частей изделия и сопутствующих его работе конструкций (прогибы, смещения, раскрытия трещин) измеряют раздельно простыми средствами измерений относительно осей, плоскостей, узлов и площадок самой конструкции. При сплошном контроле конструкций применяют общие системы высот и осей в пределах сферы действия изделия. Контроль параметров осуществляют на основе материалов высотных и плановых исполнительных съемок. При съемочных работах применяют разнообразнейшую измерительную технику – от измерительных линеек до современных точных приборов. Выбор средств измерений зависит от требуемой точности контроля параметров, величин этих параметров и условий измерений.

4.6.3. Разработка схем съемочных работ,
расчет точности измерения параметров
и элементов схем, выбор методов и средств измерений

Из всего разнообразия геодезических работ, связанных с контролем средств технического оснащения зданий, самое широкое распространение в практике эксплуатации сооружений получили геодезические работы по контролю подкрановых путей мостовых кранов, как наиболее распространенных средств технического оснащения промышленных зданий и сооружений. Эти работы наиболее сложны в техническом отношении и зачастую требуют высокой точности измерений. Это связано, прежде всего, с разнообразием видов и габаритов кранов и крановых конструкций, различной протяженностью путей и пролетов кранов, условиями эксплуатации самих кранов и условиями ведения геодезических работ в цехах. Поэтому основное внимание в дальнейшем уделим именно этим средствам технического оснащения зданий и сооружений.

Грузоподъемные краны относятся к оборудованию повышенной опасности. Поэтому, для обеспечения безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов установлен государственный технический надзор за их изготовлением и эксплуатацией, осуществляемый органами Госгортехнадзора. Изготовление, устройство и эксплуатация грузоподъемных кранов осуществляются в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [173]. Наряду с этими условиями, в различных отраслях промышленности существуют дополнительные ведомственные условия и требования эксплуатации [147], связанные с особенностями конкретных производств.

Для того, чтобы грузоподъемные краны и их подкрановые пути соответствовали техническим условиям, указанными нормативными документами предусмотрен ряд мероприятий, одним из которых является систематический контроль, в процессе которого определяются фактические параметры путей и габариты кранов.

В ряде случаев материалы контроля позволяют не только оценить соответствие положения путей требованиям Госгортехнадзора, но и выявить значительные деформации каркаса здания.

Исполнительные съемки подкрановых путей мостовых кранов зданий и сооружений промышленных предприятий разделяют на плановые, высотные и координатные.

Плановые исполнительные съёмки позволяют обеспечить контроль параметров, характеризующих плановое положения рельсов и подкрановых балок,
а также контроль боковых зазоров между краном и колоннами. Измерение всех параметров, как правило, производится раздельно.

Высотные исполнительные съемки позволяют обеспечить контроль параметров, характеризующих высотное положение рельсов и подкрановых балок,
а также контроль зазоров между верхом тележки крана и покрытием. Измерение параметров может производиться как раздельно, так и совместно.

Координатная съемка позволяет обеспечить контроль нескольких параметров, характеризующих плановое и высотное положение подкрановых конструкций совместно.

Проектирование геометрических схем и технологических процессов исполнительных съёмок подкрановых путей мостовых кранов промышленных зданий и сооружений в большей степени зависит от габаритов кранов и путей и их конструктивных решений, а также от производственных условий и факторов, определяющих выбор методов и средств измерений. К важнейшим из них относятся:

1) производство геодезических работ в условиях закрытого производственного здания и влияния производственных воздействий на точность измерений;

2) отсутствие закрепленных разбивочных осей, что заставляет решать проблему выбора осей на исходном горизонте;

3) степень занятости кранов в производственных или монтажных процессах, что сказывается на продолжительности измерений и выборе средств измерений;

4) конструктивные решения устройства пути и крана, что сказывается на выборе методики измерений, мест размещения геодезических приборов и возможностях безопасного перемещения и работы контролеров.

