Конспект_лекций_4_курс__по_Прик._геод._часть1

Обоснование требуемой точности измерений при выверке конструкций и оборудования

Одной из основных задач геодезической науки и практики при возведении зданий, сооружений, монтаже технологического оборудования и осуществлении контроля за техническим состоянием этих объектов в процессе эксплуатации является установление требуемой точности измерений . Решение этой задачи – один из важнейших факторов повышения качества выполнения проекта, определения оптимальных трудозатрат на установку конструкций и оборудования в проектное положение в период монтажа или ремонтных работ, а также выполнения контрольных измерений при оценке их технического состояния в процессе эксплуатации.

Сформулируем основные принципиальные положения теории точностных расчетов.

1.Точностные расчеты должны быть комплексными, причем это требование должно быть правильно реализуемо в трех важных направлениях:

- при обязательном полном учете в расчетах влияний всей совокупности основных факторов, характеризующих свойства объектов контроля;

- обязательном параллельном расчете точности не только одного вида геометрического параметра (например, абсолютной осадки), но

ивсех других, характерных для данного объекта, геометрических параметров;

- выполнении расчетов точности всей «технологической цепочки», начиная от расчета точности контроля геометрического параметра сооружения и оборудования до расчета точности измерения элементов в геодезических построениях.

2.Точностные расчеты должны быть проектными, т. е. должна быть обеспечена возможность проводить их заблаговременно. Иными словами, они должны быть направлены в будущее, а не в прошлое.

3.Точностные расчеты должны быть нормативными, т. е. они должны исходить из принятых на данном производстве нормативов на техническое состояние конструкций зданий, сооружений и оборудования или на монтажные и выверочные работы.

4.Точностные расчеты должны быть конкретными, т. е. относиться к вполне определенному объекту контроля и условиям его эксплуатации; в более полном виде они должны выполняться для ти-

21

повых и конструктивно новых объектов, но при обязательном соблюдении требований полной конкретности задаваемых исходных условий; менее полными – для повторяющихся и близких к типовым объектам контроля, но также при обязательном условии конкретного учета всех существенных отклонений реального объекта от типового.

Проанализировав и обобщив многообразие подходов к решению задач по назначению точности геодезических измерений при строительстве и эксплуатации зданий, сооружений и оборудования, можно классифицировать нормы точности геодезических измерений и методы их расчета (рис. 3.2).

22

Нормы точности

На детальные разби-

вочные работы

На основные разби-

вочные работы

На измерение посто-

янных параметров

На измерение пере-

менных параметров

Принципы назначения или методы расчета норм точности

Задаются проекти-

По

норма-

Назначаются

Рассчитываются

1.

Рассчитываются

Рассчитываются

ровщиком

или

тивным

доку-

путем введения

по принципу рав-

по

принципу

путем

деления

конструктором

по

ментам

понижающего

ного

влияния

пренебрегаемо-

норм

точности

результатам расче-

коэффициента

ошибок.

Приме-

го

влияния

измерения

по-

та размерных

це-

2.

Специаль-

на технологиче-

няются

в

случае

ошибок измере-

стоянных

пара-

пей. При

расчете

ными

расче-

ские или экс-

отсутствия

техно-

ний.

метров на число

ошибки

звеньев

тами

плуатационные

логических

или

Применяются

контролируе-

выбираются

из

допуски

эксплуатацион-

в

случае отсут-

мых интервалов

нормативных

до-

ных допусков

ствия допусков

слежения

кументов

РисНормы. 3.2.точностиКлассификацияна разбивочныенорм работыточностипредназначеныгеодезическихдля решенияизмеренийзадач пои правильнметодомув размещениюих расчета призданийстроительстве, сооруженийэксплуатации, оборудованиятехничесикихихобъектовчастей между собой. Точность детальных разби

24

Нормы точности разбивочных работ назначается путем расче-

та размерных цепей. Расчеты проводят на основе ГОСТов «Системы обеспечения точности геометрических параметров в строительстве» [46 – 48, 63, 55, 56]. Нормы точности на основные разбивочные работы и построение обоснования для промышленных предприятий устанавливаются СНиП 3.01.03-84 [211] либо специальными расчетами при разных точностных требованиях к технологическим связям.

