烟囱倾斜度的测定及精度评定

　　摘要：本文论述了运用经纬仪测量水平角，钢尺量距的方法来测定烟囱的倾斜度，及测量成果的精度评定。
　　关键词：工业建筑；烟囱斜度；施测方法；精度评定
　　
　　一、烟囱倾斜变形观测概述
　　在工业企业工民建管理和质量监督过程中，对于高大建筑物的变形观测是一项十分重要的基础工作。例如：对烟囱倾斜变形的观测。变形观测能否达到预定的目的，要受很多因素的影响。其中最基本的因素是观测点的布置、观测的精度与频率、以及每次观测所进行的时间。变形观测的精度要求，取决于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的，如何根据允许变形值来确定观测的精度，国内外还存在着各种不同的看法。在国际测量工作者联合会（FIG）第十三届会议（1971年）工程测量组的讨论中提出：“如果观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的；如果观测的目的是为了研究其变形的过程，则其中误差应比这个数值小得多。”观测的精度直接影响到观测成果的可靠性，同时也涉及到观测方法和仪器设备等，我国建筑设计部门在研究高层建筑物的倾斜时，根据前述的观点以允许倾斜值的1/20作为观测的精度指标。
　　根据烟囱工程施工及验收规范GBJ75-85，50M烟囱的设计允许偏移值为57.5mm，以其1/20作为观测中误差，即：。
　　本文拟结合对湖南衡阳钢管（集团）有限公司炼钢锅炉房50m烟囱倾斜变形的观测，阐述采用经纬仪和钢尺来测定烟囱的倾斜度及测量成果的精度评定。
　　二、施测方法及数据处理
　　如图（a），根据建筑物的设计，A点与B点位于同一竖直线上，当建筑物发生倾斜时，则A点位移到对B点移动了某一数值a，则该建筑物的倾斜为：
　　（1）
　　因此，为了确定建筑物的倾斜，必须量出a和h的数值，其中h的数值一般为已知；当h未知时，则可对着建筑物设置一条基线，用三角测量的方法测定。
　　
　　如图（C），在离烟囱50~100m远，在互相垂直方向上很好地标定的两个固定标志作为测站，在烟囱上标出作为观测用的标志点1、2、3和4，同时选择通视良好的远方不动点M1和M2，然后从测站1用经纬仪测量水平角（1）、（2）、（3）和（4），并计算半和角及，它们分别表示烟囱上部中心和烟囱勒脚部分中心之方向，量出测站1至烟囱中心的距离，根据方向差，可计算偏歪分量。同样在测站2上观测水平角（5）、（6）、（7）和（8）），重复前述计算，得到另一偏歪分量。
　　然后用矢量相加的办法求得烟囱上部相对于勒脚部分的偏歪值。如图（b）所示：
　　偏歪分量的计算式：a=（2）
　　
　　（C）
　　
　　测站1 1 2 3 4
　　盘左 36°51′46″ 37°08′45″ 37°49′22″ 38°08′34″
　　盘右 216°51′33″ 217°08′24″ 217°49′02″ 218°08′27″
　　距离 测站1至烟囟中心的水平距离D1=100米
　　计算：方向差-=37°28′53″-37°30′05″=-0°01′12″
　　利用公式（2）计算偏歪分量==0°01′12″=-34.9㎜(“±”表示偏移方向)
　　测站2 5 6 7 8
　　盘左 119°02′43″ 119°19′48″ 120°07′10″ 120°25′40″
　　盘右 299°02′33″ 299°19′28″ 300°06′54″ 300°25′26″
　　距离 测站2至烟囟中心的水平距离D2=100米
　　计算：方向差-=119°43′20″-119°44′05″=-0°00′45″
　　利用公式（2）计算偏歪分量==0°00′45″=-21.8㎜
　　烟囱的偏歪量
　　=41.1㎜
　　偏歪方向可按矢量相加法则求出
　　烟囱的倾斜度‰=0.822‰
　　因a偏=41.1㎜＜a允=57.5㎜
　　故该烟囱倾斜变形在安全允许范围内。
　　三、施测成果精度评定
　　根据公式（2）不难求得相应的精度为：
　　（3）
　　令；
　　它们分别表示测量距离，方向差的误差对烟囱偏歪值的不同影响，将它们代入（3）式，则有
　　（4）
　　由上式可以看出，烟囱偏歪值测量的精度取决于经纬仪的精度与距离测量的精度，它们与测站点的位置有关。
　　采用钢尺串尺法往返测量距离的相对精度为：
　　，取为距离测量的相对精度。
　　采用J2经纬仪测角，一测回方向中误差为2″，根据方向差计算式及误差传播定律可计算出：
　　2″=2.8″
　　根据公式（3）可计算偏歪分量的测量中误差为，
　　2=（°01′12″+（100×1000）2×（sec20°01′12″）2×
　　
　　偏歪分量的测量中误差为。
　　0°00′45″×Sec20°00′45″）×
　　=±1.36㎜
　　故偏歪量a的测量中误差为
　　
　　因为＜，故该烟囱偏歪值的测定是符合精度要求的。
　　四、结论
　　根据上述的观测、计算及精度评定的结果，可以得出结论：在企业现有仪器设备条件限制下，采用J2经纬仪和钢尺量距的方法在100米距离范围内测量烟囱的倾斜变形值是能够达到允许观测精度要求的，该方法是适当可行的。

《烟囱倾斜度的测定及精度评定》

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