Согласно нормативных документов [147, 173], величины допустимых эксплуатационных отклонений путей не зависят от величины пролета и протяженности; поэтому проектные абсолютные погрешности контроля параметров для одной и той же категории контроля будут одинаковыми, в то время как относительные погрешности могут различаться даже в десятки раз. Все вышесказанное говорит о том, что схемы, методы и средства измерений параметров могут широко варьироваться. Вместе с тем, для определенных типов мостовых кранов и их путей существуют многократно апробированные на производстве рациональные схемы и методики.

Простые схемы и методы измерений, а впоследствии и методы обработки результатов измерений, применяют при небольшой протяженности и небольших пролетах путей, нормальных условиях влияния производственной среды на измерения.

Сложные схемы и методы измерений применяют при большой протяженности и больших пролетах путей, значительном уровне воздействий производственной среды на измерения.

Полнота контроля также зависит от многих факторов. Важнейшими из них являются: степень повреждений путей и конструкций здания, от которых зависят в последующем объемы рихтовочных работ, а следовательно, и необходимость иметь дополнительные сведения для проектирования рихтовочных работ; требования конкретных нормативных документов к геометрии путей и кранам, которые зависят от типов кранов, дополнительных требований конкретного производства. К необходимым геометрическим параметрам, по которым должен осуществляться контроль подкрановых путей всех мостовых кранов, относятся параметры, регламентируемые «Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов» [173], соблюдение которых обязательно для всех предприятий министерств и ведомств. К ним относятся следующие параметры:

- разность отметок головок рельсов в одном поперечном сечении;

- разность отметок на соседних колоннах;

- сужение или уширение колеи рельсового пути (отклонение рельсов от проектного положения в плане);

- взаимное смещение торцов стыкуемых рельсов в плане и по высоте;

- зазоры в стыках рельсов;

- расстояние от верхней точки грузоподъемной машины до потолка здания, нижнего пояса стропильных ферм;

- расстояние от выступающих частей торцов крана до колонн или стен здания, перил проходных галерей.

Перечень дополнительных видов геометрических параметров контроля дается проектной организацией или заводом-изготовителем. Как правило, перечень дополнительных параметров и условий их применения дается в ведомственных нормативных документах [143, 147, 148 и др.].

Точность измерения параметров рассчитывается по методике, изложенной в разделе 3.5 для пассивного контроля. При этом коэффициент точности выбирается из таблицы 3.4 в зависимости от категории контроля.

Проектирование схем плановой и высотной съемки производят на выкопировках из чертежей плана и разреза цеха или здания. Выкопировки составляются в масштабах, удобных для чтения. На проектной схеме (см. рис. 4.6.1
и рис. 4.6.2) показывают оси цеха, пролет цеха, положение путей, проектные габариты крана, расположение съемочных осей, измеряемые параметры. При необходимости даются технические характеристики кранов и конструкций.

Проектирование методов измерений осуществляют по рекомендациям, изложенным в разделе 3.6. Наиболее полно геодезические методы и средства измерений подкрановых путей изложены в изданиях [12, 15, 143]. При проектировании методов и средств измерений параметров подкрановых путей и крановых конструкций руководствуются следующими соображениями – обеспечивая заданную точность, выбранное средство должно обладать высокой производительностью, простотой и не вызывать значительного удорожания ремонтных работ или эксплуатационных расходов по контролю технического состояния объекта, т. е. обеспечивать экономическую целесообразность его применения.

4.6.4. Производство съемочных работ

Технология плановых исполнительных съёмок при раздельном способе измерений параметров (рис. 4.6.1), как правило, состоит из следующих основных процессов:

1) съёмка отклонений головок рельсов от прямой линии по обеим ниткам путей;

2) измерение расстояний между осями головок рельсов в поперечном разрезе цеха на опорах и в пролете;

3) измерение смещений осей рельсов с осей подкрановых балок и взаимных смещений торцов стыкуемых рельсов и измерение зазоров в стыках рельсов;

4) измерение дополнительных параметров, предусмотренных ведомственными нормативными документами, проектом или инструкцией по эксплуатации – пролетов кранов, расстояний от оси рельса до грани колонны, боковых габаритов кранов и др.

