автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная и управляющая система для строительно-монтажных работ

На правах рукописи

СПИРИДОНОВ Валерий Петрович

УДК 621 3.17 528.08

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ

Специальность

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы (промышленность, научные исследования)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ООЗ шозич

Ижевск 2007

003163504

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет»

Официальные оппоненты1

член-корреспондент РАН, академик АН Литвы, заслуженный изобретатель СССР,

доктор технических наук, профессор Рагульскис Казимерас Миколович (ГОУ ВПО «Ижевский государственный технический университет»),

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Уткин Владимир Иванович (Институт геофизики УрО РАН, г Екатеринбург),

доктор технических наук, профессор Муха Юрий Петрович

(ГОУ ВПО «Волгоградский государственный технический университета)

Ведущая организация - ФГОУВПО «Сибирский государственный университет»

Защита состоится 15 февраля 2008 г в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.065 04 при Ижевском государственном техническом университете (ИжГТУ) по адресу 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая ,7, ауд 1-4

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим выслать по указанному адресу

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИжГТУ и на официальном сайте ВАК Минобрнауки РФ (Ьйр.//уак ed.gov ги/)

Автореферат разослан 14 января 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Б.Я. Бендерский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИТКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Промышленные сооружения, здания являются объектами длительного пользования и в процессе эксплуатации могут подвергаться разнообразным внешним воздействиям, в том числе, не предусмотренным первоначальным проектом Это может быть реконструкция существующих зданий, пристрой или встраивание в существующую застройку новых зданий, что вызывает дополнительные усилия от новых эксплуатационных нагрузок и нередко -появление неравномерных осадок фундаментов в дополнение к тем осадкам, которые произошли с момента строительства Неравномерные осадки могут также появиться в результате изменения физико-механических свойств грунтов, залегающих под подошвами фундаментов, причинами которого могут стать негативные геодинамические процессы (повышение или понижение уровня грунтовых вод, выход на поверхность карстовых воронок и др), локальное увлажнение про-садочных или набухающих грунтов из-за нарушения технологического процесса при возведении зданий или правил их эксплуатации Эти и другие воздействия могут вызвать различные формы деформации здания, появление трещин, а в некоторых случаях приводят к разрушению здания

Современные здания (сооружения) - это сложные многоэлементные системы, обладающие неоднородной структурой с различными прочностными и деформационными характеристиками элементов конструкций, включающие в себя кроме самого здания, также и подземную часть - фундамент и грунт, которые по отношению к зданию являются нагружающими системами и оказывают существенное воздействие на процесс разрушения Для выявления качественных закономерностей и построения количественных зависимостей процессов деформирования и разрушения строительных объектов наиболее целесообразным, а во многих случаях - единственно возможным способом является математическое моделирование При этом необходим учет реальной геометрической формы сооружения в рамках единой модели с фундаментом и основанием, неоднородности и нелинейного поведения строительных материалов (кирпичной кладки, железобетона, грунта) и различных комбинаций граничных условий при решении краевых задач Это становится возможным при использовании современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ

В настоящее время здание, фундамент, грунтовое основание и другие конструктивные элементы сооружения (плиты перекрытий, колонны, несущие стены и др ) чаще всего рассматриваются отдельно друг от друга с использованием разных расчетных схем без учета взаимного влияния и определения границ применимости таких расчетных моделей Методы решения комплексной задачи - совместного расчета здания, фундамента и деформируемого грунтового основания - разработаны в меньшей степени, хотя в настоящее время некоторые исследователи уже обращаются к методам численного моделирования сооружений с использованием ЭВМ, выделяя те или иные аспекты в своих исследованиях

Сами объекты могут не претерпевать значительных деформаций и разрушений, сохраняя свою целостность, а вот отдельные элементы их конструкций могут иметь определенные смещения в вертикальных и горизонтальных

плоскостях, которые выводят из строя отдельные узлы и элементы оборудования, приостанавливая технологический процесс Поэтому непрерывный мониторинг состояния промышленных объектов и зданий, контроль деформаций и их прогнозирование необходимы для обеспечения безопасной эксплуатации сооружений и коммуникаций, а решение данной проблемы требует научного обобщения и проведения новых исследований

Строительно-монтажные работы - основная составляющая часть строительного производства Этот этап работ связан с установкой конструкций и элементов инженерных сооружений Для их выверки и установки требуется высокоточное маркшейдерско-геодезическое обеспечение Контролировать площадь застройки, положение объектов в пространстве, как при монтаже, так и в процессе эксплуатации можно по точкам, координаты которых должны соответствовать монтажным или эксплуатационным параметрам того или иного объекта и вноситься в автоматизированную систему контроля В случае превышения заданных значений система должна давать информацию для принятия решения

Несмотря на значительное разнообразие автоматизированных систем и методов наблюдений за деформацией зданий и промышленных сооружений, монтажа элементов строительных объектов различного исполнения и назначения, необходимо решение технологических вопросов по разработке информационно-измерительной системы, обеспечивающей автоматизацию управления технологическим процессом перемещения и установки строительных конструкций в процессе монтажа промышленных объектов, с последующим контролем деформаций земной поверхности и сооружений при их эксплуатации с использованием лазерных устройств, что позволит повысить производительность и безопасность маркшейдерских работ.

Актуальность настоящего диссертационного исследования вытекает из сложившегося противоречия меяоду необходимостью прогнозирования поведения зданий и сооружений при изменении условий эксплуатации и обеспечения их безопасности - с одной стороны и отсутствием теоретических исследований процессов деформирования существующих сооружений с развивающимися трещинами или дефектами - с другой Данное противоречие преодолевается развитием методологии создания математического и программного обеспечения для исследования процессов деформирования и разрушения зданий и сооружений и определения резервов их несущей способности при накоплении структурных повреждений.

Кроме того, разработка и развитие методов и подходов для проведения маркшейдерских инструментальных наблюдений за деформацией объектов строительства и их последующей эксплуатации на базе лазерных устройств имеют первостепенное значение, т.к. представляют собой актуальное научное направление и имеют практический интерес Это позволит своевременно прогнозировать состояние объектов, оповестит о возможной чрезвычайной или аварийной ситуации на них, что будет способствовать принятию организационных и технических мер по предупреждению и устранению этих ситуаций

Объектом исследования является система «здание-фундамент-основание» (ЗФО) и аппаратно-программные средства информационно-измеритель-

ных и управляющих систем для осуществления процесса установки крупноблочных конструкций в проектное положение

Предметом исследования являются математические модели и их численные аналоги процессов деформирования и разрушения сооружений, разработка няучно-методических основ оценки их несушей способности и безопасности под влиянием непроектных внешних воздействий, а также применение разработанных технических решений, технологических процессов и алгоритмов для определения геодезических координат и микродеформаций в различных плоскостях, прогнозирования и оценки надежности функционирования зданий и сооружений

Цель работы состоит в создании научно-методических основ моделирования и аппаратно-программных средств информационно-измерительной и управляющей системы, направленных на разработку математической модели и ее численного аналога пространственной системы ЗФО и повышение уровня контроля деформаций зданий и сооружений, обеспечивающих автоматизацию процесса установки крупноблочных конструкций в проектное положение, возможность учета появления трещин в кирпичной кладке или железобетоне, что будет способствовать совершенствованию вычислительных технологий оценки решений в условиях возникновения воздействий, не предусмотренных первоначальным проектом, внедрение которых имеет существенное значение для решения проблемы безопасности зданий и сооружений

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать базовую математическую модель пространственной системы ЗФО для исследования напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при различных внешних воздействиях, методику построения конечно-элементной модели системы ЗФО и разработать универсальную программу для построения и расчета типовых зданий для использования ее при проектировании новых и реконструкции существующих объектов строительства,

- определить математическую модель механического поведения кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния, учитывающую структурные разрушения и деформационное разупрочнение для анализа процессов деформирования и разрушения несущих стен кирпичных зданий Выполнить исследование и верификацию алгоритма решения задачи,

- создать новые технологические способы и технические решения в определении микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальной плоскостях, учитывающие особенности лазерных и фото- приемных устройств и обеспечивающих требуемую точность маркшейдерско-геодезических измерений,

- предложить модели по корректировке и фиксации объектов монтажа при маркшейдерско-геодезической оценке координат их положения с использованием лазерных приборов,

- провести анализ и расчет абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и их учет при управлении процессом производства работ,

- осуществить разработку схем, подбор приборного обеспечения, методов

расчета системы автоматизированного контроля состояния и положения репер-ных точек исследуемых объектов с использованием лазерных устройств,

- выполнить экспериментальные исследования для получения данных по сопоставлению, оценке теоретических расчетов результатов экспериментов с данными геодезических измерений и факторами, на них влияющими при производстве горнопромышленных работ,

- применить разработанные технические решения, технологические процессы и алгоритмы для определения геодезических координат и микродеформаций в различных плоскостях, прогнозирования и оценки надежности функционирования сооружений горнопромышленного комплекса

Основу методологической и теоретической базы исследования составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области математического моделирования (СП Курдюмов, Г Г Малинецкий, А А Самарский, ПВ Трусов, Дж Эндрюс, Р Мак-Лоун и др), механики деформируемого твердого тела (ИА Биргер, В Г Зубчанинов, А А Ильюшин, JIM Качалов, А С Кравчук, А И Лурье, В А Ломакин, НН Малинин, В В Новожилов, БЕ Победря, ЛИ Седов и др), численных методов (О Зенкевич, Г И Марчук, Дж Оден, БЕ Победря, Л Розин, А Сегерлинд, Г Стренг, Ф Сьярле, Дж Фикс, РВ Хемминг и др), механики разрушения материалов (В Э Вильдеман, ЮВ Соколкин, А А Ташкинов, Я Б Фридман и др ), методов расчета строительных конструкций (С М Алейников, В И Андреев, АН Бамбура, В А Барвашов, В А Ильичев, В Г Федоровский, Л А Бартоломей, О Я Берг, В В Болотин, НМ Герсеванов, МИ Горбунов-Пассадов, ТА Маликова, ЛИ Онищик, А В Перельмутер, В И Сливкер, В И Соломин)

Методы исследований по созданию аппаратных средств информационно-измерительной и управляющей системы основаны на использовании теоретических положений по применению современных лазерных приборов, технических и технологических решениях, связанных с ними, применении теории автоматического управления, приборов и систем управления, теорий расчета лазерной техники и фотоприемнорегистрирующих устройств и инструментов, а также теории машин и механизмов и сопротивлении материалов и основ метрологии измерительной техники

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов обеспечивается корректной математической постановкой задач, использованием фундаментальных положений механики деформированного твердого тела и вытекающих из них формулировок математических моделей Достоверность численных решений подтверждается совпадением результатов с экспериментальными данными Во всех случаях подтверждена практическая сходимость вычислительного процесса и точность выполнения естественных граничных условий Достоверность конечных результатов проверена успешной практической реализацией проектов независимо от автора по месту внедрения разработанных методик и программ

Достоверность полученных тактико-технических характеристик автоматизированной измерительной и управляющей системы обусловлена и подтверждается корректным использованием достижений в областях лазерного приборостроения и применения его в теории автоматического управления при произ-

водстве маркшейдерско-геодезических работ, экспериментальной проверкой полученных результатов в лабораторных и промышленных условиях, сходимость которых составила 80%

На защиту выносятся совокупность разработанных теоретических положений подходов, мешдов, алгоритмов и программных средств моделирования процессов деформирования и разрушения строительных сооружений при исследовании их безопасности, а также синтез систем автоматического управления, являющихся дальнейшим развитием теории и практики в автоматизации процессов монтажа строительных конструкций и маркшейдерско-геодезичес-кого контроля зданий и сооружений, в том числе- обоснование постановки задачи математического моделирования пространственной системы ЗФО для исследования напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при различных внешних воздействиях, определяющих соотношениях и граничных условиях,

- разработка математической модели нелинейного механического поведения кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния, учитывающая процессы накопления упруго-хрупких повреждений и закритаческого деформирования,

- автоматизация способов управления, корректировки, исполнения и фиксации элементов объектов строительства при маркшейдерско-геодезичес-кой оценке координат их положения и установки,

- разработка математической модели перемещения монтируемых конструкций, как объекта управления, и представление ее структурной схемы устойчивости и обоснование необходимости синтеза системы управления,

- принципы экстраполяции траектории движения конструкции в зависимости от наличия возмущений, позволяющие исключить перерегулирование при управлении, что обеспечивает перемещение конструкции с минимальной кривизной траектории и способствует повышению эксплуатационных характеристик строящихся сооружений,

- алгоритм управления процессом центровки конструкций, дающий возможность преобразовывать отклонения их центра от заданной лазерной опорной оси в соответствующие сигналы для двигателей механизмов радиального перемещения, обеспечивает надежное выполнение этой операции с точностью в 1 2 мм,

- анализ и расчет абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и их учет при управлении процессом производства работ, с применением лазерных устройств, обеспечивающих необходимое быстродействие1 зону контроля для управления мобильными объектами различного технологического назначения,

- разработка способа для определения микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальной плоскостях, обеспечивающих требуемую точность маркшейдерско-геодезических измерений

Научную новизну исследования составляют

- развитие методологии создания математического и программного обеспечения для исследования процессов деформирования и разрушения сущест-

вующих зданий с развивающимйся трещинами и дефектами при воздействиях, не предусмотренных при проектировании этих объектов,

- создание обобщающей математической модели механического поведения упруго-хрупкого материала кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния с учетом процессов структурно! о разрушения и деформационного разупрочнения материала, отличающейся от известного тем, что изначально (и после разрушения) материал является ортотропным,

- раскрытие новых закономерностей процесса разрушения кирпичных строений для разработки комплекса показателей оценки безопасности в зависимости от физико-механических свойств материала кирпичной кладки и свойств нагружающих систем,

- применение лазерной техники для строительно-монтажных работ позволило создать референтное направления в виде ориентированной в пространстве прямой линии или плоскости (горизонтальной, вертикальной или наклонной), разработать визуальные и фотоэлектрические способы регистрации положения контролируемых точек в пространстве, изучить факторы, влияющие на деформацию и отклонение лазерного луча от заданного направления для введения соответствующих коррекций и разработать автоматизированные лазерные следящие системы с обратной связью,

- разработка новых технологических способов определения микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальной плоскостях, что позволило обеспечить требуемые точность и оперативность маркшей-дерско-геодезических измерений,

- проектирование технических средств, основанных на особенностях лазерных излучателей и фотоприемнорегистрирующих устройств, позволяющих производить оценку координат, управление исполнением, перемещением и фиксацию элементов строительных конструкций,

- разработка методик анализа и расчета абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и учета их при управлении процессом производства работ с применением лазерных устройств,

- создание схем, технических решений, технологических приемов и алгоритмов, объединенных в автоматизированную систему контроля и управления строительными объектами и процессами, позволяющими более точно оценивать положения реперных точек исследуемых объектов и своевременно обнаруживать признаки, предшествующие возникновению чрезвычайных и аварийных ситуаций, для принятия оперативных мер по их предупреждению при производстве строительно-монтажных работ,

Практическая полезность исследования заключается в том, что в результате комплексных исследований на практике реализуются принципы и методы экспертных оценок безопасности поврежденных строительных конструкций на основе прогнозирования аварийных ситуаций и анализа деформационных ресурсов структурно-неоднородных материалов, решаются фундаментальные задачи по применению уточненного прочностного анализа, включающего оценку безопасности, ответственных конструкций на основе комплексного анализа факторов, влияющих на характер процессов развития

