<<
>>

Микронивелир НИ-3

В.Б. Дубовской, В.Г. Жальников, В.И. Леонтьев, А.В. Сбитнев

Основным методом контроля за деформационными процессами зданий и сооружений является нивелирование, осуществляемое с помощью высокоточных нивелиров типа Н-05, Ni-002, Ni-007 и т.д.

Применение этого метода осложняется метеорологическими факторами и необходимостью выполнения условия прямой видимости точек наблюдения. В условиях интенсивного строительства это условие часто нарушается транспортом и временными постройками. Нами предлагается альтернативная система наблюдений, свободная от вышеизложенных трудностей, не уступающая ей по точности и осуществляемая с помощью наклономерных измерений.

В ИФЗ РАН разработан автоматизированный микронивелир с цифровым отсчетом с разрешением 2- 10“6рад (рис. 9.5.1), что по отношению к стандартному шагу нивелирных измерений сооружений (Юм) соответствует точности нивелирования 0,02 мм [Бычков 1993; Дубовской 1993; Алешин, Дубовской 1995а, б]. Оперативность получения информации позволяет решить задачу массового деформационного мониторинга ответственных сооружений Москвы с периодичностью раз в год. Преимущество микронивелирных измерений заключается в следующем: Абсолютный характер измерений: углы наклонов определяют относительно вектора силы тяжести, что обеспечивает независимость и автономность обследования контролируемых точек. Информация, получаемая с помощью микронивелира, легко пересчитывается в напряженное состояние исследуемой конструкции. Нет необходимости в прямой видимости марок. Отсутствуют ошибки, связанные с рефракцией. Высокая оперативность метода. Требуется один исполнитель для проведения наблюдений.

Технические характеристики микронивелира НИ-3 База измерений               1,5              м Диапазон измерения

углов наклона               ±1000"(5 • 10_3 отн. ед.)

стрелы прогиба               ±3 • 10“6 отн.

ед. Разрешение:

углы наклона               ±0,5" (2,5* 10“6 рад)

стрелы прогиба               ±7 • 10“6 отн. ед. Масштабный коэффициент               O^'/mV Нелинейность               0,01% Температурный коэффициент              0,2-0,5"/°С Питание               ±9              В Потребление               0,2 Вт Габариты               1,5x0,08x0,04              м Вес               2,7 кг

В разных модификациях прибор позволяет измерять наклоны как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Угол отклонения линии, соединяющей оси марок от вертикали или горизонтали при их первоначальном заложении, не должен превышать диапазона измерений прибора (5 • 10~3 рад). Для измерения вариации наклонов относительно уровенной поверхности в корпусе микронивелира организованы две плоские опорные площадки из сапфира, разнесенные на расстояние 1,5 м. Для контроля пространственного положения металлической конструкции (например, стенка в грунте с металлическим армированием) относительно вектора силы тяжести НИ-3 снабжен магнитными опорами. Это позволяет оперативно устанавливать прибор на контролируемый объект и нормировать нагрузку на измеряемые точки. Вариант с термостатированным чувствительным элементом может быть рекомендован для контроля за высокоточным оборудованием, ускорителями элементарных частиц и т. д.

Измерения углов осуществляют в прямом и обратном направлениях. В результате получают значение абсолютного угла наклона линии, соединяющей оси двух марок, жестко соединенных с исследуемой конструкцией относительно вектора силы тяжести. Время измерений на одной точке составляет примерно одну минуту.

Прибор выполнен в виде прямоугольного профиля. Два датчика угла, построенные на базе спутникового акселерометра, закреплены взаимно перпендикулярно внутри полой конструкции. В датчике угла используются лазерный датчик перемещения и система электромагнитной обратной связи на основе постоянных магнитов с высокой анизотропией (самарий-кобальт).

Благодаря наличию жесткой обратной связи нелинейность прибора не превышает 0,01% от диапазона измерений. Температурный коэффициент микронивелира менее 0,04%/°С. Для контроля изгибных деформаций контролируемого объекта в корпус микронивелира вмонтирован индикатор стрелы прогиба. Аттестация НИ-3 производится на установке для эталонирования гравиметров УЭГП-2, разработанной в ИФЗ РАН.

Микронивелир в разных модификациях последние 10 лет широко использовался при деформационном мониторинге наиболее ответственных строек Москвы: ТРК «Манежная площадь», Хорватский дом, Итальянский дом и т.д. Для оценки качества работы микронивелира НИ-3 на отдельно стоящем здании были организованы 12 пар точек микронивелирных наблюдений. Здание кирпичной кладки представляет собой одноэтажное строение размером 10 х 10 м. с наличием многочисленной микротрещиноватости в восточной части и трех дверных проемов — в южной. На эталонном объекте за 10

часов было выполнено 17 серий микронивелирных измерений по периметру здания с замыканием на исходную точку. СКО замыкания, вычисленная по 17 сериям измерений, не превышала 0,1 мм.

Предлагаемый микронивелир является перспективным инструментом определения напряженного состояния различных конструкций: деформации оснований зданий, изгибы «стены в грунте», изменение наклонов несущих конструкций (колонны, щелевые фундаменты и т. д.) Высокая точность и многофункциональность прибора, высокая оперативность работы с ним позволяют надеяться на широкое применение предлагаемого метода в композиции с традиционными методами геодезии. 

<< | >>
Источник: Бровар B.В.. ГРАВИМЕТРИЯ И ГЕОДЕЗИЯ. 2010

Еще по теме Микронивелир НИ-3:

  1. Микронивелир НИ-3