Съемка отклонений головок рельсов от прямой линии в зависимости от требуемой точности измерений, длины путей и условий измерений, может быть выполнена механическими, оптико-механическими, оптическими и другими методами, а также по различным схемам построения створных линий и программам ([12, 15, 143 и др.]). Наиболее распространенным методом измерения отклонений рельсов от прямой линии является метод бокового нивелирования от произвольной, примерно параллельной рельсу, съемочной оси (рис. 4.6.1)
с помощью теодолита и малогабаритной рейки. Такие измерения позволяют быстро и с проектной точностью производить измерения отклонений путей длиной до 100 – 150 м в нормальных производственных условиях по программе полного створа (простая схема измерений). Методика такой съемки изложена
в работе [116]. В горячих цехах, имеющих также большую протяженность, точное визирование оптическим прибором на расстоянии свыше 50 метров затруднено из-за конвекции воздуха. Поэтому для точной съемки отклонений подкрановых путей от прямой линии наибольшее применение нашел метод частей створов (или последовательных створов) [134], дающий наименьшие и примерно равные погрешности по всему створу. Методика такой съемки и обработки материалов измерений изложена в работе [94].
 
а)

б)

Рис. 4.6.1. Проектная схема контроля подкрановых путей в плане
и характеристика мостовых кранов цеха:

а) план крановых конструкций с элементами измерений геометрических параметров; б) разрез крановых конструкций с элементами измерений геометрических параметров

Условные обозначения:

1 – ось подкрановой балки; 2 – ось рельса; 3 – съемочная ось; – смещения оси рельса с оси подкрановой балки; , – расстояния от оси рельса до грани колонны; – отклонение оси рельса от створа; – измеренное расстояние между осями рельсов.

Примечания:

1. Цех снабжен 2 мостовыми кранами грузоподъемностью 50/10 т.

2. Габариты крана: длина моста – 23 000, ширина моста – 6 000, высота с тележкой – 2 750.

3. Пролет крана – 22 500, боковой габарит – 250.

4. Балки сборные железобетонные двутавровые длиной 5 980 и сечением 800 ´ 400, рельсы марки КР-80, колонны сборные железобетонные, проектный зазор между краном
и колонной – 60 мм.

5. Измерение отклонений от прямой линии производить методом бокового нивелирования по программе частных (последовательных) створов; использовать теодолит средней точности и малогабаритную шашечную рейку.

6. Измерение расстояний между осями рельсов и пролета кранов выполнить рулеткой
1 класса точности.

7. Все размеры даны в мм.

Измерение расстояний между осями головок рельсов и пролетов кранов в зависимости от требуемой точности измерений, величины пролета и условий измерений, может быть выполнено как рулетками различных классов с натяжением вручную и динамометрами, так и лазерными рулетками, точными светодальномерами и электронными тахеометрами.

Измерение смещений и зазоров, как правило, осуществляется простыми измерительными инструментами – измерительными линейками, складными метрами, щупами и т. п.

Выбор конкретных средств измерений при проектировании плановой съемки путей целесообразно производить, исходя из расчетной точности измерения геометрических параметров, габаритов цеха и условий измерений

Технология высотных исполнительных съемок, так же, как и плановых, зависит от конструктивных решений зданий, производственных условий и факторов, определяющих выбор методов и средств измерений.

При исполнительной съёмке подкрановых путей цеха отметки точек путей должны быть получены в относительной системе высот. Существует много способов высотной съемки путей. На практике наибольшее применение находят высотные исполнительные съёмки, осуществляемые веерообразным методом геометрического нивелирования [12, 15, 143 и др.]. Это нивелирование может осуществляться постановкой нивелира без штатива или на малом штативе: на верхнее строение тележки мостового крана, на верхнюю часть моста крана, на подкрановую балку, на специально устроенные площадки. Каждый способ съемки имеет свои преимущества и недостатки.