дефектов и определяющих живучесть систем, создание аналитической информационной системы экспертных оценок аварийности поврежденных строительных конструкций

Разработана автоматизированная система контроля монтажа крупноблочных строительных конструкций, позволяющая снизить затраты и сроки строительства Выписана математическая модель монтажа крупноблочных строительных конструкций как объекта управления, которая позволяет обеспечить минимальные значения отклонений и кривизны траектории движения, что позволило повысить качество промышленного строительства и эксплуатационные характеристики возводимых сооружений и высокую точность их деформаций При этом установлены зависимости тока засветки фотодиода от перемещения фотоприемного устройства в вертикальной, горизонтальной и продольной плоскостях

Лазерные информационно - измерительные системы, разработанные на основе предложенных новых способов и технических решений, испытанные в лабораторных и натурных условиях, внедренные в производство, определяют траекторию движения конструкции с точностью 1 2 мм на 100 м, о чем свидетельствует хорошая сходимость расчетных и фактических параметров траектории (ошибка не превышает 6 %)

Разработаны алгоритм и программы обработки информации по слежению за смещением и деформацией сооружений и программы для САПР строительно-монтажными работами

Реализация работы. Способ и система обнаружения и измерений микродеформаций приняты для использования на наблюдательных станциях «Мос-спецподземшахтопроходка», предприятиях ФГУП «Атомэнергопроект» Роса-тома и объектах ООО фирмы «Трансгидрострой» Московского строительного комплекса

Применение методов математического моделирования с использованием ЭВМ позволило решать нестандартные задачи, возникающие при проектировании, реконструкции в условиях плотной окружающей застройки, снижать сроки строительства и повышать эффективность принятия проектных решений

Результаты исследований используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет» при изучении дисциплины «САПР в строительстве» студентами специальностей «Промышленное и гражданское строительство» и «Производство строительных конструкций»

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных конференциях. Всесоюзной и международной зимние школы по механике сплошных сред (Пермь, 2003, 2005), VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001), Межведомственной конференции «Современные проблемы информационных технологий», (Москва, 1996), «Информационные технологии в горном и металлургическом производстве» Российской научной ЬУ сессии, посвященной дню радио, «Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия», (Москва, 2000), XXXVI Научной конференции РУДН, (Москва, 2000), Шестой научно-технической конференции «Информационные технологии в промышленности и

учебном процессе», (Москва, 2001); Научно-техническая конференция «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт», (Новосибирск, 2002), Конференция научно-технических работников вузов и предприятий, (Новосибирск, 2003), Международная научно-техническая конференция «Программно-аппаратные средства для контроля технического состояния промышленных сооружений в условиях севера», (Тюмень, 2003), Международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003-2004); Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2004), VI Международный конгресс по математическому моделированию (Нижний Новогород, 2004), 6th international conference «Vibroengineermg 2006» (Каунас, Литва, 2006), 2-ая Международная научно-практическая конференция «Новые технологии и автоматизированные системы в строительстве», (Москва, 2006), Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы» (пос Дивноморское, Краснодарский край, 2007)

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертации опубликованы в 46 научных работах общим объемом 82,66 п л, в том числе авторские - 49,6. Автор имеет 12 научных трудов в издании, выпускаемом в РФ и рекомендуемом ВАКом для публикации основных результатов диссертаций

Структура диссертационной работы определяется общими замыслом и логикой проведения исследований Диссертация содержит введение, 7 глав и заключение, изложенные на 302 страницах машинописного текста, включает 89 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 353 наименования В приложении к диссертации приведены документы, подтверждающие использование результатов работы и их эффективность

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулирована актуальность рассматриваемых вопросов, обосновывается ее значимость, перечисляются основные цели и задачи диссертационной работы, приводятся научные положения и результаты, выносимые на защиту, излагается краткое содержание диссертации

В первой главе приведена общая характеристика зданий и сооружений, представляющих собой сложные многоэлементные системы с неоднородной структурой и различными прочностными и деформационными характеристиками элементов конструкций и связей между ними Обсуждаются актуальность проблемы безопасности строительных объектов и необходимость разработки критериев и параметров нормирования безопасности. Проводится анализ существующих математических моделей и методов расчета сооружений и обосновывается необходимость совместного расчета здания, фундамента и деформируемого грунтового основания как единого целого В результате анализа существующих математических моделей описания механических свойств и критериев разрушения материалов системы ЗФО отмечается, что в них, как правило, не учитываются процессы структурного разрушения и деформационного разупрочнения материалов и свойства нагружающих систем Учет влияния вида напряженного состояния и процессов структурного разрушения неоднородных

сред становится возможным при использовании методов математического моделирования с применением современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ

На основании проведенного анализа современного состояния и подходов к решению проблемы безопасности зданий и сооружений с развивающимися трещинами и дефектами при воздействиях, не предусмотренных при проектировании этих объектов, приводится обоснование состава и структуры частных задач исследования

Показано, что строительно-монтажные работы остаются все еще трудоемкими Вручную выполняются такие процессы, как устройство растворной панели, закрепление и снятие подкосов для временного крепления И выверки панелей, герметизация стыков, устройство термопакетов, сварка и антикоррозийные покрытия Установлено, что наличие высокой доли операций, выполняемых вручную, объясняется несовершенством применяемой оснастки и методик выверки строительной конструкции в пространстве При этом монтажники работают в условиях повышенной опасности

Выявлена необходимость создания информационно-измерительных систем, обеспечивающих своевременное прогнозирование, контроль деформаций строительных конструкций и автоматизацию управления технологическими процессами транспортировки, предварительной установки и выверки положения монтируемых строительных конструкций, с последующим контролем деформаций сооружений на базе лазерной техники

Во второй главе разработана базовая математическая модель для прочностного анализа пространственной системы ЗФО.

Для анализа безопасности требуется разработать математическую модель сооружения, которая позволяла бы описывать напряженно-деформированное состояние элементов конструкций от различных внешних воздействий (силовых и кинематических), оценивать вероятность возникновения и процесс развития трещин, определять резерв несущей способности сооружения Модель каждого проектируемого объекта является одновременно и частью модели целого класса объектов, ее уточнением и конкретизацией значений ее параметров применительно к заданным локальным характеристикам внешней среды

Расчет таких зданий в соответствии с нормативными документами по проектированию жилых зданий проводится на действие статических нагрузок, таких как собственный вес несущих стен здания, перекрытий, временная нагрузка на перекрытия, в некоторых случаях учитываются временные нагрузки (ветровые и снеговые). Основную опасность для таких зданий представляют неравномерные осадки основания, которые в каждом конкретном случае могут быть вызваны разными причинами

Совместная деформируемость здания и основания еще больше осложняется естественной неоднородностью (т е. зависимостью свойств от пространственных координат) и анизотропностью грунтового массива (т е различными физико-механическими свойствами грунта в различных направлениях), нере1улярно-стью самого сооружения, перераспределением контактных напряжений по подошвам разных фундаментов в результате изгиба и кручения здания, изменением

жесткости здания при появлении в нем дефектов и трещин и другими факторами При неоднородном напластовании слоев грунта на неоднородность, вызываемую напряженным состоянием от веса сооружений, накладывается неоднородность от неодинаковой деформируемости отдельных слоев грунта

Неравномерные осадки основания и, как результат этого, деформации надземных конструкций, а соответственно и трещины в несущих стенах зданий, могут быть также вызваны следующими причинами

- увеличением нагрузок на основание при строительстве нового здания вблизи застройки или при пристройке к существующему зданию новых зданий и сооружений, если активные зоны под их фундаментами накладываются друг на друга, вызывая дополнительные вертикальные деформации грунта основания и здания, при надстройке здания,

- недостаточно полными инженерно-геологическими изысканиями, в результате которых могут быть пропущены отдельные линзы слабых грунтов (пылеватых, илистых, торфяных), карсты и воздействие карстовых суффози-онных процессов с возможным образованием провальных воронок в зоне расположения зданий и сооружений

Концептуальная постановка задачи моделирования Пространственная система ЗФО схематично изображена на рис 1 Отнесем систему ЗФО к прямоугольной декартовой системе координат х, (г = 1,2,3), начало которой совпадает с угловой точкой здания Будем считать трехмерную сплошную среду - систему ЗФО, занимающую объем V, ограниченный поверхностью Г, состоящей из объемов элементов здания (У\), фундамента (Кг) и грунтового основания (Рз), те

Предполагается идеальный контакт между элементами системы (отсутствие граничных условий контактного типа) Грунтовое основание представлено некоторой «областью влияния», внешние границы которой должны быть выбраны так, чтобы краевые эффекты на этих границах не оказывали влияния на напряженно-деформированное состояние здания. Деформации будем считать малыми

Математическая постановка задачи моделирования. Напряженно-деформированное состояние системы определяется тензором напряжений а с компонентами ач и тензора деформаций е с компонентами ец, которые требуется найти по известным внешним силовым факторам и геометрии. Для их определения имеем следующую краевую задачу, включающую уравнения равновесия

си(х) + р(х)Р, =0, хеГ

где х- радиус-вектор пространственного положения частицы, р(х) - плотность материала, р/7, - компоненты вектора внешних массовых сил

.V, фуийлпння

Рис I Система «здание-фупдамент-основание»

Здесь и далее по умолчанию запятая с индексом означает частную производную по соответствующей координате х„ индексы при компонентах тензоров, набранные малыми латинскими буквами, принимают значения от 1 до 3 По повторяющемуся индексу (называемому немым индексом) предполагается суммирование также от 1 до 3, если не оговорено другое

Геометрические уравнения Коши (деформации считаем малыми)

£„(*) = !(«,,(*) + ".,,(*))»

где и, - компоненты вектора перемещения и

Определяющие соотношения, устанавливающие связь между тензорами ст и 8, конкретный вид которых зависит от физико-механических свойств материалов элементов системы ЗФО В общем случае для изотермических процессов тензор напряжений определяется оператором тензора деформаций или процесса деформаций, который для неоднородной среды имеет вид

а(х) = Р(е(х)),хеУ (1)

Оператор Р должен быть инвариантен относительно группы преобразований, характеризующей некоторый класс анизотропии изучаемой среды Вид этого оператора позволяет моделировать разные свойства материалов (линейную и нелинейную упругость, упругопластичность, вязкоупругость и т п) Для каждого из объектов ГьРг.Рз тензор-функция р будет иметь свой вид и будет конкретизирована в последующих разделах

Граничные условия, зависящие от условий закрепления и нагружения -смешанного типа на части границы тела по некоторым направлениям будут заданы поверхностные нагрузки Р, а на остальных частях - перемещения {/ При расчете системы ЗФО учитывается собственный вес элементов системы, в некоторых случаях - временные нагрузки В частных задачах исследования влияния характера неравномерных осадок основания будет рассматриваться кинематическое воздействие на основание фундамента

В большинстве задач для системы ЗФО граничные условия будут иметь следующий вид

«,00 = 0, ^б(Г1иГ,иГ,иГ1виГ11), 0,00л,00 = 0 хе(Г2 иГ3 и Г4иГ!иГ(иГ,) В ряде задач

и,(х) = 0, хеГ1}

Сту (х)п](х) = 0, хе(Г2 иГ3иГ4 иГ5иГ6иГ7 иГ8 иГ9иГ10иГ„) При учете ветровых и снеговых нагрузок

и,(*) = 0,хе(Г, иГ,иГ, иГи иГ„), аг(х)п/х) = 0 хе(Г3 иГ5иГ,)

) 9

(Фу(*) = Р,(х) хе(г2 иг, иГ()

9

При исследовании влияния характера неравномерных осадок основания на напряженно-деформированное состояние (НДС) здания, грунт может быть исключен из системы, и в этом случае граничные условия будут

и,Сх) = и,(х) хе(Г') > »

<*„(*)",(*) = 0 иГ.иГ, иГ(иГ,)

Для получения замкнутой краевой задачи механики деформируемого твердого тела (МДТТ) необходимо конкретизировать вид определяющих соотношений (1), который зависит от механического поведения материалов, составляющих систему ЗФО. Построение единых определяющих соотношений возможно лишь для случая, когда все материалы сооружения ведут себя как линейно-упругие На стадии проектирования строительных объектов традиционно нелинейными эффектами пренебрегают, полагая, что все конструкции должны работать в упругой области

Определяющие соотношения МДТТ (1) для случая линейной связи между напряжениями и деформациями имеют вид обобщенного закон Гука

=с„и(х)£и хеГ (2)

где Ст - компоненты тензора модулей упругости

В соответствии с рекомендациями СНиП в инженерных расчетах материалы, составляющие систему ЗФО, принято считать изотропными В изотропной среде любая плоскость является плоскостью симметрии упругих свойств Поэтому у изотропного материала всего две независимые упругие константы

С«И = + К5Д, г ^ ^ 1 = 1^2,3,

где - символ Кронекера, определяемый соотношениями

\\ при I = ],

[0 при IФ),

и связь между напряжениями и деформациями (2) для изотропной линейно-упругой кусочно-однородной среды имеет вид.

аи=Л(х)931/+2м(х)еи, хеГ, где 0 = е„ = е, + е2 + е, - относительная объемная деформация или первый инвариант тензора деформации, описывающий относительное изменение объема среды; X и ц - так называемые упругие параметры Ляме, которые для неоднородного материала являются функциями координат Иногда коэффициент ц называют модулем сдвига и обозначают (?

Соотношения между упругими постоянными линейной изотропной среды имеют вид

^ Е з £у

Ц=и=-, А--,

2(1+у) (1+У)(1-2У)

здесь Е и V - модуль упругости и коэффициент Пуассона, соответственно

Для описания нелинейных эффектов в определяющих соотношениях для разных материалов конструкций сооружения используют разные теории и ма-

тематические модели, в зависимости от механического поведения материала в конкретных условиях эксплуатации Условно можно выделить две группы нелинейных моделей нелинейные модели, устанавливающие связь тензора деформаций и напряжений в области упругости, пластичности, ползучести, нелинейные модели, связанные с изменением сосшмння материала конструкции (появление трещин, раскрашивание) Жесткость в таких случаях меняется скачком и может зависеть непосредственно от нагрузки или определяться некоторыми внешними причинами

В главе создана обобщающая математическая модель механического поведения упруго-хрупких материалов (кирпичной кладки), поскольку вопросы прочности кирпичной кладки при сложном напряженном состоянии в настоящее время практически не нашли должного отражения в исследованиях Для описания свойств кирпичной кладки нами разработана математическая модель, учитывающая структурные разрушения и деформационное разупрочнение При этом учитывались такие характерные виды ее разрушения, как раскалывание и раскрашивание Сделано предположение, что материал изначально является ортотропным линейно упругим, и, повреждаясь путем растрескивания, остается ортотропным, а также, что трещины образуются в плоскостях, направление нормалей к которым совпадает с направлением действия 1-го главного напряжения.

Опираясь на результаты обследования большого числа зданий и натурные эксперименты, принята гипотеза, что трещины в кирпичной кладке возникают только в плоскостях, ортогональных глобальной декартовой системе координат (ДСК), так что оси ортотропии свойств совпадают с ДСК Используя понятие о потенциальной энергии деформации и закон сохранения энергии, показано, что тензор упругости является симметричным, поэтому число элементов тензора упругости уменьшается от 36 до 21. Для ортотропного материала, имеющего три взаимно перпендикулярных плоскости симметрии, число независимых коэффициентов Сда в (2) равно 9 и зависимость между

компонентами тензоров напряжения и деформации в неповрежденном материале можно записать в виде*

11^11 122^22 133£33 >

<Т22 =Сц22£11+ С2212£22 + ^2233^33'

°33 = 133^11 +^2233^22 +^3333£33' .

