RU2189574C1 - Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures - Google Patents
Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2189574C1 RU2189574C1 RU2001111615/03A RU2001111615A RU2189574C1 RU 2189574 C1 RU2189574 C1 RU 2189574C1 RU 2001111615/03 A RU2001111615/03 A RU 2001111615/03A RU 2001111615 A RU2001111615 A RU 2001111615A RU 2189574 C1 RU2189574 C1 RU 2189574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axes
- oscillations
- deviations
- geodetic
- points
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам натуральных геодезических оптических измерений деформации гибких колеблющихся сооружений и служит для определения их динамических характеристик, характеризующих колебательные процессы в целом. К сооружениям данного типа относятся, например, телевизионные мачты, трубы, башни, т.е. объекты, колебания которых обусловлены действием ветровой нагрузки. Особенно значительны они бывают при порывах ветра, частота колебаний которых близка к резонансовой частоте колебаний самого сооружения или его частей (секций). The invention relates to methods for natural geodetic optical measurements of the deformation of flexible oscillating structures and serves to determine their dynamic characteristics characterizing the oscillatory processes as a whole. Structures of this type include, for example, television masts, pipes, towers, i.e. objects whose fluctuations are due to the effect of the wind load. They are especially significant when there are gusts of wind, the frequency of which is close to the resonant frequency of vibration of the structure itself or its parts (sections).
Известен способ определения динамических характеристик деформации колеблющихся сооружений, по которому с пунктов геодезического основания выполняют наблюдения, состоящие в измерении горизонтальных углов βн на центр основания сооружения внизу и углов βв на центр сооружения на нужном горизонте и последующие вычисления по способу прямой угловой засечки координат этих центров или величин отклонений (Левчук С. П., Новак В.Е., Копусов В.Г., Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. - М.: Недра, 1981, с.413).There is a method of determining the dynamic characteristics of the deformation of oscillating structures, according to which observations are made from points of the geodetic base, consisting of measuring horizontal angles β n to the center of the base of the structure below and β β to the center of the structure at the desired horizon and subsequent calculations using the direct angular notation of the coordinates of these centers or values of deviations (Levchuk S.P., Novak V.E., Kopusov V.G., Applied geodesy: Basic methods and principles of engineering and geodetic works. - M .: Nedra, 1981, p. 413).
Недостатком аналога является не учет колебательного характера отклонений в самой методике измерений и анализе их результатов. The disadvantage of the analogue is not to take into account the oscillatory nature of the deviations in the measurement procedure itself and the analysis of their results.
Известен способ измерения деформаций колеблющихся сооружений, который взят в качестве прототипа (патент РФ 2042107, МПК6 G 01 B 11/03, опубл. 20.08.95 г. ). Способ заключается в том, что наблюдения выполняют с четырех пунктов геодезического основания. При этом расстояния с противоположных пунктов до наблюдаемых точек устанавливают попарно равными. Измерение горизонтальных углов на центр основания внизу и на нужном горизонте, а также длин волн колебаний осей сооружений выполняют одновременно с разных пунктов. Причем анализ отклонений из разных циклов измерений выполняют после отнесения их к одним и тем же точкам (минимума и максимума) стоячих волн колебаний осей. A known method of measuring the deformation of oscillating structures, which is taken as a prototype (RF patent 2042107, IPC6 G 01 B 11/03, publ. 08/20/95). The method consists in the fact that the observations are performed from four points of the geodetic base. In this case, the distances from opposite points to the observed points are set in pairs equal. The measurement of horizontal angles to the center of the base below and on the desired horizon, as well as wavelengths of vibrations of the axes of the structures is carried out simultaneously from different points. Moreover, the analysis of deviations from different measurement cycles is performed after assigning them to the same points (minimum and maximum) of standing waves of axis oscillations.
Основным недостатком данного способа является невозможность определения обобщенных динамических характеристик, а именно амплитуды и фаз отклонений по результатам непосредственных натурных геодезических измерений колебаний реальных объектов. The main disadvantage of this method is the inability to determine the generalized dynamic characteristics, namely, the amplitude and phases of deviations from the results of direct full-scale geodetic measurements of vibrations of real objects.