При постановке нивелира на верхнее строение мостового крана обеспечивается достаточно высокая безопасность контролера во время работы, хороший круговой обзор и удобство при производстве съемки; однако при съемке появляются недоступные зоны (под краном), которые приходится доснимать с другой постановки прибора, что снижает точность измерений параметров. К недостаткам этого способа следует отнести также занятость на время съемочных работ крана и сложную в связи с этим систему обеспечения электробезопасности работ. При съемке приходится использовать рейки большой длины и устанавливать их вертикально по уровню. Этот способ съемки, как правило, применяется при съемке путей под мостовые краны легкого режима работы и небольшой высоты (краны небольшой грузоподъемности).

Съемка с моста крана имеет те же преимущества и недостатки, что и съемка с тележки крана. Однако, вследствие более низкого размещения нивелира, позволяет производить работы по съемке путей для мостовых кранов большой высоты (краны большой грузоподъемности).

Съемка с подкрановой балки или специальной площадки используется, как правило, при кранах тяжелого режима работ, когда их использование для съемочных работ весьма ограничено. Съемку проводят по частям путей, свободных (по согласованному графику мероприятий обеспечения безопасности) от кранов. К положительным сторонам этого способа следует отнести отсутствие недоступных для данного участка съемки зон и возможность пользования малогабаритными рейками, что повышает точность измерений. К недостаткам следует отнести необходимое повышенное обеспечение безопасности съемочных работ и увеличение объема и сроков съемочных работ, так как съемку любой нитки путей из-за большой разности плеч следует вести с постановкой прибора на балке противоположной нитке путей, а связь нивелировок осуществлять на концах путей с использованием моста крана.

Производство высотной съёмки при сплошном контроле элементов продольных и поперечных рам практически одинаково и состоит из 3 основных процессов:

1) подготовительные работы, включающие маркирование контрольных точек (мест установки рейки) рельсов (а при контроле прогиба подкрановых конструкций и балок); разбивка путей на съемочные участки; выбор мест установки нивелира на конструкциях крана или конструкциях здания; решение на месте вопросов безопасности работ и взаимодействия контролеров и эксплуатационного персонала;

2) установка прибора последовательно в середину каждого участка цеха и ни-велирование головок рельсов путей веерообразным способом нивелирования (рис. 4.6.2);

3) нивелирование пропущенных участков съемки («мертвых» зон под краном) при съемке с крана или нивелирование связующих точек правой и левой ниток рельсов по концам цеха (а при длинных цехах и в середине путей) при съемке с балок или площадок.

Производство координатной съемки подкрановых путей может дать ряд преимуществ по сравнению с традиционными раздельными технологиями съемочных работ. Современные электронные тахеометры обладают достаточной точностью определения положения путей в плане и по высоте и всеми другими преимуществами автоматизации измерений. Однако опыта их применения для съемки путей мостовых кранов в производственных условиях измерений (влияния вибрации и электрических полей) пока нет.


а)

б)

 

зазор нивелир рейка

тележка крана

рейка

мост крана

колесо крана рельс

подкрановая балка

пролет крана

консоль колонны

колонна крюк

Рис. 4.6.2. Проектная схема контроля подкрановых путей
по высоте и характеристика мостовых кранов цеха:

а) план крановых конструкций с элементами измерений геометрических параметров;

б) разрез крановых конструкций с элементами измерений геометрических параметров

Примечания:

1. Цех снабжен 2 мостовыми кранами грузоподъемностью 50/10 т.

2. Габариты крана: длина моста – 23 000, ширина моста – 6 000, высота с тележкой – 2 750.

3. Пролет крана – 22 500, боковой габарит – 250.

4. Балки сборные железобетонные двутавровые длиной 5 980 и сечением 800 ´ 400, рельсы марки КР-80, колонны сборные железобетонные, проектный зазор между краном
и фермой покрытия – 450 мм.

