Определение геометрических параметров антенно-мачтового сооружения способом направлений
Автор: Ирисов В.С., Калаев В.П., Кислякова Ю.Г., Новиков М.Ю.
Журнал: Огарёв-online @ogarev-online
Статья в выпуске: 10 т.12, 2024 года.
Бесплатный доступ
В работе перечислены методы определения крена высотных сооружений. Обоснована важность проведения мероприятий по определению геометрических параметров антенно-мачтовых сооружений. В частности, исследован и определен крен башни высотой 60 м, расположенной в с. Юкаменское Удмуртской Республики.
Антенно-мачтовое сооружение, деформация, крен, тахеометр, теодолит, устойчивость конструкции
Короткий адрес: https://sciup.org/147250457
IDR: 147250457
Текст научной статьи Определение геометрических параметров антенно-мачтового сооружения способом направлений
Из года в год ученые активно трудятся над усовершенствованием существующих и созданием новых технологий не только в производстве топографо-геодезических работ [7], но и в области мобильных технологий, чтобы связь была максимально быстрой и качественной. Начиная с 2000-ых годов, в России интенсивно развивается система сотовой радиотелефонной связи. В нынешних реалиях XXI века уже невозможно представить жизнь современного человека без сотовой связи и мобильного интернета. А в свете последних событий, когда активно развивается дистанционный формат работы и обучения, спрос на услуги связи только вырос, укрепив ее значимость на рынке [6].
Одним из главных составляющих данной отрасли является поступательное развитие сети, сопровождаемое как строительством новых вышек, так и модернизацией уже существующих базовых станций. В первом случае операторам и строительным компаниям оказывается поддержка со стороны государства по федеральной программе «Устранение цифрового неравенства», рассчитанной на обеспечение доступом к мобильной связи и высокоскоростному интернету жителей отдаленных и малонаселенных территорий страны [1]. Во втором случае случает решается проблема устранения устаревших технологий связи 1
за счет совершенствования установленного на них оборудования, что влечет за собой, в большинстве случаев, увеличение его количества и, как следствие, ветровой нагрузки и общего веса на конструкцию антенно-мачтового сооружения. Это, в свою очередь, может приводить к изменению положения башенного сооружения в пространстве с превышением установленного допуска.
Однако причиной деформации могут быть не только увеличение веса и ветровой нагрузки, но и другие факторы, часть из них могут меняться во времени. К ним можно отнести форму, размеры, жесткость фундамента, подвижки земной поверхности, оползни, обвалы, просадки, изменение гидротермических условий, влажность, уровень грунтовых вод и др. [5].
Крен является наиболее характерным показателем совместной деформации сооружения башенного типа и его основания. В таких конструкциях крен может еще больше увеличить момент, что может поставить под угрозу устойчивость конструкции.
Поэтому в проектах башенных сооружений предусматриваются не только наблюдения за осадками оснований и фундаментов, но и измерение кренов как в процессе нового строительства, так и в процессе эксплуатации [4]. По результатам таких измерений, при необходимости, могут разрабатываться профилактические меры для устранения увеличения крена и сохранения пригодности сооружения.
Существует огромное количество способов определения крена башенных сооружений: способ координат; способ направлений (горизонтальных углов); способ малых углов; способ вертикального проектирования; способ зенитных расстояний; способ высокоточного нивелирования; способ направления с одного пункта; стереофотограмметрический способ. С появлением ГЛОНАСС/GPS стали появляться способы определения крена с помощью GPS-приемников и электронных тахеометров [8]. При этом важное значение имеет определении зон покрытия территории поправками от постоянно действующих станций ГЛОНАСС/GPS [2].
В данном исследовании расчет значения крена башенного сооружения был выполнен способом направлений, изложенным в [9]. На полевом этапе выполнения данной работы применялся теодолит VEGA Tео-5В.
В качестве исходных данных для проведения исследования были использованы результаты геодезических работ, выполненных 16 декабря 2021 г. при проверке проектного положения ствола башни высотой 60,0 м, расположенной с. Юкаменское Удмуртской Республики.
Существующая башня представляет собой пространственную четырехгранную стержневую конструкцию, пирамидальную – с отметки 0,00 до отметки 40,00 м, призматическую – с отметки 40,00 м до отметки 60,00 м, состоящую из ствола, площадок, лестниц и вертикального кабельного моста – кабельроста. Ствол башни поделен на 7 секций по 8 м и одну – длиной 4 м. Радиобашня в плане представляет с собой квадратное сечение.
Погода во время проведения геодезических работ была пасмурная, без сильного ветра. Определение крена башенного сооружения с помощью теодолита осуществлялось с двух примерно перпендикулярных друг к другу станций 1 и 2 (ст. 1 и ст. 2), удаленных от центра башенного сооружения на расстоянии не менее ее высоты (см. рис. 1).

