麥麥提·麥提賽迪
(新疆和田水文勘測(cè)局,新疆 和田 848000)
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水文纜道垂度簡(jiǎn)易測(cè)量方法探討
麥麥提·麥提賽迪
(新疆和田水文勘測(cè)局,新疆 和田 848000)
水文監(jiān)測(cè)站進(jìn)行相關(guān)工作的一種重要裝備就是水文纜道,在這種設(shè)備進(jìn)行工作的使用期內(nèi),應(yīng)該定期的對(duì)水文纜道進(jìn)行相關(guān)的測(cè)量工作,對(duì)于水文纜道的垂度進(jìn)行檢測(cè),看其是否符合相關(guān)的規(guī)定,也可以根據(jù)相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)一步的斷定水文纜道的安全性是否合格。文章介紹了水文纜道重度簡(jiǎn)易測(cè)量方法。
水文纜道;垂度;測(cè)量方法;案例性;集中荷載
對(duì)于水文纜道設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)就是之一就是水文纜道的垂度,也就是水文纜道的主索垂度。由于水文纜道是懸在空中的,所以不可避免的是它的中間部分會(huì)有一個(gè)自然的下垂。在自重或者有關(guān)的外力作用下偏離兩岸塔架連線的主垂距離就是主索的垂度,水文纜道的垂度分為兩類,其中一類叫做空索垂度或者說(shuō)是空載垂度,這種垂度是在沒(méi)有外力、僅是在纜道自重影響下的主索垂度;還有一種叫做加載垂度,這紅情況下的垂度不僅是受到纜道自重的作用力,還受到其他外力的影響[1]。
根據(jù)國(guó)家相關(guān)的規(guī)定,對(duì)于水文纜道主跨的兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)講,他們應(yīng)該是處在同一水平線上的,如果確實(shí)是有客觀原因兩個(gè)端點(diǎn)不能在同一高度時(shí),按照規(guī)定是水平線與兩個(gè)端點(diǎn)連線之間的夾角不能超過(guò)3°。所以在進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算時(shí)對(duì)于那些夾角<3°的應(yīng)該按照水平來(lái)進(jìn)行處理。由于絕大部分的水文纜道兩個(gè)端點(diǎn)之間是水平的或者是屬于水平線與端點(diǎn)連線<3°這種情況,所以在下邊的水文纜道垂度測(cè)量的方法介紹中就只對(duì)這種水平或者近似水平的情況進(jìn)行考慮[2]。
1.1 在空載狀態(tài)下的水文纜道垂度計(jì)算
在對(duì)有關(guān)的水文纜道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)對(duì)空索垂度進(jìn)行考慮,在進(jìn)行對(duì)承載索拉力的計(jì)算中,包括先定加載垂度法和先定空索垂度法兩種,在這兩種方法中,最后都是根據(jù)相關(guān)的加載垂度來(lái)對(duì)支架的高度進(jìn)行確定。
在水文纜道空載情況下的垂度計(jì)算式為:
f0=LC
(1)
式中:f0為空載垂度,m;L為跨度,m;C為根據(jù)相應(yīng)荷載以及跨度所設(shè)定的系數(shù)。
1.2 加載狀態(tài)下的纜道垂度計(jì)算
在水文纜道兩端處于同一水平高度的情況下,無(wú)論是否有加載,最大垂度出現(xiàn)的地方就是在纜道跨度的中間位置,由于承載索在這樣的情況下是受到雙重作用力的影響,所以垂度會(huì)在水平方向以及豎直方向產(chǎn)生兩個(gè)分量fx、fy兩個(gè)分量,在進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算時(shí)應(yīng)該從兩個(gè)方面分別進(jìn)行計(jì)算[3]。在荷載集中在跨度的中間時(shí),相應(yīng)的垂度計(jì)算公式如下式:
(2)
(3)
式中:Fv為垂直方向上的加載垂度,m;fz為水平方向上的加載垂度,m;H為水平方向上的加載拉力,N;q為單位長(zhǎng)度承載索重量,N/m;Pv為荷載在垂直方向上的分量,N;L為架設(shè)長(zhǎng)度,m;f為加載的垂度,m;Pz為水平方向上的集中載荷,N。
在最大的出度處于兩塔跨度的中間時(shí)的最低點(diǎn)時(shí)的高度計(jì)算公式為:
Hc=Ha-f=Hb-f
(4)
在這個(gè)計(jì)算公式中Hc代表的是水文纜索下垂的最低點(diǎn)的距離;Ha、Hb代表的是在水文纜道兩岸支架的最高處的距離[4]。
在這種情況下進(jìn)行的垂度測(cè)量主要的方式就是通過(guò)對(duì)兩岸之間的纜道主索的下垂最低處的高度之差,實(shí)際上也就是對(duì)C點(diǎn)的高程進(jìn)行測(cè)量,具體的方法就是通過(guò)A、B兩點(diǎn)的高程再去減去C點(diǎn)的高程。這個(gè)數(shù)據(jù)就是水文纜道的垂度。