5. Съемка проектируется с тележки крана нивелиром средней точности и шашечными 3-метровыми рейками с уровнем, передача отметок с участка на участок осуществляется через связующие точки «х».

6. Все размеры даны в мм.

Запись результатов измерений производят в полевые журналы или специальные схемы-журналы нивелирования, которые являются исходным документом для последующей обработки материалов съемки.

Образцы специальных схем плановой и высотной съемок приведены в [116].

4.6.5. Проектирование методов обработки результатов
измерений и форм отчетной документации

Документация, отражающая результаты геодезического контроля технического состояния подкрановых путей, может проектироваться в виде заключения или технического отчета. Если контролю подвержены единичные пути какого-либо цеха предприятия, то документация представляется в виде заключения. Как правило, для объектов промышленных предприятий используют форму технического отчета, так как объем информации по путям достаточно большой.

Отчет по контролю технического состояния подкрановых путей объекта должен содержать краткую характеристику входной документации, сведения из программы контроля и документацию, отражающую результаты геодезического контроля.

Характеристика входной документации должна дополнительно содержать следующие важные сведения:

- данные об осадках, смещениях, трещинах и других дефектах конструкций каркаса здания, в том числе и крановых конструкциях, замеченных в результате их обследования и более раннего контроля;

- сведения об изменении условий эксплуатации кранов и путей (нагрузок
и воздействий и т. п.);

- сведения о проведенных ремонтах, реконструкциях и т. п.

Сведения из программы контроля должны содержать:

- перечень видов геометрических параметров путей и кранов зданий и сооружений, подлежащих контролю, с указанием допусков, а также отступления от принятых решений;

- планируемые методы контроля, а также отступления от них;

- планируемые схемы, методы и средства измерений параметров и отступления от них.

Документация, отражающая результаты геодезического контроля кранов и крановых конструкций сооружений, должна содержать материалы первичной и вторичной обработки информации.

Методы первичной обработки информации по контролю технического состояния подкрановых путей сооружений в процессе их эксплуатации методами исполнительных съемок (как и само производство съемок) не отражены
в нормативной литературе, однако, как показывает практика, имеют ряд особенностей. К таким особенностям относятся:

- отсутствие единых образцов форм журналов, схем, ведомостей и других документов, которые наработаны, например, при контроле осадок и горизонтальных смещений объектов;

- слабое внедрение в производство единых вычислительных программ компьютерной обработки материалов съемок (таких, как, например, CREDO DAT для обработки широко известных геодезических работ);

- необходимость решения задач по выбору оптимальных осей путей в условиях производства съемок от произвольных съемочных осей (а именно такие случаи, как правило, встречаются на действующих предприятиях, находящихся долгое время в эксплуатации).

Учитывая вышесказанное, а также в целях устранения пробелов в первичной обработке результатов измерений при исполнительных съемках подкрановых путей, ниже приведены основные сведения по обработке материалов съемок, разработанные и примененные автором на ряде промышленных предприятий [94]. Необходимо при этом иметь в виду, что предлагаемые разработки не могут решить множество разнообразнейших задач по обработке результатов измерений для разнообразнейших объектов. Однако в условиях отсутствия общепринятых методик они могут служить справочным руководством к дальнейшим действиям, так как достаточно широко внедрены в производство.

Основным отличием производства исполнительных съемок путей в период их эксплуатации от подобных съемок в процессе строительства является отсутствие исходных закрепленных осей, что требует решения задачи восстановления исходных базовых линий. Необходимость же их восстановления диктуется зачастую необходимостью сравнения материалов съемок путей в период эксплуатации с аналогичными исходными материалами при сдаче объекта в эксплуатацию, а также задачами использования материалов съемок для составления проекта рихтовки или замены конструкций при капитальных ремонтах.

Одним из путей решения этих задач является применение специальных методик обработки результатов измерений.