сг12=2с,п 2е12, сг13-2С1313£13, <т23 =2С2323£23.

Используя понятия о модулях упругости и коэффициентах Пуассона упругие коэффициенты можно записать

ВДа,>=Е

Схт-=1/хЕх (Ь^эг), С1Ш =У%Е2( 1-^3,),

Сзззз =УХЕз(1-^2У21), Стг=УхЕ,(у21+У31к23), Сцз^^^^Л+^м). С2233 =// £2("32+^311'|2)}- (4)

Опираясь на результаты экспериментов кирпичной кладки и составляющих ее компонентов, свойства упруго-хрупких материалов о учетом структурного разрушения (накопления повреждений) представлены в виде идеализированной диаграммы деформирования при одноосном сжатии вдоль любого из направлений (рис 2) Здесь Сттр - напряжение образования трещины при одноосном сжатии, ср -е^ Е коэффициент релаксации напряжений по-

Рис 2 Диаграмма деформирования еле образовании трещины

упруго-хрупкого материала. В работе рассмотрены разные виды

повреждений для бесконечно малого элемента среды, и определено, как это отразится на коэффициентах Ст Раскрашивание материала определено как изменение структурной целостности материала, эквивалентное полной потере жесткости при одноосном, двухосном, или трехосном сжатии, при этом соответствующие Си -> 0.

Растрескивание материала или появление «трещины» в плоскости, перпендикулярной одной из координатных осей х, приводит к падению жесткости материала в данном направлении Под «трещиной» понимается образование в бесконечно малом элементе среды зоны со сниженными механическими характеристиками в результате накопления повреждений (рис 2) Для каждой трещины (здесь и далее кавычки опущены) будем рассматривать два состояния трещина открыта или закрыта

Введем понятие переменного модуля упругости £(1Де„), зависящего от уровня деформации (рис 2) В соответствующие сдвиговые жесткости введем понижающий коэффициент (3^,, который облегчает сдвиг вдоль поверхности трещины (косвенно учитывает трение по поверхностям трещины) Знак «+» здесь указывает, что трещина открыта

/ /

\ Л1

11 /

е„ =-

Я,„(О

Рис 3 Трещина в направлении перпендикулярном ОСИ XI

°22 е2

V» е2 а22 + — ез

Е.

1 УВУ32

(е22+у3283з),

(5) о» =----(У23е22 +Е3з),

=2К°пгп>

0а =2С2зев> <*„ =2Р^13Б,3

(6)

Рассмотрено появление одной трещины в плоскости перпендикулярной оси XI (рис 3). При этом в направлении Х[ жесткость падает, и вместо упругой константы в этом направлении - вводится Е1тр(гп) Коэффициенты у,2 и характеризующие деформацию в направлениях х2 и х3 при растяжении в направлении оси х\, принимаются равными нулю Тогда выражения (3) для материала с раскрытой трещиной в плоскости, перпендикулярной оси запишется в виде (5)

Выражая напряжения через деформации и вводя понижающий коэффициент Р^ в соответствующие сдвиговые жесткости, физические уравнения для данного случая получим в виде (6) Те. коэффициенты жесткости в определяющих соотношениях (4) для материала с раскрытой трещиной в плоскости, перпендикулярной направлению имеют вид

Е-,

^пп =-^1-ф(еп)' ^1122 = Сцзз С2222 =-

1 У23У32

г =

^3333

1 ^23^32

с =

2233

ЕгУ}2

1 — V V

х 1 23 у 32

- = с„

^1212 = Ртр^П» С13В=Р,С„, Аналогично получены коэффициенты жесткости для открытой трещины в направлениях, перпендикулярных осям хг и хз соответственно Состояние раскрытия или закрытия трещины будем оценивать по знаку нормального контактного напряжения на поверхности трещины и далее обозначено знаком «+» -открытая трещина, знаком «-» - закрытая трещина Для материала с закрытой трещиной (контактные сжимающие нормальные напряжения а, < 0) в плоскости перпендикулярной направлению х\ в определяющих соотношениях корректируются только сдвиговые жесткости

°"12 сг23 =2ввев, сг13 =2Д;С|3^3

те ^1212 =3-ф^12 ^"1313 = Ртр^З ^ С2323 = ^23

Здесь понижающий коэффициент Р^, отличный от Р^, также учитывает сдвиг вдоль поверхности трещины Остальные коэффициенты жесткости равны исходным в неразрушенном состоянии

Рис 4 Трещины в направлениях перпендикулярных осям

Кроме того, возможны варианты появления двух и трех трещин в точке элемента (открытых и закрытых) в плоскостях, перпендикулярных направлениям х, (г = 1, 2, 3) Так, если кроме открытой трещины в направлении, перпендикулярном оси Х\ появляется еще и открытая трещина в направлении, перпендикулярном х2 (рис 4), физические уравнения для этого случая будут иметь вид (7)

стм =^11р(е„)811,

У

СТ|1 = ^1ч>(Ец)Е11> СТ22 = ■^'2тр(Е22)е22

ст33 = Егъп,

<7,2 =2р;с,2е12,

°23 =2р;свев,

(7)

СТ22 _ ^21р(Е22)Е22' <*зз =^(Езз)Езз»

°2з =2р;С!23еи, о» =2р;с,зЕ.з

(8)

Рис 5 Трещины в трех взаимно перпендикулярных направлениях

®и = 2р;С13е13

Аналогично получаются определяющие соотношения для двух трещин одновременно в направлениях Хг и хъ или х\ и д:3

В случае появления трещин в трех взаимно ортогональных направлениях (рис 5), физические уравнения будут иметь вид (8)

Третья глава диссертации посвящена анализу и разработке технологических способов маркшейдерско-геодезических измерений, учитывающих особенности лазерных приборов и фотоприемных устройств при контроле деформаций горнопромышленных объектов и перемещении монтируемых конструкций в пространстве Разработка технологических приемов применения лазерных устройств и приборов

В настоящее время в строительстве применяются в основном лазерные за-датчики, создающие в качестве опорного направления коллимированный пучок Лазерные системы со сканирующими излучателями используются при создании систем вертикального проектирования В них за счет сканирования пучком пространства увеличивается информационная зона, что повышает надежность установления оптической связи между передающим и приемным устройствами. Главное преобразование, которое технически легко реализуется в таких устройствах -время-код, что позволяет получать информацию непосредственно в цифровом виде Модернизированный вариант сканирующей системы задания вертикали для контроля геометрических параметров и управления различными объектами представлен на рис. 6 в виде оптико-кинематической схемы

Система состоит из передающего устройства, располагаемого в опорной точке, и устройства регистрации лазерного пучка, закрепленного на контролируемом объекте Передающее устройство содержит лазерный задатчик вертикали 1, установленный на штативе 2, который расположен на массивном основании 3 В верх-

ней части задатчика вертикали 1 находится сканирующий узел 4, осуществляющий отклонение и вращение лазерного пучка 5 вокруг опорного направления А-В

Сканирующий узел содержит вращающуюся платформу 6, установленную на подшипнике 7 Платформа 6 приводится во вращение с постоянной частотой вращения и вокруг оси А-В электродвигателем 8, закрепленным кронштейном 9 к корпусу сканирующего узла 4 Вращательное движение платформы 6 осуществляется гибким пассиком 9 и шкивом 10, закрепленным на валу 11 электродвигателя 8, который крепится к корпусу сканирующего узла кронштейном 12 Лазерный поток 5 задатчика вертикали 1 после пентапризмы 13 отражается от прямоугольной призмы 14, установленной на узле крепления 15, смещается параллельно оси А-В на величину радиуса Я При вращейии сканирующего узла 4 лазерный пучок 5 имеет траекторию кольца радиусом Я

В точке регистрации лазерного пучка расположено фотоприемное устройство (ФПУ) 16, закрепленное кронштейном 17 к контролируемому объекту 18. ФПУ электрическим разъемом 19 и кабелем 20 подключено к электронному блоку 21, выполняющему обработку поступающей информации ФПУ содержит оптические объективы и приемники лучистой энергии 1-4, расположенные вдоль осей прямоугольной системы координат ХОУ Оптические объективы имеют прямоугольную, вытянутую вдоль соответствующего направления осей X и У, форму Каждый из них вырезан из сферической линзы таким образом, что его оптическая ось расположена в геометрическом центре В фокусе каждого оптического объектива на расстоянии Б установлены приемники лучистой энергии В начале системы координат ХОУ оптические объективы соединены вместе своими углами Коллимированный лазерный луч вращается и последовательно попадает на оптические объективы Если центр фотоприемного устройства и опорное направление совпадают, то временные интервалы между моментами попадания лазерного луча на входные оптические элементы равны друг другу

При параллельном смещении ФПУ относительно опорного направления эти соотношения нарушаются, что позволяет судить о значении и направлении смещения В силу основного свойства сферической линзы любой световой поток, пришедший на вход линзы, параллельный ее оптической оси, собирается в

Рис 6 Оптико-кинематическая схема лазерной сканирующей системы задания вертикали

фокусе линзы При перемещении ФПУ и совместно с ним оптических объективов относительно опорного направления лазерный луч отклоняется в сторону фокуса, где установлен приемник лучистой энергии, который регистрирует момент времени, когда луч пересекает соответствующий оптический объектив Сигналы с приемников 2-5 подаются па вход соответствующего усилителя формирователя импульсов 6-9, находящегося в электронном блоке, выполняющего обработку поступающей информации Каждый из усилителей-формирователей вырабатывает на своем выходе короткий импульс логической 1 в момент, когда входной импульс, имеющий симметричную колоколообраз-ную форму достигает своего максимального значения

На рис 7 показаны возможные положения ФПУ относительно опорного

Текущие координаты хну проекции оси А-В на плоскость координат ХОУ легко определить по измеренным углам а и р и известному радиусу сканирования Я из следующих очевидных соотношений- х = Ясов(а/2); у=Ксо5(р/2) Если известна частота сканирования а>, которая определяется как

<и = 2яг/ = 2тг 1/7\ то можно записать £ = 2^(1/7")/,; 0 = ая2 = 2л{\/Т% С учетом этого х = /?соз(я7,/Г), у = .Ксоз(я72/Г) Таккак ~ и,, {5 ~ п^, а Т ~ Ы, где N - код, соответствующий времени периода сканирования Т, то алгоритм работы микропроцессора по расчету координат хну можно представит в виде х = Лсоз(я'«1/Лг), у = Л соб(ЯГИ2/Л^).

При известном направлении сканирования лазерного пучка в выбранной системе координат ХОУ последние два выражения позволяют определить измеряемые координаты х и у с учетом знака, что очень важно для правильного расчета координат контролируемой точки

Высокая надежность устройства обеспечивается сравнительно простой конструкцией фотоприемной части и схемы электронного блока Вытянутая форма линз позволяет получить равномерную чувствительность по всей их длине, что способствует повышению точности измерения Применение данного оптико-электронного устройства для координатных измерений в строительстве дает возможность контролировать положение различных объектов с точностью 1-2 мм на расстоянии 100 м от задатчика направления, повысить качество строительства и производительность труда геодезистов на 30-35%

направления, создаваемого лазерным за датчиком

у»

Г;

-ОЙ / , X , 1 N \

аЧ ОгО, ) .

\ с 4 \ / /У/90'-¿1

-90'- а/2

'-4 -90'+аЯ

Рис 7 Схема формирования временных интервалов

Лазерная информационно-измерительная система, основанная на использовании описанного принципа сканирования, содержит лазер 1, создающий веерообразную плоскость 2, вращающуюся с угловой скоростью и вокруг опорного направления 0\ - 0\ В плоскости координат ХОУ, перпендикулярной опорному направлению, установлена си и ем а фошнриемников 3-5, разнесенных на расстоянии а друг от друга Фотоприемники регистрируют моменты пересечения их веерообразной плоскостью 2 Специальный электронный блок выделяет три временных интервала /2 - интервалы между импульсами, вырабатываемыми фотоприемниками, Т - период сканирования веерообразной плоскости По измеренным ¿р /2, Т формируются сигналы о значениях координат х и у (рис. 8).

Создание равномерной информационной зоны позволяет сократить число чувствительных элементов для регистрации лазерного излучения как минимум до трех, что вполне достаточно для измерения смещения ФПУ относительно опорного направления Принципиальная схема задания опорного направления лазерным сканирующим излучением с равномерной информационной зоной, представлена на рис 9

В зоне действия лазерного излучения расположены три фотоприемных устройства 3, 4 и 5, закрепленных несущими конструкциями 6 в вершинах равностороннего треугольника АВС с известными сторонами а

Плоскость расположения ФПУ 3, 4 и 5 перпендикулярна линии опорного направления 0\ - 0\ Расположение фотоприемных устройств 3, 4 и 5 в вершинах равностороннего треугольника оправдано тогда, когда необходимо получить результаты измерений, близкие к равноточным по двум направлениям координат х и у, хотя возможно и другое их расположение в вершинах треугольника, отличного от равностороннего С ФПУ 3, 4 и 5 связана система координат ХОУ Начало координат О совпадает с геометрическим центром треугольника АВС В системе координат

Рис 8 Схема лазерной системы со сканирующим излучателем: 1 - лазер, 2 - веерообразная плоскость, 3,4 и 5 - фотоприемники

Рис 9 Лазерная система с равномерной информационной зоной: 1 - лазер, 2 - вращающаяся лазерная плоскость, 3,4 и 5 - фотоприемники, 6 - несущая конструкция

ХОУ ФПУ 3, 4 и 5 имеют следующие координаты з(-д/2,а/2%/з 4(0,а/л/з), 5(а/2,а/2у1з)

На рис 10 представлены геометрические соотношения задания опорного направления лазерным сканирующим излучением. За один период сканирования веерообразной лазерной плоскости 2 вокруг оси 01 -Ох ФПУ 3, 4 и 5 регистрируют по одному импульсу излучения от каждой ее половины

Таким образом, за один полный оборот плоскости 2 каждое ФПУ 3,4 и 5 вырабатывает по два импульса Пусть первый импульс будет выработан ФПУ 3 в момент пересечения его лазерной плоскостью Через время ц эта плоскость повернется на угол у, попадет на ФПУ 4 и будет зарегистрирована им. Временным, интервалам ?2 и между моментами регистрации веерообразной лазерной плоскости 2 ФПУ 4 - 5 и 5-3 соответствуют углы а и Р

Специально для строительных конструкций, зона возможного передвижения которых в горизонтальной плоскости является ограниченной некоторой областью, разработана лазерная система ав-

Рис 10 Геометрические соотпотепия задапиа опорного направления

томатизации координатных измерений

Рис Л Геометрические соотношения метода определения положения монтируемой конструкции

На рис 11 представлены геометрические соотношения метода определения планового положения конструкции в прямоугольной системе координат Устройство для реализации метода включает в себя два лазерных излучателя 1 и 2, связанных с системой координат ХОУ Излучатель 1 вырабатывает луч 3, равномерно сканирующий с угловой скоростью о, вокруг вертикальной оси с координатами (0,-а), так что создается горизонтальная сканирующая плоскость Аналогично излучатель 2 вырабатывает луч 4, который сканирует с угловой скоростью со 2 вокруг вертикальной оси, но с координатами (0, а), в результате чего также образуется сканирующая плоскость Расстояние 2а между осями сканирования лазерных лучей 3 и 4 предварительно точно из-

вестно и является постоянным базисом

На конструкции 5, координаты которой х и у подлежат определению, установлено ФПУ 6. На прямой (базис), соединяющей оси установлено неподвижное ФПУ 7 Вокруг осей осуществляется сканирование лазерных лучей 3 и 4 ФПУ 6 и 7 находятся в зоне действия лазерных лучей 3 и 4 Указанные сканирующие плоскости ориентированы таким образом друг относительно др^га, что одна плоскость является продолжением другой Плоскости сканирования совмещены В момент попадания лазерных лучей 3 и 4 на ФПУ 6 и 7 они вырабатывают электрические импульсы, подлежащие дальнейшей обработке При равномерном сканировании лазерного луча 3 он сначала регистрируется ФПУ 6, а после поворота на угол а через временной интервал - неподвижным ФПУ 7 Аналогично, лазерный луч 4 сначала регистрируется ФПУ 6, а после Поворота на угол р через временной интервал /2 - неподвижным ФПУ 7 Если известно расстояние 2а между лазерными излучателями и при постоянных скоростях сканирования £», и со2 у лазерных лучей 3 и 4 измерены временные интервалы и /2, а так же соответствующие им периоды сканирования Тх и Т2, то могут быть определены углы а и р, по которым рассчитываются координаты х и у, ФПУ 6, связанного с основанием 5, в прямоугольной системе координат ХОУ

Из геометрических соотношений, представленных на рис 11 для лазерного луча 3 можно записать у = кхх-а, где - тангенс угла наклона лазерного луча 3 к оси ОХ Для лазерного луча 4 справедливо у = к2х+а, где кг - тангенс угла наклона лазерного луча 4 к оси ОХ Из этого следует- к{х-а = к2х + а, и х = 2а/(к{-к2) После подстановок получаем у = а(кх + к2)1(к1-к2) Коэффициенты кх и к2 определяются через углы а и /? kl=tg{9(f =

kг=tg[m*-(9(?-p)) = -ctg{p) Тогда х = 2в/(с£(а) + с£О0)),

^ = + а т к а = 2л^/Т1, р = 2лф2, то.

