1、大型烟囱垂直度偏差的测量方法 廖勇元 吴善能 Vo117，No2,2010 同济大学建筑工程系 上海200092 摘要：大型烟囱一般是工业厂区的高耸建筑，经过几十年的使用，需要重新鉴定其结构可靠性，烟囱的垂直度，是一 个很重要的安全指标。由于烟囱为圆形截面，不能直接测量，而且工业厂区内建筑较多，通视条件较差，给测量带来很多 困难。通过测量烟囱上下两个标高处的外轮廓水平角度。换算出上下标高处的相对水平偏移角。再用角度交汇方法求出 最终偏移值，经过精度分析，完全满足工程精度要求。本文以上海某大型烟囱为例，提出了对已有烟囱垂直度偏差的检测 方法，以用于大型服役烟囱的监测。 关键词：大型烟囱 垂直度角
2、度交汇法检测 doi：1039696issn1006-8554201002005 Measurement of verticality of existing large chimney Yongyuan Liao，Shanneng Wu Abstract：In this paper，a method of measuring the verticality of existing large chimney was discussed with the example of practical measurement of one large chimney in ShanghaiThis
3、method is applicable to detection on verticality of existing large chimney Key-words：large chimney verticality method of intersecting angle inspection 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
4、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65米，底部直径 135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测量方法 21测站布置 如图1所示，设0点为烟囱的设计中心点，0点为烟囱的实 际中心点。测站布置要求：A、B两测站均离0点15H20H(H为 烟囱高度y-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L
5、加、【蜘、_AOB 为已知量。 22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。H。和H：均为已知量。 10 23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Al、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：0。，02， 。再用倒镜(盘右)观测 一次，得观测值：0。 ，02“,03“a4o再将经纬仪安置在B站，用同样 的方法，得到观测值：05，07， 8，O5“ ，0l7“08“o 注意观测时应
6、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 烟囱垂直度测量中测站和测点布置图 技术与市场 攮 碾辕 第17g2期2010 3数据处理 A 一-X,Aa2gcosB+Agcos 8s+i2n g (39) 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OO 与OC或OD的夹角即可。这里以求OO 与OC夹角为例。 先由式33算出，再由三角形内角和定理求出。于是OO 相对于AO的偏角就求出来了，自然偏移方向也就知道了。 33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
7、H病度处相对于H 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，换算系数数为瓦 ，即最终偏移值 为 ，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。整个误差来源于测量误差。 电子经纬仪测角精度一般为2 闭。假定AO和BO的距离 均为150m，AO与BO相互垂直， 等于岛。由于 角度非常小(一 般在10 以内)， 转化为弧度以后，基本等于tan ，其差值与 相差十个数量级。 慨4-2 )，所以 的误差为： mA=150000*2206265=145ram，其中1206265为秒转化为弧度 的转换系数。根据误差传播定理【引，的误差为m=、
8、 = k1451452=205ram。在实际工程中，大型烟囱高度一般都 在90m以上，偏移量超过100ram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_、 ：乏 这个过程是会产生误差的，因为他将co 和 co 近似处理为10。这样处理的误差在偏移量很小的时候，即 函和 艮小的时候(一般在1O 以内)，以前述假设为例，另假设 8A-SB=10 ，其近似计算产生的误差为18mm，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 和 ，即可调用相关数据，算得最终偏移值和偏移方 向。若没有固定测站和测点，鉴于烟囱周围建筑很多，是很难准 确测量的。 此方法操作简单，所需仪器亦不难获得。实践证明，高大的 圆形建、构筑物垂直度测量运用以上方法完全能满足实际工作 需要。 参考文献： 1】章辉，马德富，熊友谊测量学M北京：中国建筑工业出版 社2007 2赵贤森，经纬仪测量器具使用与检定【M】北京：中国计量 出版社2002 【3】韩丽蓉，张占杰对误差传播定律一些应用问题的再讨论 【J期4绘科学，2008，33(2)：6466 77