Рис. 1. План геодезических работ.
В результате проведенных угловых измерений были получены значения отклонений от вертикальной оси ствола башни на разных уровневых отметках. В таблице 1 представлены значения относительно станции 1, а в таблице 2 – относительно станции 2.
Таблица 1
Журнал угловых измерений со станции 1 и расчет отклонений ствола башни от вертикальной оси
<3 g s g ° о |
Круг теод. |
Угол левый пояс |
Угол правый пояс |
ɣ ось, ° |
Откл., ° |
Откл., рад |
2 2 2 в о |
2 2 в о < |
||||||
° |
´ |
˝ |
ɣ1, ° |
° |
´ |
˝ |
ɣ2, ° |
|||||||
61,70 |
лев. |
122 |
34 |
21 |
122,57 |
123 |
41 |
9 |
123,69 |
123,13 |
0,34 |
0,006 |
585 |
593 |
прав. |
302 |
34 |
44 |
302,58 |
303 |
41 |
46 |
303,70 |
303,14 |
0,35 |
0,006 |
|||
48,00 |
лев. |
122 |
28 |
48 |
122,48 |
123 |
36 |
47 |
123,61 |
123,05 |
0,26 |
0,005 |
445 |
453 |
прав. |
302 |
29 |
23 |
302,49 |
303 |
37 |
15 |
303,62 |
303,06 |
0,26 |
0,005 |
|||
40,00 |
лев. |
122 |
25 |
14 |
122,42 |
123 |
32 |
37 |
123,54 |
122,98 |
0,19 |
0,003 |
333 |
339 |
прав. |
302 |
25 |
32 |
302,43 |
303 |
33 |
6 |
303,55 |
302,99 |
0,20 |
0,003 |
|||
32,60 |
лев. |
122 |
8 |
13 |
122,14 |
123 |
44 |
27 |
123,74 |
122,94 |
0,15 |
0,003 |
260 |
262 |
прав. |
302 |
8 |
2 |
302,13 |
303 |
45 |
22 |
303,76 |
302,95 |
0,15 |
0,003 |
|||
24,60 |
лев. |
121 |
48 |
25 |
121,81 |
123 |
57 |
37 |
123,96 |
122,88 |
0,10 |
0,002 |
163 |
164 |
прав. |
301 |
48 |
26 |
301,81 |
303 |
57 |
56 |
303,97 |
302,89 |
0,10 |
0,002 |
|||
16,60 |
лев. |
121 |
29 |
4 |
121,48 |
124 |
11 |
12 |
124,19 |
122,84 |
0,05 |
0,001 |
85 |
85 |
прав. |
301 |
29 |
16 |
301,49 |
304 |
11 |
50 |
304,20 |
302,84 |
0,05 |
0,001 |
|||
8,60 |
лев. |
121 |
9 |
49 |
121,16 |
124 |
24 |
42 |
124,41 |
122,79 |
0,00 |
0,000 |
0 |
0 |
прав. |
301 |
9 |
56 |
301,17 |
304 |
24 |
57 |
304,42 |
302,79 |
0,00 |
0,000 |
|||
0,00 |
лев. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0 |
0 |
прав. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Таблица 2
Журнал угловых измерений со станции 2 и расчет отклонений от вертикальной оси ствола башни
<3 g s о |
Круг теод. |
Угол левый пояс |
Угол правый пояс |
ɣ ось, ° |
Откл., ° |
Откд., рад |
S сч о |
2 S о < |
||||||
° |
´ |
˝ |
ɣ1, ° |
° |
´ |
˝ |
ɣ2, ° |
|||||||
61,70 |
лев. |
125 |
21 |
26 |
125,36 |
126 |
33 |
27 |
126,56 |
125,96 |
0,06 |
0,001 |
96 |
593 |
прав. |
305 |
22 |
1 |
305,37 |
306 |
33 |
4 |
306,55 |
305,96 |
0,06 |
0,001 |
|||
48,00 |
лев. |
125 |
20 |
55 |
125,35 |
126 |
33 |
5 |
126,55 |
125,95 |
0,05 |
0,001 |
86 |
453 |
прав. |
305 |
21 |
7 |
305,35 |
306 |
33 |
21 |
306,56 |
305,95 |
0,05 |
0,001 |
|||
40,00 |
лев. |
125 |
19 |
46 |
125,33 |
126 |
32 |
25 |
126,54 |
125,93 |
0,04 |
0,001 |
60 |
339 |
прав. |
305 |
19 |
47 |
305,33 |
306 |
32 |
36 |
306,54 |
305,94 |
0,04 |
0,001 |
|||
32,60 |
лев. |
125 |
3 |
16 |
125,05 |
126 |
46 |
48 |
126,78 |
125,92 |
0,02 |
0,000 |
33 |
262 |
прав. |
305 |
3 |
24 |
305,06 |
306 |
46 |
56 |
306,78 |
305,92 |
0,02 |
0,000 |
|||
24,60 |
лев. |
124 |
45 |
8 |
124,75 |
127 |
3 |
55 |
127,07 |
125,91 |
0,01 |
0,000 |
20 |
164 |
прав. |
304 |
45 |
15 |
304,75 |
307 |
4 |
9 |
307,07 |
305,91 |
0,01 |
0,000 |
|||
16,60 |
лев. |
124 |
27 |
17 |
124,45 |
127 |
20 |
19 |
127,34 |
125,90 |
0,00 |
0,000 |
0 |
85 |
прав. |
304 |
27 |
10 |
304,45 |
307 |
20 |
43 |
307,35 |
305,90 |
0,00 |
0,000 |
|||
8,60 |
лев. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
прав. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
|||
0,00 |
лев. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
0 |
0 |
прав. |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Анализируя журналы угловых измерений, можно установить, что значения отклонений от вертикальной оси ствола башни не соответствуют допустимым значениям, и самое большое значение абсолютного отклонения составляет 593 мм на отметке + 61,7 м.