х = 2а/[^(2ж^/Т1) + *2/2Г2)],

На рис 12 представлена структурная схема устройства для определения планового положения конструкции в прямоугольной системе координат и временная диаграмма его работы

Устройство включает в себя, два лазерных излучателя Л1 и Л2, каждый из которых состоит из лазера, оптической телескопической системы и устройства вертикальной стабилизации лазерного луча, модуляторы лазерного излучения М1 и М2, сканирующие устройства СК1 и СК2, неподвижное ФПУ Ф1, подвижное ФПУ Ф2, установленное на объекте, вычислительное устройство ВУ, производящее расчет координат объекта, низкочастотный генератор прямоугольных импульсов 1, счетный триггер 2, два триггера 3 и 4, два логических элемента 2И 5 и 6, четыре преобразователя время - код 7,8,9,10

Представленное устройство работает следующим образом Генератор 1 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой / При этом необходимо,

что бы выполнялось условие к < (/¡,/2), где £ = 3 + 5 - подбирается экспериментально, , /1 - частота вращения сканирующих узлов СК1 и СК2

Триггер 2 осуществляет коммутацию лазерного излучения посредством модуляторов М1 и М2 Так, когда выход (У триггера 2 находится в состоянии логической единицы, модулятор М2 пропускает лазерное излучение, выработанное лазером Л2, и оно поступает на сканирующий узел СК2 и разворачивается в сканирующую плоскость Поскольку выход Q этого триггера в это время находится в состоянии

логического нуля, другой мо-гис ¡4 структурная схема устройства для опре- ... „

деления положения конструкции в прямоуголь- ДУЛЯТ0Р М1 в Данный момент ной системе координат и временная диаграмма закрыт и лазерное излучение, его работы вырабатываемое лазером Л1,

на сканирующий узел СК1 не поступает. В этом случае ФПУ Ф1 и Ф2 регистрируют излучение лазера Л2

Пусть выход триггера 2 находится в состоянии логической единицы Когда излучение, вырабатываемое лазером Л2, пересекает ФПУ Ф2, на вход 5 К-Б триггера 3 поступает импульс, который устанавливает его прямой выход в состояние логической единицы. После поворота луча на угол /3 через время /2 лазерное излучение пересекает ФПУ Ф1, в результате чего на вход К триггера 3 поступает импульс, который устанавливает его прямой выход вновь в состояние логического нуля

Таким образом, на выходе триггера 3 формируется положительный импульс длительностью /2, пропорциональный времени поворота лазерного луча на угол р Через один период вращения Т лазерного луча, триггер 3 опять вырабатывает импульс длительностью /2 Так же работает нижняя часть структурной схемы устройства, управляемая инверсным выходом <2 триггера 2. Работу основных узлов структурной схемы поясняет временная диаграмма, приведенная на рис 12 Преобразователь время-код 7 ставит импульсу длительностью ¿2 в соответствие код п2, удобный для ввода в вычислительное устройство ВУ Преобразователь время-код 8 периоду следования импульсов Т ставит в соответствие код N Модуляторы М1 и М2 могут иметь различное техническое исполнение Например, возможны электрооптические затворы или модуляторы на основе электромеханических преобразователей Наиболее простой в исполнении - электромеханический модулятор, открывающий и закрывающий путь прохождения лазерного излучения на сканирующее устрой-

ство Частота вращения ^ и /2 сканирующих устройств выбирается как можно большей ФПУ Ф1 может быть выполнено по любой известной классической схеме В качестве приемного элемента ФПУ Ф2 применяются оптические элементы с круговой диаграммой направленности, что исключает необходимость ориентирования ФПУ на источники лазерного излучения

С учетом преобразования и, ~ , п2 ~ , Л^ ~ , Ы2 ~ Т2 выражения для

расчета координат х и у имеют вид х = (2я- и, /Л',) + с/^ (2/Т и2)],

На основании вышепредложенного измеряются временные интервалы между ними, определяются превышения и вычисляются расстояния В точке установки излучателя расположен ФПУ. Излучатель содержит лазер, оптическую телескопическую систему, сканирующее устройство, цилиндрическую линзу и два измерителя временных интервалов Уголковые отражатели установлены в верхнем и нижнем концах базиса известной длины Сканирующий узел жестко связан с датчиком регистрации момента прохождения лазерной плоскостью линии горизонта

Исходя из анализа устройств лазерного излучения, систем преобразования и сканирования лазерного луча и применяемых ФПУ автором разработана многофункциональная лазерная автоматизированная система маркшейдерско-геодезического контроля деформации земной поверхности и сооружений, а также монтажа крупноблочных строительных конструкций, описание которой приводится в главе 6 Простота и надежность данной системы измерений, и возможность автоматизации на основе применения микро-ЭВМ позволяют считать ее перспективной для использования в системах нивелирования механизмов перемещения в пространстве монтируемых конструкций и контроля микродеформаций массива горных пород, зданий и промышленных сооружений

Система выполняет следующие основные операции.

- измеряет смещения контролируемых точек относительно сканирующих лазерных лучей,

- воспринимает значения входных параметров, вводимых автоматически и через клавиатуру, например, радиус сканирования К лазерного луча, размеры объектов ит п,

- подает команды на исполнительные органы в соответствии с внесенным алгоритмом управления,

- использует микро-ЭВМ как вычислительное устройство для обработки данных при вы-

Коитроллер с дисководом

Рис 13 Функциональная схема микропроцессорной системы

полнении различных расчетов

Автором разработана многофункциональная автоматизированная система маркшейдерско-геодезического контроля деформации земной поверхности и сооружений, а также монтажа крупноблочных горнопромышленных объектов и строительных конструкций, основанная на анализе данных у/стпонс7в лазепно-го излучения, преобразования данных сканирования лазерным лучом, фотоприемных устройств и факторов, на них влияющих Простота и надежность данной системы измерений, возможность автоматизации на основе применения микро-ЭВМ позволяют считать ее перспективной для контроля микродеформаций массива горных пород, зданий и горнопромышленных сооружений, а также в системах нивелирования механизмов при перемещении в пространстве монтируемых конструкций

Информационно-измерительная система позволяет автоматизировать процесс маркшейдерско-геодезических работ по установке крупноблочных конструкций в проектное положение, обеспечивая повышение производительности труда, качества маркшейдерско-геодезических и строительно-монтажных работ, сокращение сроков и снижение психофизических нагрузок на операторов

Данная система применима для ряда отраслей горной промышленности, где проводится контроль положения различных объектов и сооружений при монтаже и эксплуатации Например, при строительство нефте- и газопроводов, ликвидация последствий аварий и чрезвычайных ситуаций, а также для решения задач монтажа при дефиците трудовых и технических ресурсов, особенно в экстремальных ситуациях

В четвертой главе разработаны технические устройства, способы корректировки, исполнения и фиксации объектов при маркшейдерско-геодезичес-ком контроле координат их положения или установке, а также методов анализа расчета абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и учета их при управлении процессом производства работ с применением лазерных устройств

Для монтажа объектов обосновано применение гидравлических исполнительных устройств, поскольку они компактны, легко монтируются и обеспечиваются системой автоматизированного управления процессом производства работ с применением лазерных устройств

Система автоматизации, снабженная устройствами контроля положения осей и плоскостей объекта, с помощью лазерных устройств легко позволяет учитывать перераспределения различных видов нагрузок на точки опоры (закрепления), регулируя при этом с заданной точностью отклонения от базовых координат Установлено, что большое влияние на работу объекта регулирования оказывают ветровые нагрузки, вибрации, неравномерность нагрузки, флуктуация сил, просадка стержней и домкратов и тд Анализ влияния возмущающих факторов на перемещение объектов позволил сделать вывод о необходимости автоматизации процессов горизонтирования, т к. выполнение связанных с этим операций обычными приемами требует больших затрат времени Наличие ограничений на регулирующие величины приводит к увеличению времени, необходимого для коррекции отклонений центра объекта, поэтому для правильного

управления следует учитывать влияние возмущающих факторов, что при ручном управлении затруднительно

Данную проблему успешно решает предложенная система автоматизации, основным управляющим фактором для которой является величина сигнала с фотодетектора (ФПУ) Система позволяет корректировать не только уровни расположения объекта, но и изменять курсовой угол их движения за счет автоматического наклона плоскости рабочего поля в сторону возникающего отклонения Для построения такой автоматизированной системы исследовались

статические и динамические Рис 14 Структурная схема системы управления особенноста средста перемещения, их функциональные характеристики, как параметры в системе управления При составлении математической модели функционирования работы системы учтены свойства объекта, параметры всех звеньев технических устройств и их функциональные характеристики Структурная схема модели представлена на рис. 14 и 15 Она состоит из двух блоков структурной схемы системы управления и структурной схемы объекта и технических устройств

I р " •/-(и

К

Х-Ф- Сг, р

у

И

Л р'-~р>

£

Рис 15 Структурная схема объекта и технических устройств

Составлены дифференциальные уравнения звеньев технических устройств по отдельности и система дифференциальных уравнений технического устройства

в целом, а также система дифференциальных уравнений поведения объекта на основе уравнения Лагранжа второго рода Эти дифференциальные уравнения сведены в единую глобальную систему дифференциальных уравнений, все параметры которой взаимодействуют с соответствующими параметрами системы управления Это взаимодействие учтено при разработке структурных схем общей математической модели, представленной на рис 14 и 15

Для решения поставленной задачи были использованы стандартные алгоритмы и программы анализа и синтеза всех факторов и воздействий

Объекту задавались по отдельности и в различных комбинациях смещения с различными скоростями вдоль осей и повороты вокруг их При этом исследовались реакции всех элементов технических устройств и элементов системы управления Результаты этих исследований были использованы для отработки технологического процесса монтажа строительных объектов с заданной точностью

В качестве примера на рис 16 и 17 показаны траектории движения объекта по осям X и У при наличии сигнала от лазерного ФПУ (при наличии обратных связей) и без него. Видно, что при наличии обратной связи траектория движения объекта более оптимальна

о

0,5

V'0

11,5

I 2,0

* 2,5 3,0 мм О

\ 1 Дх

V V1

2 \\

ЬГ1

30 25 20 15 10 5 0

дх

0,5

1,0 1,52,02,5 3,03,5 С

0

0,5

V'0

11,5 I 2,0

2,5 3,0 им 0

\ — 1 V

\

\\ V1

2 \

мм

30 25 20 15 10 5 0

А у

0,5

1,0 1,52,02,5 3,0 С

Рис 16 Траектория движения конструкции вдоль оси ОХ: 1 - с ФПУ (при наличии обратных связей), 2 - без ФПУ

Рис 17 Траектория движения конструкции вдоль оси ОУ: 1-е ФПУ (при наличии обратных связей), 2 - без ФПУ

В системе управление перемещением конструкции осуществляется по величине сигнала, исходящего из ФПУ и зависящего от воздействия луча лазера на него Кроме того, в зависимости от величины этого сигнала вносится коррекция в исполнительные технические устройства для изменения траекторий объекта

Пятая глава посвящена разработке схем, технических решений, технологических приемов и алгоритмов автоматизированного управления объектами и процессами, а также экспериментальным исследованиям для получения данных по оценке и сопоставлению теоретических расчетов, результатов экспериментов по параметрам маркшейдерско-геодезических координат и факторам, на них влияющим при производстве горнопромышленных работ

Один из основных видов строительства - возведение промышленных объектов из железобетона Строительство таких объектов в большинстве случаев ведется при помощи монтируемых крупноблочных конструкций и элементов заводского изготовления Важным этапом технологического процесса является перемещение конструкций в новое положение и их центровка

В соответствии с приведенными в работе рекомендациями по созданию САУ, предлагается система автоматической центровки конструкций На рис 18 показана функциональная схема системы

Вертикальная ось задается лазерным задатчиком вертикали 1 Отклонение центра от оси луча регистрируется фотоизмсрктслькым устройством 2, которое выдает пропорциональные отклонениям по осям ОХ и ОУ сигналы £/х и £/у, на вычислительное устройство 3 Последнее формирует сигналы управления Л/, -11л для корректировки конструкции в радиальном направлении в соответствии с выражением ¡У, = ки С/х + к2, {Уу + , где к,, и к21 - постоянные коэффициенты, определяемые угловым расположением регулируемых точек конструкции, С/к -напряжение, пропорциональное значению изменения радиуса конструкции.

I

JL

I

J!