Нормы точности геодезического контроля постоянных пара-

метров (пассивный контроль) предназначаются для решения точностных задач, связанных с оценкой отклонений геометрических параметров от проектных значений для конструкций зданий, сооружений и технологического оборудования после их изготовления, в процессе строительства, монтажа, ремонта, а также при проверке их состояния эксплуатационным требованиям. Точность геодезического контроля постоянных параметров (пассивный контроль), как правило, устанавливается расчетом путем введения понижающего коэффициента (коэффициента точности), принципу равного или пренебрегаемого влияния погрешностей измерений.

Нормы точности геодезического контроля переменных пара-

метров применяются для изучения технического состояния конструкций зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий, меняющих свое положение во времени (активный контроль). Точность контроля переменных параметров рассчитывается путем деления норм точности измерения постоянных параметров на число контролируемых интервалов слежения.

Из приведенной классификации норм точности геодезических измерений более подробно остановимся на принципах назначения точности контроля постоянных и переменных параметров применительно к особенностям контроля геометрических параметров при определении технического состояния зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий.

При расчетах точности контроля постоянных параметров

прослеживается несколько вариантов расчета. При известных технологических или эксплуатационных допусках на геометрические параметры, характеризующие техническое состояние объекта, точность устанавливается введением понижающего коэффициента (коэффи-

циента точности cп ) на технологические или эксплуатационные до-

25

пуски. При этом понижающий коэффициент принимается по различным литературным источникам от 0,2 до 0,7 в зависимости от требуемой достоверности получения результатов контроля. В этих случаях точность геодезического контроля выражается формулами [15,

102, 138, 236]:

г(п) сп э; г(п) сп тех; mг(п) сп э / 6 сп тех / 6;
г(п) сп э; г(п) сп тех ; mг(п) сп э / 3 сп тех/3;

при условии = 2δ = 6σ = 6m,

где г (п), – допуск на геодезические измерения при пассивном кон-

троле;э и тех – соответственно эксплуатационный и технологический

допуски; δг( п ) – допускаемое отклонение на геодезические измерения при

пассивном контроле; δэ и δтех – соответственно эксплуатационное и технологическое

предельное отклонение; σ – среднее квадратическое отклонение (СКО) результата изме-

рения при пассивном контроле (термин применяется в метрологии наряду с термином «средняя квадратическая погрешность» (СКП)

[183]);

mг (п) – средняя квадратическая погрешность (СКП) измерения

при пассивном контроле (термин применяется в метрологии, геодезии и инженерной геодезии, согласно РМГ-29-99 [183]).

Сущность выбора коэффициента cп заимствована из машиностроения для контроля

линейных размеров изготовленных деталей [138] и применяется в качестве базовой до сих пор.

26

а)

2δфак = 6σфак

э = 2δэ = 6σэ

б)		Непринятые годные
Принятые негодные	конструкции		конструкции
	c	с
Рис. 3.3. Кривые:		2δфак

а) действительных отклонений геометрического параметра конструкций контроли-

г( п ) = 2δг( п ) = 6σ

руемого объекта, допуска ги( погрешности) измерения; б) распределения отклонений геометрического параметра, рассортированных с определенной погрешностью

Для оценки влияния погрешности измерения на результаты разбраковки устанавливают связь между погрешностью измерения, коэффициентом точности измерения cп , вероятно-

стью неправильного принятия бракованных по данному параметру конструкций m; вероятностью забракования годных по данному параметру конструкций n и вероятной величиной выхода параметра за границу поля допуска с у неправильно принятых конструкций. Эта связь устанавливается для определения соотношений между контролируемым допускаемым

отклонением δэ и фактическим рассеянием σфак . Для удобства установления m, n, c поль-