Далее на основании полученных данных были составлены схемы вертикальности ствола башни относительно станции 1, станции 2 и общее (абсолютное) отклонение. По горизонтальной оси были отложены значения отклонений в мм, а по вертикальной – значения высот в метрах (см. рис. 2–3).

Рис. 2. Схема вертикальности ствола башни относительно станции 1.
Приведенные схемы вертикальности (см. рис. 2-3) дают наглядную картину отклонения ствола башни от допустимых значений.
Результаты, полученные в ходе выполнения геодезических работ, дают возможность оценить безопасность дальнейшей эксплуатации высотного сооружения, служат информационной базой для составления расчетной схемы в вычислительных комплексах на несущую способность, а в дальнейшем могут использоваться при разработке проекта по усилению конструкции.

Рис. 3. Схема вертикальности ствола башни относительно станции 2.
отметка

-105 -70 -35 О 35 70 105 140 175 210 245 2В0 315 350 3S5 420 455 490 525 560 595 630
отк, мм абс (факт)
допуск
Рис. 4. Схема вертикальности ствола башни.
Список литературы Определение геометрических параметров антенно-мачтового сооружения способом направлений
- В России начался второй этап устранения цифрового неравенства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://digital.gov.ru/ru/events/40814/(дата обращения: 18.02.2024).
- Варфоломеев А. Ф., Коваленко А. К., Коваленко Е. А., Тесленок К. С., Тесленок С. А. Геоинформационные технологии в // Материалы Международ. конф. "ИнтерКарто/ИнтерГИС". - 2015. - Т. 21 (1). - С. 522-528. EDN: ZIDSFZ
- Варфоломеев А. Ф., Шадрин К. А. Геодезический контроль геометрических параметров антенно-мачтовых сооружений [Электронный ресурс] // Огарев-online. - 2015. - № 24. - Режим доступа: https://journal.mrsu.ru/arts/geodezicheskij-kontrol-geometricheskix-parametrov-antenno-machtovyx-sooruzhenij (дата обращения: 18.02.2024). EDN: XXZPQR
- Манухов В. Ф. Совершенствование методов топографических съемок и инженерно-геодезических работ с использованием современных технологий // Вестник Мордов. университета. - 2008. - № 1. - С. 105-108. EDN: SZCTPZ
- Марфенко С. В. Геодезические работы по наблюдению за деформациями сооружений: учеб. пособие. - М.: МИИГАиК, 2004. -36 с. EDN: QKEMKR
- Новиков М. Ю., Канаков И. Д., Тарануха Н. Л. Механизм взаимодействия государства и предпринимательских структур в области строительства антенно-мачтовых сооружений сотовой связи на малонаселенных территориях с целью устранения цифрового неравенства // Экономика и управление: тенденции и перспективы: материалы III Межвузовской ежегодной научно-практической конференции (Санкт-Петербург, 1-2 марта 2022 г.). - СПб.: СПбГАСУ, 2022. - С. 257-265. EDN: WAUWAH
- Тесленок С. А., Романов А. В. Новые технологии в производстве топографо-геодезических работ // Общество. - 2014. - № 2 (2). - С. 78-81. EDN: SOAOXZ
- Уставич Г. А. Определение крена сооружений башенного типа GPS-приемниками и тахеометрами // Геодезия и картография. - 2003. - № 9. - С. 15-18.
- Шеховцов Г. А., Шеховцова Р. П. Современные геодезические методы определения деформаций инженерных сооружений: монография. - Нижний Новгород: Нижегород. гос. архит.-строит. университет, 2014. - 256 с. EDN: WKWRSZ