6-i 1

5-л

6-п

Рис 18 Функциональная схема системы автоматической центровки монтируемых конструкций

Эти сигналы подаются через блоки управления 4 на привод механизмов радиального перемещения 5 Отработка требуемого значения передвижения подвесок контролируется датчиками перемещения 6, в результате механизмы радиального перемещения устанавливают конструкцию 7 в заданное положение и обеспечивают требуемый радиус

Особенность системы - процесс центровки начинается при R п >R 3, а отработка R з всегда выполняется с учетом возмущающих воздействий. Работа системы носит дискретный характер Блоки управления, получающие задающие сигналы с вычислительного устройства, образуют совместно с механизмами радиального перемещения исполнительную следящую систему для их отработки Контроль положения конструкции осуществляется на базе использования лазерного задатчика вертикали JI3B-250M с внутренней модуляцией излучения

Важным элементом системы автоматического контроля служит измерительное ФПУ, обеспечивающее точность определения положения энергетического центра лазерного луча в диапазоне измерения отклонений ФПУ, составляющее 200 250 мм Допустимая погрешность измерения положения лазерного пятна в рабочем диапазоне составляет 2. .5 мм

При проведении экспериментальных исследований использовалось измерительное ФПУ с двухкоординатной следящей системой В нем чувствительным элементом служит фотодетектор, реагирующий на смещения энергетического центра луча и выдающий сигналы в двухкоординатную следящую систему. Последняя обеспечивает непрерывный вывод фотодетектора на лазерный луч до совпадения осей Структурная схема приемного устройства приведена на рис 19 Чувствительным элементом служит фотодетектор, который обеспечивает прием всего лазерного излучения Его наиболее ответственным узлом является оптическая светоделительная пирамида (рис. 19 а), разделяющая принимаемое излучение на четыре части Ф1; Ф2, Ф3 и Ф4 Соотношение между световыми потоками

по квадрантам определяется положением энергетического центра лазерного луча относительно оси фотодетектора. Световые потоки Ф, - Ф4 собираются линзами на чувствительные площадки фотодиодов Ф1Л - ФБ4

Проведенный анализ, а также экспериментальные исследования на строительных площадках показали, что при высоте возводимых сооружений до 100 м

шлять 20 30 мм

Формирование сигналов для управления исполнительными двигателями по каналам X и У выполняется на суммирующих усилителях в соответствии с выражениями

'х = (гФ1 +гф2)~(г<М +гФ4)> где , ?ф2, ^ФЗ , 2ф4

токи фотодиодов ФБХ,. ФВХ2, ФБУ,, ФБУ2, воспринимающих излучение, попадающее соответственно в 1-й, 2-й, 3-й и 4-й квадранты приемной оптики Скорость вращения двигателей пдв, при малых смещениях фотодетектора относительно энергетического центра излучения пропорциональна значению смещения, а при больших отклонениях она соответствует номинальной (рис 19 6)

Синтез параметров следящей системы измерительного ФПУ выполнен для линейного 1 участка скоростной характеристики (режим малых отклонений) Критерием оптимальности служит минимум ошибки регулирования, выраженный в виде.

7 = ][Х2(Г) + У2(<)]<1Г

о

Измерение положения фотодетектора осуществляется с погрешностью 0,5 1,0%

Информация об отклонениях центра конструкции от заданного положения с фотоизмерителя подается на вход блока корректировки центра САУ процессом центровки На этот же блок по команде с пульта управления поступает сигнал с блока задания радиуса возводимого объекта (рис 20) Механизмы радиального перемещения, приводимые в ход электрическими двигателями, снабжены индуктивными датчиками перемещения, располагаемыми ради-ально Сигналы индуктивных датчиков сравниваются с задающими воздейст-

диаметр входного отверстия фотодетектора должен cocí

Каретка шухюорди нагаая

о

ФШ

Фото-детек тор ®D2

®D3

ФМ

Избирательные усилители

Канал 1

Канал 2

Канал 3

Канал 4

Сумматор

Усилитель мощности

к.

Сумматор

Усилитель мощности

Преобразователь

Ux (Ю2 г

©-

Преобразователь

' ФЭЗС

Рис 19 Структурная схема фотоприемного измерительного устройства

Магнитная

станция

ГС

Пучьт управления

Плата управлением приводом

У/////У

®с

Блок корректировки центра

1

Блок задания радиуса

У////////А

виями, формируемыми блоком корректировки центра При появлении рассогласования сигналы поступают на тиристорные платы управления приводами Эти платы через магнитную станцию осуществляют управление двигателями, обеспечивающими через редуктор и винт движение конструкции, преодолевая возмущающие воздействия до исчезновения рассогласования между истинным положением объекта и заданным

В главе дана оценка погрешностей технических средств автоматизации В общем случае средства автоматического контроля и управления должны обладать точностью, позволяющей обеспечить в процессе возведения зданий и сооружений отклонения от вертикали, не превышающие допустимых значений 20. 100 мм (ГОСТ 21779-82 и ГОСТ 21778-81)

Проведены исследования метрологических параметров используемых технических средств По их значениям путем суммирования оценено значение результирующей погрешности В общем случае все составляющие погрешности рассматривались как случайные величины со своими законами распределения, а погрешность определялась путем установления среднеквадратических значений составляющих и их суммирования

Точность лазерной информационно-измерительной системы контроля составляющих невертикальности зависит от погрешности задания вертикальных осей лазерными приборами На точность задания вертикальных световых линий при помощи лазерных центриров влияют следующие погрешности- центрирования лазерного прибора тц, приведение луча в вертикальное и горизонтальное положение тВ(у) за счет нестабильности оси диаграммы направленности лазерного луча тиок и флуктуаций направления распространения лазерного луча в турбулентной атмосфере тАТ Учитывая их некоррелированность, результирующую среднеквадратическую ошибку (СКО) задания вертикальной оси лазером можно записать в виде

Механизм радиального перемещения

ЛЗ 81

//77//////////////////, Рис 20 Схема САУ процессом центровки перемещаемых конструкции

Погрешность приведения луча лазера в горизонтальное положение тг, а центрира в вертикальное положение та обусловлена технологическими допусками на изготовление, ошибками юстировки и ценой деления установочных

цилиндрических уровней СКО, обусловленная допусками на изготовление, сборку и юстировку прибора, составляет

т10 ^НМОЧД^ + Г Ю-2)/р\ где Д с - угол наклона оси прибора за счет допусков на изготовление и сборку деталей и узлов, т - цена делений установочных уровней, р - 206265, Н - расстояние от лазерного прибора до точки отсчета

Для лазерных центриров средней точности Д6 не превышает 2 , а в технических приборах пониженной точности - 3"

Погрешность установки луча в вертикальное положение определяется ценой деления г" установочных цилиндрических уровней

/иу =0,15тН 10'3/р = 0,7272 1Г3 г Н. Инструментальная СКО приведения лазерного луча в вертикальное положение

= + =Н-10^ + 3,25 \02-т2/р На основании проведенных вычислений, с учетом погрешности центрирования прибора установлено, что для возведения монолитных строений высотой до 40 м необходимы лазерные центриры с ценой деления установочных уровней 20", а для возведения строений до 100 м - с ценой деления 5

Результаты анализа экспериментальных данных показали- при вычислении погрешности задания вертикальной оси лазерным центриром СКО оси диаграммы направленности луча следует брать равной 1,5 . С учетом этого СКО за счет нестабильности оси диаграммы направленности лазерного луча ток ~Рок н Ю3//? = 0,73Н Ю-2, мм При высоте возводимого объекта в 100 м СКО за счет угловой нестабильности лазеров не превышает 0,75 мм

При прохождении луча вблизи стен возводимого сооружения зависимость ошибки за счет влияния турбулентности в функции высоты имеет сложный характер При высоте возводимых сооружений до 100 м можно принять линейный закон изменения погрешности тАТ. Исходя из опыта эксплуатации лазерных центриров, СКО задания вертикальной оси за счет влияния атмосферы выражается в виде пгАГ = <5, Н 103/р, где - коэффициент флуктуаций углового отклонения луча, равный 1,0 1,2"

Результирующая СКО отвесного проектирования лазерными задатчиками с учетом рассмотренных составляющих равна1

/«лз=7(н2-106/р2)-(Д2б+^к+3,25 Ю-2 + + <

На точность установления положения контролируемых точек конструкции существенное влияние оказывают также погрешности следящего ФПУ, они определяются ошибками фотодетектора, следящей системы и измерительных преобразователей перемещений Результирующая СКО следящего ФПУ равна

где тФО — погрешность измерительного устройства, тсл - погрешность следящей системы, тт - погрешность измерительного преобразователя перемещений по выходу, ту - погрешность установки (центрирования) ФПУ.

Наибольшую сложность представляет определение погрешности фотодетектора При работе фотоизмерителя имеют место систематические и случайные погрешности Аддитивные погрешности фотоизмерителя обусловлены неодинаковой чувствительностью оптических каналов, неравномерностью загрязнения поверхности входного стекла, не идентичностью интегральной чувствительности приемных фотодиодов и неравномерностью коэффициентов усиления избирательных усилителей, а мультипликативные - изменением диаметра лазерного луча в зоне приема и мощности излучения

Для определения погрешности за счет неравномерности загрязнения входной оптики фотодетектора мы воспользовались интегральной характеристикой мощности принимаемого излучения Распределение освещенности излучения в сечении одномодового лазерного луча описывается нормальным законом

где х, у - текущие координаты, Фл - световой поток лазерного излучения, принимаемый фотодетектором, <1л - диаметр луча на входе фотодетектора, а - параметр распределения

Взяв двойной интеграл этого выражения, получили интегральную характеристику энергии лазерного луча

Для нормирования значений уравнений (9) и (10) необходимо определить дисперсию сг2 На основании свойств нормального закона распределения при значении надежности а=0,997 величину а можно выразить через диаметр принимаемого излученияввиде сг=0,16 7 с!, мм

На интегральной кривой Ф(0,х), учитывая симметричность энергетической характеристики лазерного луча, проводим параллельно оси абсцисс две горизонтальные линии, отстоящие на 3% ниже и выше 50%-ой отметки мощности излучения Зона между этими линиями соответствует 6%-му изменению мощности излучения за счет неравномерности загрязнения Величина Ах, соответствующая точкам пересечения проведенных прямых с интегральной кривой, дает ошибку определения положения фотодетектора из-за неравномерности загрязнения приемной оптики Определенною таким образом ошибку, вносимую загрязнением оптики, необходимо скорректировать с учетом измерения диаметра лазерного луча в зоне приема

(ЯГС7£1Л)'

(9)

(10)

На рис 21 приведены интегральные кривые мощности излучения для различных диаметров луча На их основе построена зависимость изменения величины ошибки от диаметра луча (рис 21а) Как видно из графика, она носит линейный характер Математически на величину погрешности Зх и /у оказывает влияние неравенство коэффициентов усиления избирательных усилителей

к,, к2, к3, к4,что приводит к

2 3 4 5 Рис 21 Интегральные характеристики Ф( 0, х) лазерного излучения в зоне приема, Ах -ошибка определения положения фотодетектора из-за неравномерности загрязнения приемной оптики усилению погрешности измерения т2 Учитывая идентичность схемного решения каналов по X и У, оценку величины ошибки т2 проведем на примере канала X Для этого запишем величину тока на выходе сумматора канала X

Лс^.+^М-'э+Л) (Н)

Выразив значения токов У, через световые потоки Ф,:

уравнение (11) запишется в виде.

•1х = (кУ1 Ф, +ку2 5ф2 Ф2) - (к„ ^

Ф3 +кУ45ф4

где Зф, - интегральные чувствительности фотодиодов, к¥, - коэффициенты

усиления избирательных усилителей фотодетектора

Учитывая независимое влияние на точность работы ФПУ составляющих светового потока Ф,, коэффициентов усиления к, и интегральных чувстви-тельностей фотодиодов , для определения погрешности т2 примем равенство световых потоков Ф, =Ф2 =Ф3 =Ф4

Тогда погрешность измерения за счет неравенства коэффициентов усиления и интегральной чувствительности фотодиодов получается из уравнения

АУх=Ф0(к>0А5'+5'ф0Ак), где Ф0 - полный световой поток лазерного луча, поступающий на фотодетектор; к^,0> Дк - нормированный коэффициент усиления избирательных усилителей и его допустимое отклонение, Д5 - нормированная интегральная чувствительность фотодиодов и ее допустимое отклонение.

Для компенсации величины Д/х или А ./у следящее устройство осуществляет смещение фотодетектора относительно энергетической оси лазерного луча, обеспечивающее изменение световых потоков на величину.

1

а л, с

_Фо

Д5 Ак

Разбаланс световых потоков на величину ДФ приводит к ошибке измерения, равной

Как видно из уравнения (12), для уменьшения погрешности необходимо уменьшать диаметр лазерного луча в зоне фотоприемного устройства.

Оценка качества работы следящей системы определяется величиной статистической ошибки регулирования тсл Без учета ошибки чувствительного элемента статическая ошибка следящих устройств подобного рода составляет десятые доли миллиметра Однако, учитывая, что на качество следящей системы оказывают влияние помехи, вызванные флуктуациями лазерного луча, ошибку слежения необходимо представить в видее(/)=£СТ(()+£ф(/), где £ст -статическая ошибка, £ф - флуктуационная ошибка

Анализ флуктуационных помех показывает, что для исключения колебаний следящей системы следует иметь зону нечувствительности в пределах 1 мм, что значительно больше статической ошибки £ст(г) С учетом изложенного ошибку следящей системы тсц можно выразить таким образом тсл =(Д+СТР), где А - порог чувствительности следящей системы, определяемый флуктуационными помехами; СТР - составляющая ошибки, вызванная трением и люфтами механических частей системы

Погрешность преобразователей для измерения перемещений определяется их видом. При использовании потенциометрических датчиков, обладающих аддитивной погрешностью с равномерным распределением, погрешность измерения перемещений выразится в виде тт = ег£и/100, где сг - основная погрешность преобразователя, диапазон измерения линейных перемещений, мм.

Требуемый диапазон измерения перемещения фотодетектора определяется значениями допустимых отклонений скользящей конструкции Учитывая, что при автоматизации процесса возведения монолитных сооружений в строительных конструкциях величина отклонений при самых жестких требованиях не должна превыщать 20 мм, ошибка измерения перемещений при использовании измерительных преобразователей класса точности 1,0 будет составлять 0,4 мм Это значительно ниже других видов ошибок Точность установки и центрирования ФПУ зависит от конструктивного решения и обычно составляет 0,5 .1,0 мм Проведенный анализ составляющих погрешности следящего ФПУ позволяет оценить величину минимальной СКО

СКО фотодетектора будет равна

(12)

Для полной оценки погрешностей определения составляющих невертикальности подъема автоматической системы контроля дополнительно оценены погрешности, вносимые в результаты измерений алгоритмом расчета

На основании анализа составляющих погрешностей средств контроля и управления строительными конструкциями сделан вывод, что полная ошибка корректировки положения конструкции при помощи автоматических систем управления, построенных по предложенному нами принципу лежит в пределах 2,3 4,0 мм На базе нормального закона распределения ошибок измерений максимальные значения погрешности корректировки положения конструкции будут лежать в пределах 4,6 19 мм, что меньше допустимого отклонения для возводимых зданий и сооружений

Шестая глава посвящен разработке схем и методов расчета системы автоматизированного контроля состояния и положения реперных точек исследуемых объектов с использованием лазерных устройств и подбору приборного обеспечения, а также применению разработанных технических решений, технологических процессов, алгоритмов для определения геодезических координат и микродеформаций в различных плоскостях с учетом факторов, на них влияющих на объектах горнопромышленного комплекса

В основу способа автоматизированной системы наблюдений микродеформаций сооружений положено изменение силы фототока в зависимости от площади засветки фотоприемного устройства (ФПУ)

При фотоэлектрической индикации используются ФПУ различных типов Простым ФПУ является фотоэлемент, который перемещается вдоль рейки, установленной вертикально или горизонтально В момент прохождения фотоэлемента через световое пятно, образуемое лучом лазера, на выходе фотоэлемента с помощью индикаторного устройства фиксируется сила фототока, пропорциональная площади засветки фотоэлемента Одновременно фиксирует положение фотоэлемента на рейке, т е берется отсчет Точность регистрации положения светового пятна фотоприемником составляет 1 2 мм на 100 м График зависимости силы фототока от площади засветки фотоэлемента приведен на рис 22.

Следящее ФПУ другого типа выполнено в виде двух фотоэлементов, автоматически следящих за центром светового пучка и фиксирующих его положение При этом фотоприемники имеют одинаковую освещенность Такое устройство имеет точность в 0,5 0,8 мм на 100 м

ФПУ с четырьмя фотоэлементами (квадрант-детекторами) позволяет сосредоточить положение лазерного луча по двум осям X и У с точностью до 0,3 . 0,5 мм В квадрант-детекторе фотоэлементы смонтированы в четырех секторах круга Совмещение центра симметрии квадрант-детектора с осью светового пучка производится стрелочным

, ткА 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,!