Значения этих амплитуд позволяют вычислить их относительные величины, отнесенные к высоте сооружения. Это в свою очередь позволяет сравнить их с допустимыми значениями, задаваемыми нормативными документами. The values of these amplitudes allow us to calculate their relative values, related to the height of the structure. This, in turn, allows you to compare them with acceptable values specified by regulatory documents.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности определения, путем натурных инструментальных геодезических оптических наблюдений за колебаниями сооружений, динамических характеристик деформаций последних. The objective of the present invention is to enable the determination, by full-scale instrumental geodetic optical observations of the vibrations of structures, the dynamic characteristics of the deformations of the latter.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является обеспечение возможности определения фазы колебаний и амплитуды отклонений осей сооружения. The technical result achieved by solving the task is to provide the ability to determine the phase of the oscillations and the amplitude of the deviations of the axes of the structure.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения динамических характеристик гибких сооружений, при котором инструментальные оптические наблюдения выполняют от пунктов геодезической основы, закрепляющей на местности положения основных осей сооружения, путем измерения горизонтальных и вертикальных углов на нескольких уровнях с последующим вычислением амплитуд отклонений и длин продольных волн колебаний сооружения, после вычисления амплитуд отклонений и длин продольных волн колебаний осей, определяют фазы колебаний осей сооружения, а по их разности и составляющим амплитудам, зафиксированным от разных пунктов геодезической основы определяют результирующую амплитуду отклонений осей и фазу ее изменений с учетом резонансных частот колебаний всего сооружения или тех его частей, наблюдение за которыми осуществляют. The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the dynamic characteristics of flexible structures, in which instrumental optical observations are performed from points of the geodetic base, fixing the location of the main axes of the structure on the ground, by measuring horizontal and vertical angles at several levels, followed by calculating the amplitudes of deviations and lengths the longitudinal waves of the vibrations of the structure, after calculating the amplitudes of the deviations and the lengths of the longitudinal waves of the oscillations of the axes, determine the phase the oscillations of the axes of the structure, and by their difference and component amplitudes recorded from different points of the geodetic base, the resulting amplitude of the deviations of the axes and the phase of its changes are determined taking into account the resonant frequencies of oscillations of the entire structure or those parts that are monitored.
Оптические изменения выполняют с помощью теодолитов, центрируемых над пунктами геодезической основы. Измеряют λi - длины волн колебаний осей сооружения, а так же их Ai - амплитуды отклонений от исходного положения, зафиксированного в безветренную погоду при отсутствии колебаний. Длины продольных волн определяют, в каждом из циклов наблюдений, путем изменения вертикальных углов νi на точки сооружения колеблющихся с одинаковой фазой. Они в целом задают общие формы колебаний сооружения и могут быть вычислены по формуле:
λi = Sn(tgν2-tgν1), (1)
где i - циклы наблюдений (целые числа),
Sn - расстояния на местности от пунктов геодезической основы до основания сооружения, ν1 и ν2 углы наклона, соответствующие нижней и верхней точке измеряемых длин волн.Optical changes are performed using theodolites centered above the points of the geodetic base. Measure λ i - wavelengths of oscillations of the axes of the structure, as well as their A i - the amplitude of deviations from the initial position, recorded in calm weather in the absence of oscillations. The lengths of longitudinal waves are determined, in each of the observation cycles, by changing the vertical angles ν i to the points of the structure oscillating with the same phase. They generally specify the general forms of vibration of the structure and can be calculated by the formula:
λ i = Sn (tgν 2 -tgν 1 ), (1)
where i are observation cycles (integers),
S n - the distance on the ground from the points of the geodetic base to the base of the structure, ν 1 and ν 2 tilt angles corresponding to the lower and upper points of the measured wavelengths.
По вычисленным длинам волн λ определяют фазы колебаний из следующего выражения [2]:
φ1 = 2πr1/λ1 (2)
где φ1 - фаза колебаний, определенная от первой точки геодезической основы, a r1 - среднее из горизонтальных расстояний от первой точки основы до проекций точек визирования на горизонтальной плоскости т.е. от точек начала и конца λi.
Со всех точек основы одновременно выполняют те же измерения углов наклона и горизонтальных углов для вычисления длин волн λi и амплитуд Ai отклонений, но в проекциях на другие направления. И так в каждом из циклов наблюдений. Для этого по методу угловых засечек, с помощью теодолитов фиксируют положение центра вертикальной оси сооружения внизу (как можно ниже к основанию) и то же по всей высоте. Вначале эту операцию выполняют в безветренную погоду, а затем - при больших ветровых нагрузках и значительных колебаниях сооружения. Амплитуды Ai могут быть вычислены через измеренные угловые отклонения Δψ″ из следующего выражения:
где Sn - горизонтальные расстояния от n-ой точки геодезической основы до основания сооружения;
Δψ″ - максимальные изменения горизонтальных углов, в секундах, при колебаниях сооружения;
ρ радиан в угловых секундах.The calculated wavelengths λ determine the phase of the oscillations from the following expression [2]:
φ 1 = 2πr 1 / λ 1 (2)
where φ 1 is the oscillation phase determined from the first point of the geodetic base, ar 1 is the average of the horizontal distances from the first point of the base to the projections of the sighting points on the horizontal plane i.e. from the start and end points of λ i .
From all points of the base, the same measurements of inclination angles and horizontal angles are simultaneously performed to calculate wavelengths λ i and deviation amplitudes A i , but in projections to other directions. And so in each of the observation cycles. To do this, using the method of angular serifs, using theodolites, fix the position of the center of the vertical axis of the structure below (as low as possible to the base) and the same over the entire height. Initially, this operation is performed in calm weather, and then with large wind loads and significant fluctuations in the structure. Amplitudes A i can be calculated through the measured angular deviations Δψ ″ from the following expression:
where S n - horizontal distances from the n-th point of the geodetic base to the base of the structure;
Δψ ″ - maximum changes in horizontal angles, in seconds, with vibrations of the structure;
ρ radian in arc seconds.
