Патент на изобретение №2189574
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕФОРМАЦИЙ КОЛЕБЛЮЩИХСЯ СООРУЖЕНИЙ
(57) Реферат: Изобретение относится к способам натуральных геодезических оптических измерений деформации гибких колеблющихся сооружений и служит для определения их динамических характеристик, характеризующих колебательные процессы в целом. В способе инструментальные оптические наблюдения выполняют от пунктов геодезической основы, закрепляющей на местности положения основных осей сооружения. Новым является то, что после вычисления амплитуд отклонений и длин продольных волн колебаний осей определяют фазы колебаний осей сооружения, а по их разности и по составляющим амплитудам, зафиксированным от разных пунктов геодезической основы, определяют результирующую амплитуду отклонений осей и фазу ее изменений с учетом резонансных частот колебаний всего сооружения или тех его частей, наблюдение за которыми осуществляют. Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности определения фазы колебаний и амплитуды отклонений осей сооружения. Изобретение относится к способам натуральных геодезических оптических измерений деформации гибких колеблющихся сооружений и служит для определения их динамических характеристик, характеризующих колебательные процессы в целом. К сооружениям данного типа относятся, например, телевизионные мачты, трубы, башни, т.е. объекты, колебания которых обусловлены действием ветровой нагрузки. Особенно значительны они бывают при порывах ветра, частота колебаний которых близка к резонансовой частоте колебаний самого сооружения или его частей (секций). Известен способ определения динамических характеристик деформации колеблющихся сооружений, по которому с пунктов геодезического основания выполняют наблюдения, состоящие в измерении горизонтальных углов  н на центр основания сооружения внизу и углов в на центр сооружения на нужном горизонте и последующие вычисления по способу прямой угловой засечки координат этих центров или величин отклонений (Левчук С. П., Новак В.Е., Копусов В.Г., Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. – М.: Недра, 1981, с.413).
Недостатком аналога является не учет колебательного характера отклонений в самой методике измерений и анализе их результатов.
Известен способ измерения деформаций колеблющихся сооружений, который взят в качестве прототипа (патент РФ 2042107, МПК6 G 01 B 11/03, опубл. 20.08.95 г. ). Способ заключается в том, что наблюдения выполняют с четырех пунктов геодезического основания. При этом расстояния с противоположных пунктов до наблюдаемых точек устанавливают попарно равными. Измерение горизонтальных углов на центр основания внизу и на нужном горизонте, а также длин волн колебаний осей сооружений выполняют одновременно с разных пунктов. Причем анализ отклонений из разных циклов измерений выполняют после отнесения их к одним и тем же точкам (минимума и максимума) стоячих волн колебаний осей.
Основным недостатком данного способа является невозможность определения обобщенных динамических характеристик, а именно амплитуды и фаз отклонений по результатам непосредственных натурных геодезических измерений колебаний реальных объектов.
Значения этих амплитуд позволяют вычислить их относительные величины, отнесенные к высоте сооружения. Это в свою очередь позволяет сравнить их с допустимыми значениями, задаваемыми нормативными документами.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности определения, путем натурных инструментальных геодезических оптических наблюдений за колебаниями сооружений, динамических характеристик деформаций последних.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является обеспечение возможности определения фазы колебаний и амплитуды отклонений осей сооружения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения динамических характеристик гибких сооружений, при котором инструментальные оптические наблюдения выполняют от пунктов геодезической основы, закрепляющей на местности положения основных осей сооружения, путем измерения горизонтальных и вертикальных углов на нескольких уровнях с последующим вычислением амплитуд отклонений и длин продольных волн колебаний сооружения, после вычисления амплитуд отклонений и длин продольных волн колебаний осей, определяют фазы колебаний осей сооружения, а по их разности и составляющим амплитудам, зафиксированным от разных пунктов геодезической основы определяют результирующую амплитуду отклонений осей и фазу ее изменений с учетом резонансных частот колебаний всего сооружения или тех его частей, наблюдение за которыми осуществляют.
Оптические изменения выполняют с помощью теодолитов, центрируемых над пунктами геодезической основы. Измеряют  i – длины волн колебаний осей сооружения, а так же их Ai – амплитуды отклонений от исходного положения, зафиксированного в безветренную погоду при отсутствии колебаний. Длины продольных волн определяют, в каждом из циклов наблюдений, путем изменения вертикальных углов  i на точки сооружения колеблющихся с одинаковой фазой. Они в целом задают общие формы колебаний сооружения и могут быть вычислены по формуле:i = Sn(tg2-tg1), (1)где i – циклы наблюдений (целые числа), Sn – расстояния на местности от пунктов геодезической основы до основания сооружения, 1 и 2 углы наклона, соответствующие нижней и верхней точке измеряемых длин волн.
По вычисленным длинам волн определяют фазы колебаний из следующего выражения [2]: 1 = 2 r1/1 (2)где 1 – фаза колебаний, определенная от первой точки геодезической основы, a r1 – среднее из горизонтальных расстояний от первой точки основы до проекций точек визирования на горизонтальной плоскости т.е. от точек начала и конца i.Со всех точек основы одновременно выполняют те же измерения углов наклона и горизонтальных углов для вычисления длин волн i и амплитуд Ai отклонений, но в проекциях на другие направления. И так в каждом из циклов наблюдений. Для этого по методу угловых засечек, с помощью теодолитов фиксируют положение центра вертикальной оси сооружения внизу (как можно ниже к основанию) и то же по всей высоте. Вначале эту операцию выполняют в безветренную погоду, а затем – при больших ветровых нагрузках и значительных колебаниях сооружения. Амплитуды Ai могут быть вычислены через измеренные угловые отклонения    из следующего выражения: где Sn – горизонтальные расстояния от n-ой точки геодезической основы до основания сооружения; – максимальные изменения горизонтальных углов, в секундах, при колебаниях сооружения; радиан в угловых секундах.
Определив значения составляющих амплитуд Ai и их фаз i, по формулам (2) (3), нужно вычислить результизирующую амплитуду A и фазу ее изменений.
  где A1 и A2 – измеренные от точек 1 и 2 основы амплитуды колебаний, а 1,2 – их фазы, вычисленные по формуле (2).
Это позволяет определить обобщенную динамическую характеристику колебаний сооружения x, отражающих колебательный процесс в целом где  – резонансная частота колебаний сооружения, а t – среднее время одного отклонения при движении визирной цели в одном направлении, равное одному полупериоду колебаний.
Величина x позволяет вычислить значения относительных деформаций, соотнеся ее с высотой сооружения. Допуски относительных деформаций задаются нормативными документами по каждому типу сооружений.
Формула изобретения
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 27.04.2003
Извещение опубликовано: 20.02.2005 БИ: 05/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