0

/

/

/

V

у

у г

25

50

75

100

5, %

Рис 22 Изменение величины фототока ^ от площади засни ки фотодиода б-

индикатором, который выдает информацию об освещенности, соответствующей паре фотоэлементов, т е сигнал не формируется при попадании лазерного пучка в центр промежутка между фотоэлементами на выходе устройства Смещение оси лазерного пучка из зоны чувствительности вызывает разбалансиров-ку электрической схемы, в результате вырабатывается сигнал соответствующей полярности Такие фотоэлектрические устройства относятся к полярным Они позволяют в значительной степени исключить влияние колебаний лазерного луча, вызываемых пульсациями показателя преломления атмосферы Это достигается осреднением измерений за интервал времени 5 сек и более В данном случае влияние короткопериодических колебаний пучка на результаты измерений практически исключаются (составляет 0,1 0,3")

Рассмотрим конструкцию ФПУ, используемого в разработанном способе контроля микродеформаций ФПУ формируется путем набора из отдельных фоточувствительных элементов (иногда из готовых одноэлементных фотоприемников) или выделением фоточувствительных площадок на единой подложке методами фотолитографии Между каждым элементом существует полная электрическая развязка, имеющая самостоятельный канал обработки сигнала Фотоэлементы (фотодиоды) по отношению друг к другу смещены на половину приемной зоны - Ь см под углом наклона - а, что обеспечивает перекрытие принимаемого излучения и исключает зазоры между фотодиодами, работающими в режиме генерации, а это дает возможность упрощения конструкции приемной части

Создание нового метода измерения смещения точек в вертикальной и горизонтальной плоскости вызвано необходимостью

- постоянного контроля деформаций горных пород и сооружений для определенного вида промышленных строений,

- полной автоматизации процесса контроля смещений, повышения точности и снижения времени измерений,

- повышения безопасности измерительных работ, исходя из специфики измерений, возможности исключения пребывания человека в зоне съема информации Объекты для такого вида контроля подземные выработки, отвалы и борта карьеров, высотные сооружения, отдельные элементы конструкций атомных электростанций, ускорители

При разработке подземных выработок, где после образования пустот при подземной выемке полезных ископаемых происходит потеря устойчивости пород, приводящая к сдвижению горных массивов и земной поверхности, разрушению эксплуатируемых сооружений, поэтому требования по контролю сдвижения очень высоки

Предложен способ автоматизированной системы наблюдений микродеформаций строительных конструкций сооружений, в основу которого положено применение лазерных устройств, реагирующих на изменение интенсивности засветки ФПУ лазерным лучом ФПУ формируется путем набора из отдельных фоточувствительных элементов (иногда из готовых одноэлементных фотоприемников) или выделения фоточувствительных площадок на единой подложке методами фотолитографии Между каждым элементом существует полная электрическая развязка, имеющая самостоятельный канал обработки сигнала Фотоэлемен-

ты (фотодиоды) по отношению друг к другу смещены на половину приемной зоны - L см, под углом наклона - а, что обеспечивает перекрытие принимаемого излучения и исключает зазоры между фотодиодами, работающими в режиме генерации, а это дает возможность упрощения конструкции приемной части

Создание новой системы измерения смещения точек в вертикальной, i ори-зонтальной и продольной плоскостях вызвано необходимостью постоянного контроля деформаций элементов сооружений, полной автоматизации процесса контроля смещений, увеличение точности и снижения времени измерений, повышения безопасности измерительных работ, исходя из специфики измерений, возможности исключения пребывания человека в зоне съема информации

Для определения участков оснований фундамента, на которых начинают образовываться сосредоточенные деформации в виде трещин, ступеней и уступов с невеликими и визуально не прослеживающимися размерами, вычисления деформаций производятся при различных расстояниях между реперами.

По представленным материалам наблюдений по каждому из реперов следует вычислять tj - оседания, i - наклоны, К - кривизну, R - радиус кривизны, е -горизонтальные деформации земной поверхности.

Вт ~£i)h {h +h)/h, =*> (h +*,)-«. h/h '

h={h+h)h {h+h)!h > vo=z2 ('• ЧН A ; K={h-hm+h)ih> 1Ф(Уыь+1,)-'Л/1г,

где Bm, hc, hy - вероятные ширина трещин, высота ступеней и уступов, которые образовались на наблюдаемом участке земной поверхности, 4(с), /ф(у) - фактические горизонтальные деформации и наклоны кривой мульды сдвижения на участках между трещинами (8ф), ступенями Оф(с)) и уступами & и ii - горизонтальные деформации и наклоны, полученные в результате измерений при расстоянии между реперами , Ег и г2 -горизонтальные деформации и наклоны, вычисленные в результате измерений при расстоянии между реперами /, +/2 (рис. 23)

На интервалах, где величины Вт, hc или hy получаются больше 2 см, а значения и /ф(С) существенно (в 2-3 раза) меньше измеренных наклонов или гф(у)

больше измеренных наклонов на интервале 11 (или имеет противоположный измеренному знак), следует ожидать образования сосредоточенных деформаций С целью установления местоположения деформаций на интервале /1 закладывают-

Рис 23 Виды сосредоточенных деформаций земпой поверхности а) 1 - ступени, б) 2 - уступы, в) 3 - трещины ч - оседание, /- наклон; е - горизонтальная дсформа-цчя, I - интервал

ся дополнительные реперы, с расстоянием между ними /1/4, /1/3 или /1/2, на которых проводятся частотные наблюдения. На основании этих наблюдений по той же методике определяется концентрация деформаций на более коротких интервалах, которые при необходимости делятся потом еще на более короткие.

Наблюдения за основаниями фундаментов, Сооружениями, коммуникациями, попадающими в зону влияния массива земных и горных пород и подземных сооружений, должны проводиться по программе, отвечающей требованиям нормативных документов в целях: определения абсолютных и относительных величин деформаций и сравнения их с расчетными и допустимыми значениями, выявления причин возникновения и степени опасности деформаций для нормальной эксплуатации объектов, принятия своевременных мер по борьбе с возникающими деформациями или устранению их последствий, уточнения расчетных данных физико-механических характеристик грунтов, уточнения методов расчета и установления допустимых и предельных величин деформаций для различных типов зданий, сооружений и коммуникаций, установления эффективности принимаемых профилактических и защитных мер и уточнения закономерностей процесса сдвижения земных и горных пород оснований фундаментов и зависимостей его параметров от основных влияющих факторов.

При наблюдении за основаниями фундаментов строительных объектов следует определять неравномерность оседаний оснований фундаментов, фиксировать трещины и другие положения элементов конструкций, надежность узлов их опмрания, наличие необходимых зазоров в швах и шарнирных опорах и т.п.

В главе выявлены особенности средств контроля с применением лазерных устройств. Предлагаемый способ заключается в фиксации смещения закрепленных на исследуемом объекте реперов в горизонтальной и вертикальной плоскостях по изменению тока засветки ФПУ, закрепленного на реперах.

Световой луч, ориентированный определенным образом, является опорной линией или создает световую плоскость, относительно которой при помощи ФПУ могут выполняться необходимые маркшейдерские измерения. Конструкция ФПУ приведена на рис. 24, 25.

лазер

Рис. 24. Конструкция фотоприемного Рис. 25. Принцип измерения смещения

устройства реперов от изменения тока засветки

Сущность работы фотоприемной системы с лазерным сканированием сводится к следующему: распределение яркости объекта наблюдения фокусируется на фоточувствительную поверхность фотоприемного устройства; фотоотклик каждого элемента пропорционален засвеченной части фотодиода, т.е. определенному числу засвеченных ячеек соответствует свой ток засветки.

Путем периодического последовательного опроса каждого элемента системы и считывания содержащейся в нем информации на выходе устройства получают фототок, пропорциональный площади засветки фотодиода.

Данная система работает в реальном масштабе времени ("мгновенного" действия) и режиме накопления сигнала с полной злектричсскои развязкой отдельных фотоприемников и с внутренними электрическими связями между ними

В случае деформации базы происходит смещение ФПУ относительно луча излучения Луч лазера засвечивает разные фотодиоды. Смещение находится из треугольника A ABC

Отношение различных пар сторон прямоугольника есть тригонометрические функции острого угла A tg(А) = Al/l, где А - угол наклона фотодиодов, I - шаг смещения центров фотодиодов, А/ - величина смещения, т е деформация объекта

В зависимости от числа освещенных ячеек фотодиодов, каждая го которых имеет свой ток засветки и порог срабатывания, на выходе ФПУ получаем результирующий сигнал. Этот сигнал зависит от плотности облучения Плотность падающего лучистого потока на облучаемую поверхность Еп определяется отношением лучистого потока с!Ф, упавшего на нее и равномерно распределившегося по ней, к величине площади этой поверхности dS • Еп = d®/dS0

Следует отметить, что плотность облучения может определяться в любой точке поля излучения как отношение потока, пронизывающего с одной стороны некоторый плоский контур, к площади, ограниченной им Поэтому при повороте контура меняется поток, пронизывающий контур, следовательно, изменяется плотность облучения Ток засветки J з, есть функция от А/ J3 = / (А /)

Величина деформации А/ равна разности смещений между 1 и 2 лучем лазерного излучения А/ = /1-/2

С фотодиодов результирующий сигнал поступает на усилитель и схему обработки, затем на общее запоминающее устройство (ОЗУ) с последующим выводом всей картины деформации объекта на экран дисплея ЭВМ или графопостроитель

От характера объекта и условий контроля зависит применяемый дискретный или непрерывный режим работы системы Так, при контроле смещений уступов и бортов карьеров применим дискретный режим работы, в результате полная картина деформации зависит от интервала (шага) между реперами в горизонтальной и вертикальной плоскостях

На объектах, требующих постоянного контроля в автоматическом режиме, исключая присутствие измерителя, возможен непрерывный режим излучения В данном случае точность смещений определяется размером ячейки отдельного фотодиода, когда лазерный луч постоянно сканирует по фотоприемному устройству При работе лазерным визиром типа ЛВ-5М используется наклонный луч (рис 26)

луча лазера

Седьмая глава посвящена экспериментальным исследованиям различных объектов по определению микродеформаций и перемещений на основе использования приборов с >стройствами, излучающими лазерный луч и его регистрирующими в зависимости от отклонении.

Рис 27 Испытательный стсид автоматизированной системы контроля микродеформаций массива горных пород я сооружений: 1 - лазер ЛВ-5М; 2 - ФПУ; 3 - микроскоп; 4 -микроамперметр; 5 — осциллограф; 6 - оптико-механический компаратор

Стендовые испытания ä±»üj-матизированной системы контроля микродеформаций массива горных пород и сооружений проводились на 24-метровом оптико-механическом компараторе МГУ-ГиК рис. 27. На одном его конце установлен лазерный визир ЛВ-5М ФПУ жестко закреплено на каретке, которая находится на противоположном конце компаратора Каретка может перемещаться в горизонтальной, вертикальной и продольной плоскостях при помощи механического устройства. Положение каретки фиксируется микроскопом К Цейс (20х с ценой деления 1 мкм) Стендовые испытания включают 3 эксперимента

I - исследование изменения фототока от величины засветки ФПУ при перемещении каретки в горизонтальной плоскости (рис 28)

II - изучение изменения фототока от величины засветки ФПУ при перемещении каретки в вертикальной плоскости (рис 28)

III - исследование изменения фототока от величины засветки ФПУ при перемещении каретки вдоль компаратора в продольной плоскости (рис 28)

Сила фототока г в зависимости от перемещения фотодиода в горизонтальной и вертикальной плоскостях AI относительно лазерного луча (иными словами от величины засветки фотодиода) описывается логистической кривой насыщения г = /ф + Ушах /(1 + е°'ш), где /ф - фоновый фототок, мкА, Утах - максимальный фототок при полной засветки фотодиода, Д1 - величина перемещения фотодиода, мкм, а и b - эмпирические коэффициенты

Ь. гаА

в горизонтальной плоскости —в— в вертикальной плоскости —л— в продольной плоскости

Рис 28 Изменения тока засветки фотодиода от микро перемещений ФПУ А/* а) в горизонтальной плоскости, б) в вертикальной плоскости, в) в продольной плоскости

В частности, для фотодиода ФД-27К закономерность изменения фототока в зависимости от перемещения фотодиода в горизонтальной и вертикальной плоскостях Д1 (от площади засветки фотодиода) выражается при корреляционном отношении т| = 0,9 довольно точно логистическим уравнением 1 = и, /у /э/ (1 + е ~ - ) При оораоотке экспериментальных данных использовался способ наименьших квадратов Наибольший разброс результатов наблюдается при перемещении каретки вдоль компаратора (рис. 28-в) и составляет по фототоку + 0,06 мкА или в линейной мере (перемещение каретки) +170 мкм

Таким образом, установлена общая для фотодиодов логистическая закономерность изменения фототока от величины площади засветки фотодиода 5 % 1 = гч + JШÍУ. /(1 + еа~ьэ), где »ч - чувствительность фотодиода

При проведении эксперимента использовались лазер ЛВ-5М со стабилизацией излучения, ФПУ на базе фотодиода ФД-27К, микроамперметр М-2015 Обработка результатов экспериментов проводилась на ЭВМ

Необходимо иметь ввиду, что электрической схемой предусмотрено следующее. при перемещении каретки влево, вниз и к лазеру стрелка микроамперметра отклоняется влево (фототок отрицателен), а при перемещении каретки вправо, вверх и от лазера - вправо (фототок положителен)

Результаты эксперимента подтверждают возможность автоматизированного контроля микродеформаций в горизонтальной и вертикальной плоскостях до 3000 мкм, а в продольной плоскости до 10000 мкм

При практическом применении автоматизированной системы контроля микродеформаций сооружений можно, используя полученные графики изменения фототока при перемещении каретки, проградуировать деления микроамперметра непосредственно в линейную меру - микромиллиметрах

В работе проанализирован и обобщен отечественный и мировой опыт мониторинга деформаций земной поверхности, зданий и инженерных сооружений (мостов, плотин, башен и т д) с применением спутниковых технологий, и определены основные источники погрешностей этих измерений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1 Создана базовая математическая модель для анализа процессов деформирования и разрушения пространственной системы ЗФО при силовых и кинематических воздействиях и предложена эффективная методика построения конечно-элементной модели сооружения для проведения вычислительных экспериментов по исследованию НДС элементов конструкций с учетом нелинейного поведения материалов

2 Разработана обобщающая математическая модель механического поведения кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния, учитывающая структурные разрушения и деформационное разупрочнение материала Адекватность модели подтверждена сопоставлением с результатами натурных экспериментов Установлены такие показатели оценки безопасности кирпичных зданий, как условия появления, процесс распространения трещин в несущих стенах зданий и резерв их несущей способности

3 На примере ретроспективного анализа причин трещинообразования в несущих стенах реального кирпичного здания доказана адекватность разработанной математической модели деформирования и разрушения пространственной системы ЗФО, учитывающей процессы структурного разрушения и деформационного разупрочнения и обоснован проект мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации здания

4 Применена лазерная техника для строительно-монтажных работ, которая позволила создать референтное направления в виде ориентированной в пространстве прямой линии или плоскости (горизонтальной, вертикальной или наклонной), разработать визуальные и фотоэлектрические способы регистрации положения контролируемых точек в пространстве, изучить факторы, влияющие на деформацию и отклонение лазерного луча от заданного направления для введения соответствующих коррекций и разработать автоматизированные лазерные следящие системы с обратной связью

5 Созданы схемы, технические решения, технологические приемы и алгоритмы, объединенные в автоматизированную систему контроля и управления строительными объектами и процессами, позволяющую более точно оценивать положения реперных точек исследуемых объектов и своевременно обнаруживать признаки, предшествующие возникновению чрезвычайных и аварийных ситуаций зданий и сооружений, для принятия оперативных мер по их предупреждению при производстве строительно-монтажных работ

6 Предложены принципы экстраполяции траектории движения конструкции в зависимости от наличия возмущений, позволяющие исключить перерегулирование при управлении, что обеспечивает перемещение конструкции с минимальной кривизной траектории и способствует повышению эксплуатационных характеристик строящихся сооружений

7 Доказано, что расчетные траектории, полученные на базе аналитических зависимостей, описывающих управляемое движение, адекватны экспериментальным (расхождение не превышает 8%), что свидетельствует о справедливости математических моделей, составляющих основу устройств управления, и оценки возмущений, действующих на конструкцию при ее движении.