Определив значения составляющих амплитуд Ai и их фаз φi, по формулам (2) (3), нужно вычислить результизирующую амплитуду A и фазу φ ее изменений.Having determined the values of the component amplitudes A i and their phases φ i , using formulas (2) (3), we need to calculate the resulting amplitude A and phase φ of its changes.
где A1 и A2 - измеренные от точек 1 и 2 основы амплитуды колебаний, а φ1,φ2 - их фазы, вычисленные по формуле (2).
where A 1 and A 2 are the vibrational amplitudes measured from points 1 and 2, and φ 1 , φ 2 are their phases calculated by formula (2).
Это позволяет определить обобщенную динамическую характеристику колебаний сооружения x, отражающих колебательный процесс в целом
где ω - резонансная частота колебаний сооружения, а t - среднее время одного отклонения при движении визирной цели в одном направлении, равное одному полупериоду колебаний.This allows you to determine the generalized dynamic characteristic of the vibrations of the structure x, reflecting the oscillatory process as a whole
where ω is the resonant frequency of oscillations of the structure, and t is the average time of one deviation when the sighting target moves in one direction, equal to one half-cycle of oscillations.
Величина x позволяет вычислить значения относительных деформаций, соотнеся ее с высотой сооружения. Допуски относительных деформаций задаются нормативными документами по каждому типу сооружений. The value of x allows you to calculate the values of relative deformations, correlating it with the height of the structure. Tolerances of relative deformations are set by regulatory documents for each type of structure.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001111615/03A RU2189574C1 (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001111615/03A RU2189574C1 (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2189574C1 true RU2189574C1 (en) | 2002-09-20 |
Family
ID=20249112
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001111615/03A RU2189574C1 (en) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2189574C1 (en) |
-
2001
- 2001-04-26 RU RU2001111615/03A patent/RU2189574C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЕВЧУК С.П. и др. Прикладная геодезия: Основные методы и принципы инженерно-геодезических работ. - М.: Недра, 1981, с.413. БУШ В.В. и др., Геодезические работы при строительстве сооружений башенного типа. - М.: Недра, 1985, с. 184. ТЕТИОР А.Н. и др. Обследование и испытания сооружений. - Киев: Высшая школа, 1988, с. 132-143. ЗОЛОТУХИН Ю.Д. Испытание строительных конструкций. - Минск: Вышэйшам школа, 1983, с. 114-126. КОРЕНЕВ Б.Г., РАБИНОВИЧ И.М. Динамический расчет зданий и сооружений. Справочник. - М.: Стройиздат, 1984, с.279-280. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2113743B1 (en) | Displacement measuring method, displacement measuring instrument, displacement measuring target and structure | |
| Psimoulis et al. | Measurement of deflections and of oscillation frequencies of engineering structures using Robotic Theodolites (RTS) | |
| Cosser et al. | Measuring the dynamic deformation of bridges using a total station | |
| US20190257653A1 (en) | Method For The Measurement Of Angular And/Or Linear Displacements Utilizing One Or More Folded Pendula | |
| Atzeni et al. | Remote survey of the leaning tower of Pisa by interferometric sensing | |
| US4526465A (en) | Apparatus for detecting the displacements of points of excited structures | |
| Pieraccini et al. | Dynamic survey of architectural heritage by high-speed microwave interferometry | |
| Hu et al. | Dynamic vibration characteristics monitoring of high-rise buildings by interferometric real-aperture radar technique: Laboratory and full-scale tests | |
| RU2189574C1 (en) | Method of determining dynamic characteristics of deformation of oscillating structures | |
| Talich | Using ground radar interferometry for precise determining of deformation and vertical deflection of structures | |
| JP2002090456A (en) | Topographic measuring apparatus | |
| RU2191351C1 (en) | Reading gyrostabilization system | |
| Talich | Monitoring of horizontal movements of high-rise buildings and tower transmitters by means of ground-based interferometric radar | |
| Talich et al. | Experimental determining of horizontal movements of the water tower reservoirs by GB-RAR | |
| RU2526585C2 (en) | Determination of stationary wave orientation angle in solid-state wave gyro | |
| Kuras et al. | Vibration measurements of steel chimneys equipped with mass dampers, using interferometric radar, robotic total station and accelerometer | |
| Erdélyi et al. | Multi-sensor monitoring of suspended steel bridge structure | |
| RU2775858C2 (en) | Method for navigating the coriolis force vector of the earth and a device for its implementation | |
| Hayes et al. | Core Wall Survey Control System for High Rise Buildings. | |
| RU2494405C1 (en) | Method and device for measurement of gravity acceleration | |
| Gehle et al. | Tracking the multi-component motion of a cable using a television camera | |
| KR101967354B1 (en) | Pendulum type of vibration exciter | |
| Kurnatowski | Test of impact of vibrations frequency on mean errors of the precise height differences measurement with analogue automatic leveller NI002 | |
| RU1796922C (en) | Method of force determining | |
| Kurzych et al. | Fibre-optic gyroscope as instrumental challenge for rotational seismology |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20030427 |