對(duì)于C點(diǎn)高程的計(jì)算,可以有效的對(duì)相關(guān)的基線進(jìn)行運(yùn)用,一般情況下在進(jìn)行水文站的建立過(guò)程中,都會(huì)提前的對(duì)基線進(jìn)行了布設(shè),并且對(duì)于基線的長(zhǎng)度設(shè)置應(yīng)該使得斷面和斷面上的最遠(yuǎn)的儀器視角之間的夾角>30°,在有些特殊的情況下也應(yīng)該保持在15°之上,如果在具體的進(jìn)行過(guò)程中沒(méi)有基線可以運(yùn)用,也可以按照有關(guān)的要求進(jìn)行臨時(shí)的鋪設(shè)。也就是選擇一個(gè)垂直于斷面方向的堤岸,臨時(shí)的選取一個(gè)基線點(diǎn),這個(gè)基線點(diǎn)的選擇應(yīng)該是選在視野條件比較好,并且還需要與斷面垂直的地方。
根據(jù)有關(guān)的圖表可以將全站儀架或者經(jīng)緯儀架設(shè)在原理水文纜道斷面的水文纜道基線上,以水文纜道的端點(diǎn)作為基點(diǎn),根據(jù)已經(jīng)知道數(shù)據(jù)的跨度中點(diǎn)的相關(guān)起點(diǎn)的距離數(shù)以及基線的長(zhǎng)度,這樣就可以利用三角函數(shù)展開(kāi)有關(guān)的計(jì)算,進(jìn)而推求出跨度中點(diǎn)與遠(yuǎn)離水文纜道斷面的端點(diǎn)之間的水平角度,同時(shí)還可以根據(jù)有關(guān)的公式求出水平之間的距離[5]。
進(jìn)過(guò)以上的計(jì)算就可以進(jìn)一步的根據(jù)有關(guān)的遠(yuǎn)離水文纜道斷面端點(diǎn)的相關(guān)高程和儀器高之間的數(shù)值差。根據(jù)以上的公式可以利用三角函數(shù)對(duì)在端點(diǎn)處對(duì)于跨度中點(diǎn)的應(yīng)該有的豎直角度數(shù)。
在進(jìn)行具體的計(jì)算過(guò)程中,也可以將距離遠(yuǎn)離水文纜道斷面的端點(diǎn)的高程設(shè)置為0,這樣來(lái)看就是A、B兩點(diǎn)的高程就是比較容易計(jì)算的了,這兩點(diǎn)的高程為水文纜索的相關(guān)支架支點(diǎn)距離地面的距離,相關(guān)的塔架的高度在這種情況下就已經(jīng)有了精確的計(jì)算數(shù)值,這樣假定對(duì)于后續(xù)的計(jì)算來(lái)說(shuō)說(shuō)就是比較方便的[6]。
根據(jù)以上計(jì)算出的水平角度和豎直的角度,在已經(jīng)確定了的端點(diǎn)位置,將測(cè)量所用的全站儀或者經(jīng)緯儀放置妥當(dāng),將水平角度和豎直角度調(diào)整好。垂度符合要求的檢驗(yàn)方法是在進(jìn)行水文纜索的收放工作時(shí),只要位于端點(diǎn)位置的相關(guān)儀器也就是指全站儀或者經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡里可以觀察到水文纜索與十字絲的水平橫絲達(dá)到相切的要求,這樣就可以說(shuō)明垂度是符合相關(guān)的規(guī)定的,反過(guò)來(lái)也可以用這種手段對(duì)水文纜索的收放進(jìn)行控制。
一般來(lái)看,在空載垂度比較大情況下,相應(yīng)的加載垂度也是比較大的??蛰d垂度比較小的情況下的加載垂度也會(huì)比較的小。在實(shí)際工作的開(kāi)展過(guò)程中,在對(duì)水文纜道的主索進(jìn)行收放操作時(shí)還是應(yīng)該堅(jiān)持使空載垂度最小的原則[7]。
在使用上文所介紹的辦法對(duì)相關(guān)的水文纜道垂度進(jìn)行測(cè)量時(shí),還是應(yīng)該堅(jiān)持根據(jù)基線利用平面幾何的一些基本原理以及相關(guān)的三角函數(shù)對(duì)計(jì)算過(guò)程中的豎直角角度以及水平角度進(jìn)行計(jì)算,這樣僅僅通過(guò)對(duì)地面到儀器棱鏡之間的距離就可以對(duì)水文纜道主索的垂度進(jìn)行推算,而且這種計(jì)算方法不僅精度比較高而且方法比較的簡(jiǎn)單實(shí)用,比較適合對(duì)于水文監(jiān)測(cè)站相關(guān)的水文纜索的垂度進(jìn)行測(cè)量和校正工作的展開(kāi),很大程度上的提高工作效率和減輕相關(guān)工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
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1007-7596(2016)08-0098-03
2016-06-14
崔克勝(1970-),男,遼寧沈陽(yáng)人,工程師,從事水利工程監(jiān)督工作。