8 Внесен научный вклад в основы синтеза систем автоматического управления с учетом ограничений как по управляющим воздействиям, так и по фазовым координатам объекта, что является дальнейшим развитием теории управления для данного класса динамических объектов

9 Составлен алгоритм управления процессом центровки конструкций, дающий возможность преобразовывать отклонения их центра от заданной лазерной опорной оси в соответствующие сигналы двигателей механизмов радиального перемещения, обеспечивает надежное выполнение этой операции с точностью в 1 2 мм,

10 Разработаны новые методики определения микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальных плоскостях, обеспечивающих требуемую точность маркшейдерских измерений, а также оригинальные решения маркшейдерско-геодезических измерений, учитывающих особенности лазерных излучателей и фотоприемно-регистрирующих устройств, предложенных автором (АС № 1618240)

11 Предложены технические устройства и способы управления, корректировки, исполнения и фиксации объектов при геодезической оценке координат их положения или установки с использованием лазерных приборов, что позволило производить контроль положений координатных точек с точностью 100 - 3 ООО мкм

12 Осуществлен анализ и расчет абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и их учет при управлении процессом производства работ, с применением лазерных устройств и систем спутниковой навигации, обеспечивающих необходимое быстродействие, зону контроля для управления мобильными объектами различного технологического назначения,

13 Проведены экспериментальные исследования для получения данных по оценке и сопоставлению теоретических расчетов результатов экспериментов по параметрам геодезических координат и факторам, на них влияющим, при производстве строительно-монтажных работ

14 Создана совокупность теоретических положений подходов, методов, алгоритмов и программных средств моделирования процессов деформирования и разрушения строительных сооружений при исследовании их безопасности, а также синтез систем автоматического управления, являющихся дальнейшим развитием теории и практики в автоматизации процессов монтажа строительных конструкций и маркшейдерско-геодезического контроля зданий и сооружений

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ АВТОРА:

I. Монографии и учебные пособия

1 Спиридонов В П Методологические основы создания информационно-измерительных и управляющих систем для строительно-монтажных работ Екатеринбург-Ижевск Изд-во ИЭ УрО РАН, 2007 - 225с

2 Спиридонов В П, Пахомов Е М, Васильев А А Учебно-методическое пособие по повышению квалификации инженеров и техников на право ответственного производства маркшейдерских работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых Москва Изд-во МГОУ, 1994.24с.

3 Спиридонов В П , Пахомов Е М., Васильев А А Учебно-методическое пособие по маркшейдерскому делу для слушателей курсов повышения квалификации на право ответственного ведения горных подземных работ. Москва, Изд-во МГОУ, 1994 14с

4. Спиридонов В П, Пахомов Е М, Васильев А.А Учебно-методическое пособие по повышению квалификации на право ответствен ведения горных и маркшейдерских работ при открытой разработке месторождений полезных ископаемых Москва, Изд-во МГОУ, 1997 16с

5 Спиридонов В П, Исаков В И, Гутенев В В , Юнак А И и д р Экология Военная экология Учебник / Под ред В И Исакова Изд 2, перераб и доп - М -Смоленск ИД Камертон-Манджента, 2006 - 724с

6 Спиридонов В П, Денисов В.В , Гутенев В В и др Безопасность жизнедеятельности. Защита населения и территорий при чрезвычайных ситуациях

Учебное пособие. /Под ред В В Денисова - М-Ростов н/Д' Издательский центр «МарТ», 2007 - 715с

7. Спиридонов В П. Методологические основы создания информационно-измерительных и управляющих систем для строительно-монтажных работ Екатеринбург-Ижевск- Изд-во ИЭ УрО РЛК, 2007 -225с

П. Научные статьи в центральных изданиях, рекомендованных ВАК РФ

8 А с. №1618240 (СССР), МКИ G 06 К 15/14 Непрерывный газовый лазер / Спиридонов В П, Милинкис Б.М. - №4460576. Заявл 01 09 1988. Опубл в Б И 1989, №16

9 Спиридонов В П Фотоприемные устройства светодальномеров. "Маркшейдерский вестник",вып 2,М, 1994,с 60-62

10 Спиридонов В П Метод фотоприемного контроля смещений горных пород и сооружений "Маркшейдерский вестник", вып 2, М, 1994, с 69-73

11 Спиридонов В П. Перспективы совместного применения датчиков и микро-ЭВМ для маркшейдерских измерений // Маркшейдерский вестник -вып 1, 1995 -с. 18-20

12 Спиридонов В П. Способ автоматических измерений микродеформаций массивов и сооружений//Маркшейдерский вестник.-№4,1997 - С 27-28

13 Спиридонов В.П. Использование метана угольных месторождений // Энергосбережение и водоподготовка. - №1,1997. - с 19-21

14 Спиридонов В П. Деформация массива горных пород, сооружений и их контроль //Маркшейдерский вестник. -№1-2,2001. -с 37-41.

15. Гудков В.М, Спиридонов ВП Критерии устойчивости горнопромышленных сооружений и зданий //Маркшейдерскийвестник - вып 2,2004 - с 68-71

16 Спиридонов В П, Кашеварова Г Г Математическая модель для прочностного анализа пространстверной системы "здание-фундамент основание" // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий. -2007- № 24(46), с. 61-67

17 Спиридонов ВП, Бирюков ГН Мониторинг деформаций земной поверхности, зданий и сооружений спутниковыми системами //Маркшейдерия и недропользование -№1,2007 - с 46-52

18 Спиридонов ВН., Кашеварова Г Г Обоснование выбора определяющих соотношений нелинейной упругости и пластичности для замыкания краевой задачи // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий -2007-№24(46), с 83-91

19 Спиридонов В П, Кашеварова Г Г Разработка и применение моделей определяющих соотношений упруго-хрупких материалов с учетом накопления повреждений // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий -2007- № 24(46), с 67-77

ГО. Статьи в региональных журналах, сборниках научных трудов, а также материалы конференций

20 Спиридонов В П Унифицирование блоков питания для радио- и светодальномеров Тез XXXI Научно-технической конференции ВЗПИ, 1988 - с 107

21. Спиридонов ВП, Ткачева ТА. Исследования высокочувствительных ФПУ для контроля малых помещений Межотраслевая научная пр «Проблемы

повышения надежности, уровня безаварийной эксплуатации электр технических систем комплексов и оборудования горных предприятий» Москва, 1993 г

22 Спиридонов В П Разработка способа и средств повышения точности маркшейдерских наблюдений микродеформаций массива горных пород и со-

„ _ _ ____" -»Л- I f\ \ 7 1 ПП/ 1 ) f

Оружении м, lvllL/у, iyyo —с j.xj.

23 Спиридонов В П Об исследовании высокочувствительного фотоприемного устройства для контроля малых перемещений объектов в горизонтальной, вертикальной плоскостях / Межведомственная конференция // Современные проблемы информационных технологий -М МГОУ, 1996 - с 18-20

24 Спиридонов В П, Ткачева Т А О метрологических свойствах частных мостовых измерительных преобразователей на RC-цепях / Тез Российской научной L III сессии, посвященной дню радио -М РНТОРЭС, 1998 -с 15

25 Спиридонов В П Контроль деформаций массива горных пород / Тез XXXVI Научной конференции РУДН -М РУДН.2000 - с 8

26 Спиридонов ВП Маркшейдерский контроль строительства на горных предприятиях/Тез. XXXVI Научной конференции РУДН -М РУДН, 2000 -с 8

27 Спиридонов В П, Ткачева Т А и др Особенности методов стабилизации лазерного излучения в геодезических системах / Российская научная LV сессия, посвященная дню радио // Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия -М РНТОРЭС, 2000 - с 214-215

28. Спиридонов В П, Ткачева ТА и др. Информационные технологии в горном и металлургическом производстве / Российская научная LV сессия, посвященная дню радио // Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия -М РНТОРЭС,2000 -с 215-216

29 Спиридонов В П Оптико-электронная система контроля и обработки информации сдвижения горных работ // Вестник Российского университета дружбы народов М РУДН, 2000 №2 - с 67-72

30 Спиридонов ВП, Ткачева ТА и др Исследование фотоприемных систем / Шестая научно-техническая конференция // Информационные технологии в промышленности и учебном процессе - М МГОУ,2001 -с 25-26

31 Спиридонов В П Контроль деформаций массива горных пород / Научно-техническая конференция //Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт - Новосибирск НГАВТ,2002 -с 185-192.

32 Спиридонов В П Оптико-электронная система контроля и обработки информации сдвижения горных пород / Научно-техническая конференция // Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт - Новосибирск НГАВТ, 2002 - с 192-199

33 Спиридонов В П Некоторые вопросы контроля начальной (скрытой) стадии микродеформаций массива горных пород и сооружений // Горная механика, №1, Минск- Институт проблем ресурсосбережения с опытным производством, 2003 -с. 41-48

34 Спиридонов В П Мониторинг деформаций здания при усилении фундаментов//Новосибирск НГАВТ,2003-с 7.

35 Фомичев П А , Фомичева Б Н, Спиридонов В П Исследование формы дросселирующих отверстий в гидравлическом поршне виброизолирующей

опоры // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, №2, Новосибирск. НГАВТ, 2003 -с 131-143

36. Спиридонов В П, Чухлатый М.С Контроль деформаций грунтового основания здания с использованием лазера / Международная научно-техническая конференция. - Тюмень. ТГНУ, 2003. - с 122 -124

37 Спиридонов В П, Чухлатый M С. Лазерный мониторинг осадок поверхности грунтовых оснований при взаимовлиянии зданий / Международная научно-техническая конференция -Тюмень ТГНУ,2003 -с 124-127

38 Спиридонов В П О деформациях горных пород / Конференция научно-технических работников вузов и предприятий Часть 1. -Новосибирск НГАВТ, 2003 - с. 188-190

39 Спиридонов В П Приборы контроля и обработки информации сдвижения горных пород / Конференция научно-технических работников вузов и предприятий Часть 1.-Новосибирск НГАВТ, 2003. - с 190-191

40 Спиридонов В.П Деформации горных пород и сооружений, предупреждение чрезвычайных ситуаций // Горная механика, № 1-2, Минск. Институт проблем ресурсосбережения с опытным производством, 2004. - с 28-34.

41. Паниткин А С , Спиридонов В П. Варианты построения схем заземляющих устройств Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005 - с 17

42 Паниткин А.С , Спиридонов В П. Защита от действия внешних помех оборудования кабельных сетей Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005 - с. 59

43 Паниткин А С., Спиридонов В П Требования к системам заземления и электромагнитной совместимости. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005 - с 11

44 Паниткин А.С , Спиридонов В П Эффективность экранирования кабелей в ЛВС. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005.- с. 62.

45. Паниткин А.С , Спиридонов В.П, Теодорович Н.Н Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем / Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции под ред. Артюшенко В M M МГУ сервиса, 2006 - с 68-72.

46 Дмитриев В Г, Спиридонов В.П, Судьин А А. Математическое моделирование процессов нелинейного деформирования неоднородных строительных конструкций при сейсмических воздействиях Материалы XI11 Международного симпозиума «Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред» им. А Г Горшкова Ярополец, 2007, Москва,

МАИ - с 91-92

Спиридонов В.П.

СПИРИДОНОВ Валерий Петрович

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ И УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНО-МОНТАЖНЫХ РАБОТ

Автореферат

Лицензия ЛР № 020764 от 29 04 98

Подписано в печать 27 12 2007 Формат 60x84 1/16 Отпечатано на ризографе Уч -изд л 3,67 Уел печ л 2,79 Тираж 100 экз Заказ № 788/2

Издательство Института экономики УрО РАН 620014, г Екатеринбург, ул Московская - 29

Введение.

1. Состояние исследований по обеспечению автоматизации строительно-монтажных работ.

1.1. Особенности деформации массивов горных пород и их влияние на прочность и устойчивость строительных сооружений.

1.2. Анализ и обобщение влияния промышленных работ на горный массив. Оценка устойчивого функционирования сооружений.

1.3. Анализ проблемы безопасности строительных объектов.

1.4. Основные причины и формы деформирования и разрушения многоэтажных зданий.

1.5. Обоснование системного подхода к моделированию строительного объекта.Г.

1.6. Анализ существующих моделей расчета здания совместно с фундаментом и основанием.

1.7 Аналитический обзор математических моделей описания механических свойств и критериев разрушения материалов системы ЗФО.

1.7.1. Кирпичная кладка.

1.7.2. Бетон и железобетон.

1.7.3. Грунты.

1.8. Обоснование выбора метода прочностного анализа зданий и сооружений и программного комплекса для его реализации.

1.9. Обоснование состава и структуры частных задач исследования.

1.10. Методы и приборы для маркшейдерско-геодезических наблюдений за деформациями горных пород и сооружений.

1.11. Полученные результаты и выводы.

1.12. Постановка цели и задач исследований.

2. Создание базовой математической модели и ее численного аналога для прочностного анализа пространственной системы «здание-фундамент-основание», решение проблемы замыкания краевой задачи определяющими соотношениями.

2.1. Разработка базовой математической модели для прочностного анализа пространственной системы «здание-фундамент-основание»

2.2. Обоснование выбора определяющих соотношений нелинейной упругости и пластичности для замыкания краевой задачи. ^

2.2.1. Модель физически нелинейного упругого материала.

2.2.2. Модель деформационной теории пластичности.

2.2.3. Теория пластического течения в расчетах грунтового основания.

2.2.4. Модель пластического течения Друккера - Прагера.

2.3. Разработка и применение моделей определяющих соотношений упруго-хрупких материалов с учетом структурного разрушения (накопления повреждений).

2.3.1. Модель упруго-хрупкого поведения бетона (железобетона)

2.3.2. Создание обобщающей математической модели механического поведения упруго-хрупких материалов (кирпичной кладки).

2.3.3. Определение критериев открытия - закрытия трещины

2.3.4. Описание модели разрушения упруго-хрупкого материала при сложном напряженном состоянии.

2.4. Разработка алгоритмов численной реализации нелинейных краевых задач.

2.5. Полученные результаты и выводы.

3. Разработка технологических средств оценки микросмещений строительных конструкций.

3.1. Разработка технологических приемов применения лазерных устройств и приборов.

3.2. Информационно управляющее обеспечение процесса позиционирования объекта.

3.3. Полученные результаты и выводы.

4. Разработка технологических средств для управления маркшей-дерско-геодезическими работами с использованием информационно-измерительных систем на основе лазеров.

