混凝土烟囱垂直度测量方法

1、1. 概述我国在上世纪五、六十年代，建立了一大批热电厂。其中的大型烟囱在电力紧缺时期立下过汗马功劳。但如今它们已经无法适应建设节能型社会的要求，大部分此类烟囱已经拆除。但也有部分烟囱经过加固改造后，继续服役。为了保证安全，正常运营，更为日后拆除提供可靠依据，其垂直度测量显得尤其重要。由于此类烟囱周围建筑较多，底部 20m 左右以下无法与周围测站通视，两个测量方向并不一定能相互垂直，欲测部位又不能设立观测目标，准确测量其垂直度就相对困难一些了。上海某大型烟囱高120 米， 烟囱顶部直径6.5 米， 底部直径 13.5 米，下面根据此烟囱实际测量过程，提出一套测量方法，供此类测量参考。2. 测量方

2、法2.1 测站布置如图 1 所示，设O 点为烟囱的设计中心点，O 点为烟囱的实际中心点。测站布置要求：A、 B 两测站均离O 点 1.5H2.0H（H 为烟囱高度）保证测量的精度、二是易于观测顶部。夹角/ AOB在60 120之间。由于烟囱需要定期检测，故A、 B 两测点为固定测点，在厂区的平面图上有确定的位置。即 LAO、LBO、/AOB为已知量。2.2 测点布置由于烟囱周围建筑物较多，在A、 B 两个测站是看不到烟囱底部的。只能将测点上移到H1 高度处， 同样， 烟囱顶部由于有围栏等构筑物，也不是合适的测点，只能将测点下移到H2高度处。H1和H2均为已知量。大型烟囱垂直度偏差的测量方法2.

3、3 测量方法将经纬仪安置在A站，先用正镜（盘左）观测与烟囱H1高度处相切 的两个方向A1、A2和与H2高度处相切的两个方向A3、A4,得水 平角观测值分别为：% 2, % 3, 0a再用倒镜（盘右）观测一次， 得观测值：1', %2 ； %3 ；再将经纬仪安置在B站，用同样的方法，得到观测值： 5, % 6, % 7, a 8, % 5； % 6； % 7； % &注意观 测时应使竖直叉丝与外轮廓相切； 观测同一高度的测点水平角时，仪 器应保持垂直角不变，这样测得的两个方向换算为中心方向才是准确 的。图1陋囱垂直迨河空中乱站和赛点布置图3.数据处理图2角度交汇法求偏移示意图用角

4、度交汇法确定。/位置。求解步骤:3.1 求两测站测得的水平偏角>沆即为A。与AO ,两方向的水平角，则。点对。点倾斜位移分量为：同理堂 11+0, 卜 J飞，1(C ，0)0kT 1 2 2。的倾斜方向由民和跖的正负号确定32 解图2中三角形求偏移 由正弦定理：在A OO'C中A _ At sinZC sin_f"FU计OO'D中,意/广向。讥 角度关系如下：仇1)(3.力G-3)6,4sin/CFin(90" -h6 J=vusb ,* iinZ77=sin(90c V HWos5 HZGOl>MO/J-6 即将/t：。外计为外由式 &

5、 3得如nN00七 J，皇/C A "oh5 *& 5)A推出 8s ZOO K>Vl-(stnZfMrc7 =Ul(A£a) V3 &由式3 4得城丹n - " = . .os5 0力 usin XOO />=sin lN(X) I) - /"""KinSguos /""'Uri"即 osfl3®将式&. G*力代入式&期，解得儡移值：(39)=上 =国太近7；建公。_十?也胆/豆那酒热 屋仙8/ 1A2的角平分线与/ 3A4的角平分线的夹角

6、为（取正倒镜的平均值）：偏移方向：由于A、O、B都有确定的位置，方向已知，故只需算出 O。/与OC 或OD的夹角即可。这里以求O。/与OC夹角为例。先由式3- 3算 出，再由三角形内角和定理求出。于是 O。/相对于AO的偏角就求 出来了，自然偏移方向也就知道了。3.3 换算到整体偏移量由于观测中采用的测点并不位于底部和顶部，计算所得的偏移是H2高度处相对于H1高度处的偏移，因此需要对上一步骤求得的 换算 到全高偏移，换算系数数为 HH2- H1,即最终偏移值为HcjA H2- H1 , 偏移方向不变.4. 精度分析在上述计算过程中，没有采用近似处理，所以这个计算方法不会产生误差。整个误差来源于

7、测量误差。电子经纬仪测角精度一般为±22。假定AO和BO的距离均为150m , AO与BO相互垂直，S A等 于SB。由于S A角度非常小（一般在10/以内），S A转化为弧度以 后，基本等于tan SA,其差值与S A相差十个数量级。AA=LAO- （ SA±2）, 所以 A的误差为：mA=150000*2/206265=1.45mm ， 其中 1/206265 为秒转化为弧度的转换系数。根据误差传播定理3, 的误差为m=姨mA2+mB2 =姨1.452+1.452 =2.05mm 。 在实际工程中，大型烟囱高度一般都在90m以上，偏移量超过100mm 是很常见的，故此测量方法完全是满足精度要求的。有些资料中，在两垂直方向观测，求得和后，采用正交矢量合成 = A2+-A腺2这个过程是会产生误差的，因为他将cos S A和cos S B近似处理为1.0。这样处理的误差在偏移量很小的时候，即SA和SB很小的时候（一般在10'以内），以前述假设为例，另假设S A=S B=10'其近似计算产生的误差为 ±1.8mm ,也满足精度要求。故在垂直方向测量时，可用正交矢量合成计算偏移量。5. 结论对于在役的大型烟囱，有固定的测站和测点，现场只需测出偏角SA和SB