Обработка результатов плановой съемки подкрановых путей может производиться по различным методикам, представленным в работах [12, 15, 143 и др.]. В настоящей работе приведены две разные методики, на примере которых показаны преимущества обработки результатов измерений по более сложной методике, по сравнению с упрощенной.

Упрощенная методика не требует значительных затрат на вычисления. Она позволяет привести измерения многочисленных параметров путей к единой системе условных координат положения путей. При этом за исходную (проектную) ось берется ось, проходящая через конечные точки рельса по ряду «А» (рис. 4.6.3). Проектная ось по ряду «Б» путей и отклонения точек от нее находятся по проектному пролету крана. Исходными данными служат отклонения от съемочных осей и измеренные расстояния между осями головок рельсов обеих рядов.

Рис. 4.6.3. Схема приведения съемочных осей
к проектным осям мостового крана

Приведение результатов измерений от произвольных съемочных осей
к проектным осям крана выполняют в последовательности:

1) переносят съемочную ось (1) рельсов ряда «А» (см. рис. 4.6.3) параллельно самой себе в начало системы координат и вычисляют отклонения
от смещенной оси (2)

; (4.6.1)

2) производят разворот оси (2) на величину и получают отклонения от проектной оси (3) рельсов по ряду «А»

(4.6.2)

где ; (4.6.3)

3) переносят съемочную ось (4) рельсов ряда «Б» параллельно самой себе
в начало рельса и получают отклонения вi от смещенной оси (5)

; (4.6.4)

4) переносят смещенную ось (5) в начало координат рельсов ряда «Б» и получают отклонения относительно оси (6)

, (4.6.5)

где ; (4.6.6)

5) находят величину разворота оси (6) относительно проектной оси кра-на

, (4.6.7)

где ; (4.6.8)

6) производят разворот оси (6) на величину – и получают отклонения от проектной оси (7) рельсов ряда «Б»

, (4.6.9)

где . (4.6.10)

Пример обработки результатов измерений по упрощенной методике приведен в [116].

Усложненная методика обработки результатов измерений [94, 231] (как и самой съемки) занимает больше времени на вычислительные операции, но имеет ряд преимуществ по сравнению с упрощенной.

По данной методике находят оптимальные оси путей, которые наиболее правильно отражают положение разбивочных (проектных) осей путей, так как находятся с использованием всех измеренных значений пролетов, отклонений от створов и «подгоняются» под средний пролет кранов. Кроме того, производятся уравнивание измеренных величин и оценка точности измерений.

Задача нахождения оптимальных осей и отклонений рельсов от них разбивается на ряд этапов:

- нахождение отклонений рельсов от частных оптимальных осей;

- нахождение отклонений рельсов от параллельных оптимальных осей обеих ниток;

- нахождение отклонений рельсов от оптимальных осей, соответствующих среднему пролету кранов;

- уравнивание отклонений;

- оценка точности измерений.

Нахождение отклонений рельсов от частных оптимальных осей

Вероятнейшие отклонения для одной нитки рельсов могут быть найдены по формулам, основанным на составлении и решении условных уравнений или через центральные координаты. Однако более быстрое и простое решение получается при определении тангенса угла вероятнейшей (искомой) прямой
с осью Х (рис. 4.6.4). При решении поставленной задачи предположим, что одна из переменных величин х измерена с пренебрегаемыми погрешностями, а поэтому необходимо считаться только с погрешностями измерения другой переменной величины y = f(x). Практически почти всегда бывает именно так.


Рис. 4.6.4. Схема приведения съемочных осей к среднему пролету кранов:

1 – положение рельсов; 2 – частная оптимальная ось каждой нитки рельсов; 3 – оптимальные оси двух ниток рельсов; 4 – оптимальные оси рельсов, пригнанные
к среднему пролету кранов; 5 – съемочная ось, приведенная к центральным координатам

Предположим также, что другой аргумент измерен точно через равные промежутки.