зуются графиками [236], либо рассчитывают по теоретическим выкладкам Н.М. Маркова [138]. На основании указанных выкладок автором составлена сводная таблица предельных значений результатов разбраковки, которые зависят только от относительной погрешности измерения (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Предельные количества неправильно принятых

и забракованных конструкций от общего числа проверенных

Коэффици-

Число неправильно при-

Число неправильно забра-

Предельный вероятностный

ент точно-

нятых конструкций m (в

кованных конструкций n

относительный выход за

сти

процентах) для закона

(в процентах) для закона

границу поля допуска

г(п)

распределения

распределения

c / δэ у неправильно при-

cп

'э

нятых деталей

нормального

существенно положительных чисел

равной вероятности

нормального

существенно положительных чисел

равной вероятности

нормального

существенно положительных чисел

равной вероятности

0,01

0,03

0,01

0,10

0,04

0,03

0,13

0,001

0,001

0,006

27

0,03	0,10	0,04	0,30	0,15	0,10	0,40	0,004	0,004	0,020
0,05	0,20	0,07	0,50	0,30	0,20	0,65	0,010	0,012	0,040
0,10	0,40	0,15	1,10	0,60	0,50	1,30	0,020	0,024	0,080
0,20	1,00	0,70	2,10	1,30	1,00	2,60	0,060	0,060	0,160
0,30	1,50	1,20	3,10	2,10	1,50	4,00	0,130	0,120	0,300
0,40	2,00	1,60	4,10	3,00	2,00	5,30	0,170	0,170	0,420
0,50	2,50	2,00	5,00	3,80	2,50	6,70	0,220	0,220	0,540
0,60	3,00	2,40	5,80	4,60	3,00	8,00	0,270	0,270	0,680
0,70	3,50	2,80	6,50	5,50	3,60	9,30	0,330	0,330	0,820
0,80	4,00	3,20	7,10	6,40	4,20	10,6	0,380	0,380	0,920
0,90	4,50	3,60	7,70	7,20	4,70	11,9	0,430	0,440	1,060
1,00	5,00	4,00	8,20	8,00	5,30	13,2	0,500	0,520	1,200

Приведенная таблица позволяет решать ряд практических задач, связанных с точностными расчетами контроля геометрических параметров, определяющих техническое состояние конструкций зданий, сооружений и оборудования:

-по известным погрешностям измерений и предельному допускаемому эксплуатационному или технологическому отклонению определять количество конструкций, действительные отклонения которых будут неправильно приняты за годные (в допуске) и неправильно забракованные как негодные (не в допуске), а также величину выхода за границу допускаемого отклонения у неправильно принятых конструкций в связи с погрешностью измерения;

-задаваясь результатами разбраковки, т.е. количеством неправильно принятых или неправильно забракованных конструкций по данному параметру, или величиной выхода параметра за границу допускаемого отклонения, устанавливать требования в отношении погрешности измерения и в отношении точности соблюдения процесса эксплуатации или монтажа;

-оценивать опасность неправильно принятых конструкций по данному параметру за границу допускаемых отклонений, а также вводить в связи с этим производственный допуск или назначать конструкции для повторной разбраковки.

Таблица 3.4

Показатели точности и достоверности категорий геодезического контроля

Категория	Точность контроля	Ожидаемый процент	Диапазон отклонений пара-
	(значения коэффициента	повторной разбраковки	метров, подвергаемых по-
контроля	точности сп)	конструкций	вторной разбраковке
1	0.20	2.7	(0,90 – 1,10)	δ	э
2	0.30	7.1	(0,85 – 1,15)	δ	э
3	0.40	9.4	(0,80 – 1,20)	δ	э
4	0.50	11.7	(0,75 – 1,25)	δ	э

Метод равного влияния погрешностей применяется в том слу-

чае, когда погрешность измерения геометрических и негеометриче-

28

ских величин, входящих в расчетные формулы, примерно одинаковы. В этом случае влияние погрешностей геодезических измерений на результаты расчета принимаются примерно равным влиянию других источников погрешностей негеодезических величин.

Метод пренебрегаемого влияния погрешностей применяется в том случае, когда погрешности измерений геометрических и негеометрических величин имеют существенные различия. В этом случае влияние погрешностей геодезических измерений на результаты расчета принимается пренебрегаемо малым по сравнению с влиянием других наибольших погрешностей измерений негеометрических величин, входящих в формулы расчета конструкций на прочность и устойчивость.

Нормы точности геодезических измерений при активном контроле предназначаются для решения точностных задач, связанных с изучением и контролем характера изменений размеров, положения и формы сооружений и оборудования, а также их элементов во времени от статических и динамических нагрузок. По существу, это нормы точности измерений при контроле развития осадок, горизонтальных перемещений сооружений и их оснований, а также деформаций их конструкций во времени. В этих случаях важно изучить характер изменения параметра через определенные интервалы времени, сравнить результаты этих изменений с заданными проектными или нормативными значениями и сделать соответствующие выводы и решения. Назовем этот контроль активным контролем или контролем переменных параметров.

Известно, что при контроле какого-либо геометрического параметра объекта, при соблюдении заложенных проектом условий строительства и эксплуатации, распределение действительных отклонений конструкций будет подчиняться законам, описанным выше. Если построить графики изменений геометрических параметров во времени, то они, как правило, описываются кривыми, имеющими асимптоты, отстояние которых от оси ординат будет рав-

но δi . Из всех этих графиков интересны только графики тех кривых, асимптота которых отстоит от оси ординат на величину предельного отклонения δэ , так как именно она является

границей качественного состояния конструкций объекта.

График такой кривой, показывающей изменение во времени эксплуатационного отклонения δi( t ) (например, развития осадки), представлен на рис. 3.4. Чтобы получить такой

график, предельное отклонение δэ разбивается на интервалы слежения δинт . В результате пересечения кривой ( δi( t ) ) с границами интервалов образуются точки A, B, C.

Из теории планирования экспериментов известно, что, чем меньше выбрана величина δинт , тем большее число контрольных точек будет при экспериментальном изучении какоголибо процесса или явления, тем более точно будет подобрана функция, описывающая данный

29

процесс. Эти положения справедливы и для контроля переменных параметров, а следовательно, и его прогнозирования и управления процессом, характеризующим техническое состояние конструкций зданий, сооружений и оборудования промышленных предприятий.

t1

t2

tn

t

0	δг( а )
A	δг( а )	δинт
δэ			δ
			г( а )
			δi( t )

				B	δг( а )				δг( п )
									C
					δг( а )
									δг( п )
		δэ
					δ
			i		г( а )

Рис. 3.4. Кривая изменения геометрического параметра во времени с допускаемым отклонением и погрешностями измерений

при пассивном и активном контролях Однако увеличение числа точек потребует увеличения числа измерений и повыше-

ния точности измерений. По временной характеристике такой контроль будет являться периодическим и должен выполняться через определенные интервалы времени, величина которых будет зависеть от величины выбранного интервала слежения и планируемого хода развития процесса эксплуатации, например, процесса консолидации грунтов основания. Вполне логично для целей назначения точности измерений при активном контроле применить теорию назначения точности, используемую при пассивном контроле, но уже с учетом требований, изложенных выше. А именно, точность контроля следует сопоставлять не с величи-

нами предельных отклонений δэ геометрических параметров, а с величинами интервалов

слежения δинт .

Тогда точность измерения параметра при активном контроле, характеризующаяся предельным отклонением δг( а ) , получится делени-

ем допускаемого отклонения на геодезические измерения при пассивном контроле δг( п ) на число φ равных интервалов слежения или n

- 1 (n – число циклов измерений):

δ		=	δг( п )	=	δг( п )	;	(3.2)
	г( а )
			φ		n -1

либо по преобразованной формуле

30