Обозначая в случае равноточных измерений

(4.6.11)

имеем для определения тангенса угла искомой прямой с осью Х формулу

. (4.6.12)

После определения вычисляют сначала поправки

, (4.6.13)

а затем оптимальные отклонения

. (4.6.14)

Точно так же находят оптимальные отклонения для второй нитки рельсов (ряд В) по результатам отклонений от произвольно выбранной съемочной оси.

Нахождение угла между частными оптимальными осями рельсов
и приведение отклонений рельсов к параллельным осям путей

Найденные частные оптимальные оси не будут строго параллельны между собой и составят угол , который находится следующим образом. По измеренному расстоянию между подкрановыми рельсами на каждом пролете и по частным оптимальным отклонениям (ряда А) и (ряда В) находят расстояния между частными оптимальными осями на каждом пролете по формуле:

(4.6.15)

Если принять одну из частных оптимальных осей, например , за ось , а расстояние между частными оптимальными осями откладывать по оси , то угол между частными оптимальными осями рядов А и В определится по формуле:

, (4.6.16)

где

(4.6.17)

После определения , применяя принцип равных влияний, вычисляют сначала поправки за разворот осей

, (4.6.18)

а затем оптимальные отклонения от параллельных осей

. (4.6.19)

Сдвижка осей до размеров среднего пролета кранов и расчет отклонений

Расстояние между параллельными осями, равное , не будет точно соответствовать среднему расстоянию между осями колес кранов. При эксплуатации кранов необходимо, чтобы эти расстояния были одинаковыми. Следовательно, оптимальные параллельные оси путей необходимо раздвинуть на отрезки, равные

, (4.6.20)

где – средний пролет кранов цеха, а в отклонения ввести поправки

. (4.6.21)

Уравнивание отклонений рельсов

Если бы не было погрешностей измерений, то сумма отклонений обеих ниток рельсов и расстояния между ними в одном поперечном сечении были бы равны расстоянию между искомыми параллельными осями или среднему пролету кранов цеха, т. е.

. (4.6.22)

В действительности из-за погрешностей измерений расстояния между рельсами и отклонений от прямой на обеих нитках рельсов в каждом поперечном сечении получим суммарные погрешности:

, (4.6.23)

которые должны быть устранены уравниванием результатов измерений, т. е. введением поправок. Принимая погрешности измерений отклонений по обеим ниткам и ошибки измерений расстояний между ними одинаковыми, в измеренные величины вводим поправки , равные 1/3 суммарной погрешности и противоположные по знаку. Тогда формулы окончательно уравненных отклонений ниток рельсов от оптимальных осей, параллельных между собой и равных среднему пролету кранов, получат следующий вид:

,

, (4.6.24)

.

Вычисления контролируют по формуле:

. (4.6.25)

На основании формулы (4.6.23) получаем суммарные погрешности геодезических измерений в каждом поперечном сечении подкрановых путей. При переходе к средним квадратическим погрешностям будем иметь:

. (4.6.26)

Суммарная погрешность складывается из погрешностей в измерении от-клонений по каждой нитке рельсов и погрешности измерения расстояний между нитками. Применяя принцип равных влияний погрешностей измерений, получим среднюю квадратическую погрешность в определении отклонений:

. (4.6.27)

Пример обработки результатов исполнительной плановой съемки подкрановых путей по предлагаемой усложненной методике приведен в [94].

По рассмотренной методике обработки результатов плановой съемки путей составлены программы [117] компьютерной обработки, которые успешно применяются на электростанциях и других промышленных предприятиях.

Методы обработки результатов высотной съемки подкрановых путей зависят от способа съемки и принципиально не представляют какой-либо сложности. Как правило, отметки вычисляются в условной системе высот для всего цеха. При веерообразном способе съемки с моста или тележки крана сначала вычисляют отметки всех контрольных точек первого участка съемки относительно первой точки станции. Отметки контрольных точек последующих участков съемки получают через связующие точки (см. рис. 4.6.1) аналогично вычислению отметок первого участка съемки. Отметки пропущенных контрольных точек (под краном) вычисляют по результатам «досъемки» путей. При съемке с балок и площадок, когда образуется сеть полигонов, сначала уравнивают полигоны и вычисляют отметки точек основных ходов, а затем вычисляют отметки промежуточных точек.

Наиболее полно методы обработки плановых и высотных съемок с применением программного комплекса для этих целей изложены в работе [15].

Вторичная документация, отражающая результаты геодезического контроля, должна учитывать требования проектировщиков, конструкторов и эксплуатационников к качеству и содержанию материалов, отображающих техническое состояние подкрановых конструкций. Практикой работ по геодезическому контролю установлено, что наилучшими техническими документами, отражающими техническое состояние путей, являются исполнительные схемы планового и высотного положения путей, на которых отображают фактическое положение путей, даются сведения об измеренных параметрах, даются линии рихтовок и проектные величины сдвижек рельсов и балок.

Исполнительные схемы планового и высотного положения подкрановых путей (рис. 4.6.5 и 4.6.6) составляют в масштабах, удобных для чтения и работы. На основании фактического планового положения и профиля пути, а также нормативных допустимых значений отклонений рельсов в плане и по высоте, делают заключение об их техническом состоянии.

На основании фактического положения путей и анализа их технического состояния производят составление проекта рихтовки, результаты которого отображают, как правило, на этих же исполнительных схемах. Проект сводится к построению линии рихтовки и вычислению величин перемещений рельсов и балок в плановом положении и по высоте. Этот этап работ наиболее ответственный, так как от качества проекта зависят объемы рихтовочных работ и их стоимость. Суть дела заключается в том, чтобы путем проектных решений добиться одновременно устранения недопустимых отклонений геометрических параметров путей при минимальном объеме рихтовочных работ. На основе опыта работ по рихтовке подкрановых путей на тепловых электростанциях [116, 148] выработаны правила, способствующие оптимизации проектных решений.

В плановом положении:

- ввиду того, что трудоемкость и стоимость ремонтных работ в плановом положении при сдвижке рельсов значительно ниже, чем при сдвижке балки, необходимо стремиться устранить недопустимые отклонения путем изменения всех параметров планового положения путей сдвижками рельсов, и только при невозможности устранения указанных дефектов сдвижками рельсов проектировать сдвижки балок;

- чтобы уменьшить число узлов рихтовок рельсов и балок, а, следовательно, и объем рихтовочных работ, рекомендуется линию рихтовки выводить не на координатные оси х графиков (рис. 4.6.5), а проектировать ее в виде некоторой изогнутой или ломаной линии, устраняющей недопустимые отклонения.

В высотном положении:

- изменение положения рельсов при их рихтовке, расположенных на массивных железобетонных балках, проектируют, как правило, путем вставки металлических прокладок между рельсом и балкой. При расположении рельсов на металлических балках изменение положения рельсов при рихтовке проектируют путем поднятия подкрановой балки вместе с рельсом;

- чтобы уменьшить число подкладок под рельсы, а следовательно, и объем рихтовочных работ, рекомендуется линию рихтовки проектировать в виде некоторой изогнутой или ломаной линии (рис. 4.6.6), устраняющей недопустимые разности отметок путей в продольном и поперечном направлениях;

- линия рихтовки должна проектироваться так, чтобы не было отрицательных величин перемещений рельсов, так как в таких случаях рихтовка может быть выполнена только вынужденной переделкой крановых конструкций, что вызовет существенное удорожание монтажных работ.

Следует заметить, что добиться качественных результатов составления проектов рихтовочных работ подкрановых путей, особенно путей большой протяженности, можно только на основе анализа многовариантных решений. Для этого целесообразно использовать различные авторские программные разработки [15, 117].

Некоторые важные образцы первичной и вторичной документации, отражающей результаты геодезического контроля подкрановых путей, приведены
в [12, 94, 116, 117].