4.1. Разработка и исследование устройства корректировки положения объекта.

4.2. Учет возмущающих воздействий.

4.3. Параметры пространственно-временного положения объекта, как сигналы системы автоматического управления.

4.4. Система автоматизированного управления перемещением строительных конструкций.

4.5. Учет данных лазерных приборов в системах автоматизированного управления.

4.6. Полученные результаты и выводы.

5. Разработка системы автоматизированного управления технологическими процессами геодезических измерений.

5.1. Монтажные операции.

5.2. Экспериментальное исследования.

5.3. Оценка погрешностей технических средств автоматизации.

5.4. Полученные результаты и выводы.

6. Контроль микродеформаций горных пород, являющихся основаниями фундаментов строительных сооружений.

6.1. Контроль микродеформаций горных пород и сооружений.

6.2. Геометрические особенности деформаций горных пород и сооружений.

6.3. Особенности средств контроля с применением лазерных устройств.

6.4. Спутниковая геодезия для мониторинга напряжений и контроля деформаций.

6.5. Полученные результаты и выводы.

7. Экспериментальные исследования.

7.1. Влияние интенсивности засветки ФПУ на величину выходного сигнала.

7.2. Стендовые и промышленные испытания автоматизированной системы контроля микродеформаций массивов горных пород и сооружений.

7.3. Структурная схема сканирующей оптико-электронной системы лазерного контроля деформаций.

7.4. Описание приборов и алгоритмов формирования и обработки маркшейдерско - геодезических наблюдений.

7.5. Полученные результаты и выводы.

Актуальность темы. Промышленные сооружения, здания являются объектами длительного пользования и в процессе эксплуатации могут подвергаться разнообразным внешним воздействиям, в том числе, не предусмотренным первоначальным проектом. Это может быть реконструкция существующих зданий, пристрой или встраивание в существующую застройку новых зданий, что вызывает дополнительные усилия от новых эксплуатационных нагрузок и нередко -появление неравномерных осадок фундаментов в дополнение к тем осадкам, которые произошли с момента строительства. Неравномерные осадки могут также появиться в результате изменения физико-механических свойств грунтов, залегающих под подошвами фундаментов, причинами которого могут стать негативные геодинамические процессы (повышение или понижение уровня грунтовых вод, выход на поверхность карстовых воронок и др.), локальное увлажнение про-садочных или набухающих грунтов из-за нарушения технологического процесса при возведении зданий или правил их эксплуатации. Эти и другие воздействия I могут вызвать различные формы деформации здания, появление трещин, а в некоторых случаях приводят к разрушению здания.

Современные здания (сооружения) — это сложные многоэлементные системы, обладающие неоднородной структурой с различными прочностными и деформационными характеристиками элементов конструкций, включающие в себя кроме самого здания, также и подземную часть — фундамент и грунт, которые по отношению к зданию являются нагружающими системами и оказывают существенное воздействие на процесс разрушения. Для выявления качественных закономерностей и построения количественных зависимостей процессов деформирования и разрушения строительных объектов наиболее целесообразным, а во многих случаях — единственно возможным способом является математическое моделирование. При этом необходим учет реальной геометрической формы сооружения в рамках единой модели с фундаментом и основанием, неоднородности и нелинейного поведения строительных материалов (кирпичной кладки, железобетона, грунта) и различных комбинаций граничных условий при решении краевых задач. Это становится возможным при использовании современных численных методов и программных комплексов, реализующих их на ЭВМ.

В настоящее время здание, фундамент, грунтовое основание и другие конструктивные элементы сооружения (плиты перекрытий, колонны, несущие стены и др.) чаще всего рассматриваются отдельно друг от друга с использованием разных расчётных схем без учета взаимного влияния и определения границ применимости таких расчетных моделей. Методы решения комплексной задачи -совместного расчета здания, фундамента и деформируемого грунтового основания - разработаны в меньшей степени, хотя в настоящее время некоторые исследователи уже обращаются к методам численного моделирования сооружений с использованием ЭВМ, выделяя те или иные аспекты в своих исследованиях.

Сами объекты могут не претерпевать значительных деформаций и разрушений, сохраняя свою целостность, а вот отдельные элементы их конструкций могут иметь определенные смещения в вертикальных и горизонтальных плоскостях, которые выводят из строя отдельные узлы и элементы оборудования, приостанавливая технологический процесс. Поэтому непрерывный мониторинг состояния промышленных объектов и зданий, контроль деформаций и их прогнозирование необходимы для обеспечения безопасной эксплуатации сооружений и коммуникаций, а решение данной проблемы требует научного обобщения и проведения новых исследований.

Строительно-монтажные работы - основная составляющая часть строительного производства. Этот этап работ связан с установкой конструкций и элементов инженерных сооружений. Для их выверки и установки требуется высокоточное маркшейдерско-геодезическое обеспечение. Контролировать площадь застройки, положение объектов в пространстве, как при монтаже, так и в процессе эксплуатации можно по точкам, координаты которых должны соответствовать монтажным или эксплуатационным параметрам того или иного объекта и вноситься в автоматизированную систему контроля. В случае превышения заданных значений система должна давать информацию для принятия решения.

Несмотря на значительное разнообразие автоматизированных систем и методов наблюдений за деформацией зданий и промышленных сооружений, монтажа элементов строительных объектов различного исполнения и назначения, необходимо решение технологических вопросов по разработке информационно-измерительной системы, обеспечивающей автоматизацию управления технологическим процессом перемещения и установки строительных конструкций в процессе монтажа промышленных объектов, с последующим контролем деформаций земной поверхности и сооружений при их эксплуатации с использованием лазерных устройств, что позволит повысить производительность и безопасность маркшейдерских работ.

Актуальность настоящего диссертационного исследования вытекает из сложившегося противоречия между необходимостью прогнозирования поведения зданий и сооружений при изменении условий эксплуатации и обеспечения их безопасности - с одной стороны и отсутствием теоретических исследований процессов деформирования существующих сооружений с развивающимися трещинами или дефектами — с другой. Данное противоречие преодолевается развитием методологии создания математического и программного обеспечения для исследования процессов деформирования и разрушения зданий и сооружений и определения резервов их несущей способности при накоплении структурных повреждений.

Кроме того, разработка и развитие методов и подходов для проведения маркшейдерских инструментальных наблюдений за деформацией объектов строительства и их последующей эксплуатации на базе лазерных устройств имеют первостепенное значение, т.к. представляют собой актуальное научное направление и имеют практический интерес. Это позволит своевременно прогнозировать состояние объектов, оповестит о возможной чрезвычайной или аварийной ситуации на них, что будет способствовать принятию организационных и технических мер по предупреждению и устранению этих ситуаций.

Объектом исследования является система «здание-фундамент-основание» (ЗФО) и аппаратно-программные средства информационно-измерительных и управляющих систем для осуществления процесса установки крупноблочных конструкций в проектное положение.

Предметом исследования являются математические модели и их численные аналоги процессов деформирования и разрушения сооружений; разработка научно-методических основ оценки их несущей способности и безопасности под влиянием непроектных внешних воздействий, а также применение разработанных технических решений, технологических процессов и алгоритмов для определения геодезических координат и микродеформаций в различных плоскостях; прогнозирования и оценки надежности функционирования зданий и сооружений.

Цель работы состоит в создании научно-методических основ моделирования и аппаратно-программных средств информационно-измерительной и управляющей системы, направленных на разработку математической модели и ее численного аналога пространственной системы ЗФО и повышение уровня контроля деформаций зданий и сооружений, обеспечивающих автоматизацию процесса установки крупноблочных конструкций в проектное положение, возможность учета появления трещин в кирпичной кладке или железобетоне, что будет способствовать совершенствованию вычислительных технологий оценки решений в условиях возникновения воздействий, не предусмотренных первоначальным проектом, внедрение которых имеет существенное значение для решения проблемы безопасности зданий и сооружений.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - разработать базовую математическую модель пространственной системы ЗФО для исследования напряженно-деформированного состояния элементов конструкций при различных внешних воздействиях, методику построения конечно-элементной модели системы ЗФО и разработать универсальную программу для построения и расчета типовых зданий для использования ее при проектировании новых и реконструкции существующих объектов строительства;

- определить математическую модель механического поведения кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния, учитывающую структурные разрушения и деформационное разупрочнение для анализа процессов деформирования и разрушения несущих стен кирпичных зданий. Выполнить исследование и верификацию алгоритма решения задачи;

- создать новые технологические способы и технические решения в определении микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальной плоскостях, учитывающие особенности лазерных и фото- приемных устройств и обеспечивающих требуемую точность маркшейдерско-геодезических измерений;

- предложить модели по корректировке и фиксации объектов монтажа при маркшейдерско-геодезической оценке координат их положения с использованием лазерных приборов;

- провести анализ и расчет абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и их учет при управлении процессом производства работ; • '

- осуществить разработку схем, подбор приборного обеспечения, методов расчета системы автоматизированного контроля состояния и положения репер-ных точек исследуемых объектов с использованием лазерных устройств;

- выполнить экспериментальные исследования для получения данных по сопоставлению, оценке теоретических расчетов результатов экспериментов с данными геодезических измерений и факторами, на них влияющими при производстве горнопромышленных работ;

- применить разработанные технические решения, технологические процессы и алгоритмы для: определения геодезических координат и микродеформаций в различных плоскостях; прогнозирования и оценки надежности функционирования сооружений горнопромышленного комплекса.

Основу методологической и теоретической базы исследования составили научные труды отечественных и зарубежных авторов в области математического моделирования (С.77. Курдюмов, Г.Г. Малинецкий, А.А. Самарский, П.В. Трусов, Дж. Эндрюс, Р. Мак-Лоун и др.), механики деформируемого твердого тела (И.А. Биргер, В.Г. Зубчанинов, А.А. Ильюшин, Л.М. Качанов, А.С. Кравчук, А.И. Лурье, В.А. Ломакин, Н.Н. Малинин, В.В. Новожилов, Б.Е. Победря, Л.И. Седов и др.), численных методов (О. Зенкевич, Г.И. Марчук, Дж. Оден, Б.Е. Победря, Л. Розин, А. Сегерлинд, Г. Стренг, Ф. Сьярле, Дж. Фикс, Р.В. Хемминг и др.), механики разрушения материалов (В.Э. Вильдеман, Ю.В. Соколкин, А.А. Ташкинов, Я.Б. Фридман и др.), методов расчета строительных конструкций (С.М. Алейников, В.И. Андреев, А.Н. Бамбура, В.А. Барвашов, В.А. Ильичев, В.Г. Федоровский, Л.А. Бартоломей, О.Я. Берг, В.В. Болотин, Н.М. Герсеванов, М.И. Горбунов-Пассадов, Т.А. Малшова, Л.И. Онищик, А.В. Перельмутер, В.И. Сливкер, В.И Соломин)

Методы исследований по созданию аппаратных средств информационно-измерительной и управляющей системы основаны на использовании теоретических положений по применению современных лазерных приборов, технических и технологических решениях, связанных с ними, применении теории автоматического управления, приборов и систем управления, теорий расчета лазерной техники и фотоприемнорегистрирующих устройств и инструментов, а также теории машин и механизмов и сопротивлении материалов и основ метрологии измерительной техники.

Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов и выводов обеспечивается корректной математической постановкой задач, использованием фундаментальных положений механики деформированного твердого тела и вытекающих из них формулировок математических моделей. Достоверность численных решений подтверждается совпадением результатов с экспериментальными данными. Во всех случаях подтверждена практическая сходимость вычислительного процесса и точность выполнения естественных граничных условий. Достоверность конечных результатов проверена успешной практической реализацией проектов независимо от автора по месту внедрения разработанных методик и программ.

Достоверность полученных тактико-технических характеристик автоматизированной измерительной и управляющей системы обусловлена и подтверждается корректным использованием достижений в областях лазерного приборостроения и применения его в теории автоматического управления при производстве маркшейдерско-геодезических работ, экспериментальной проверкой полученных результатов в лабораторных и промышленных условиях, сходимость которых составила 80%.

Научную новизну исследования составляют:

- развитие методологии создания математического и программного обеспечения для исследования процессов деформирования и разрушения существующих зданий с развивающимися трещинами и дефектами при воздействиях, не предусмотренных при проектировании этих объектов;

- создание обобщающей математической модели механического поведения упруго-хрупкого материала кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния с учетом процессов структурного разрушения и деформационного разупрочнения материала, отличающейся от известного тем, что изначально (и после разрушения) материал является ортотропным;

- раскрытие новых закономерностей процесса разрушения кирпичных строений для разработки комплекса показателей оценки безопасности в зависимости от физико-механических свойств материала кирпичной кладки и свойств нагружающих систем;

- применение лазерной техники для строительно-монтажных работ позволило создать референтное направления в виде ориентированной в пространстве прямой линии или плоскости (горизонтальной, вертикальной или наклонной), разработать визуальные и фотоэлектрические способы регистрации положения контролируемых точек в пространстве; изучить факторы, влияющие на деформацию и отклонение лазерного луча от заданного направления для введения соответствующих коррекций и разработать автоматизированные лазерные следящие системы с обратной связью;

- разработка новых технологических способов определения микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальной плоскостях, что позволило обеспечить требуемые точность и оперативность маркшей-дерско-геодезических измерений;

- проектирование технических средств, основанных на особенностях лазерных излучателей и фотоприемнорегистрирующих устройств, позволяющих производить оценку координат, управление исполнением, перемещением и фиксацию элементов строительных конструкций;

- разработка методик анализа и расчета абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и учета их при управлении процессом производства работ с применением лазерных устройств;

- создание схем, технических решений, технологических приемов и алгоритмов, объединенных в автоматизированную систему контроля и управления строительными объектами и процессами, позволяющими более точно оценивать положения реперных точек исследуемых объектов и своевременно обнаруживать признаки, предшествующие возникновению чрезвычайных и аварийных ситуаций, для принятия оперативных мер по их предупреждению при производстве строительно-монтажных работ;

Практическая полезность исследования заключается в том, что в результате комплексных исследований на практике реализуются принципы и методы экспертных оценок безопасности поврежденных строительных конструкций на основе прогнозирования аварийных ситуаций и анализа деформационных ресурсов структурно-неоднородных материалов, решаются фундаментальные задачи по применению уточненного прочностного анализа, включающего оценку безопасности, ответственных конструкций на основе комплексного анализа факторов, влияющих на характер процессов развития дефектов и определяющих живучесть систем; создание аналитической информационной системы экспертных оценок аварийности поврежденных строительных конструкций.

Разработана автоматизированная система контроля монтажа крупноблочных строительных конструкций, позволяющая снизить затраты и сроки строительства. Выписана математическая модель монтажа крупноблочных строительных конструкций как объекта управления, которая позволяет обеспечить минимальные значения отклонений и кривизны траектории движения, что позволило повысить качество промышленного строительства и эксплуатационные характеристики возводимых сооружений и высокую точность их деформаций. При этом установлены зависимости тока засветки фотодиода от перемещения фотоприемного устройства в вертикальной, горизонтальной и продольной плоскостях.

Лазерные информационно - измерительные системы, разработанные на основе предложенных новых способов и технических решений, испытанные в лабораторных и натурных условиях, внедренные в производство, определяют траекторию движения конструкции с точностью 1.2 мм на 100 м, о чем свидетельствует хорошая сходимость расчетных и фактических параметров траектории (ошибка не превышает б %).

Разработаны алгоритм и программы обработки информации по слежению за смещением и деформацией сооружений и программы для САПР строительно-монтажными работами.

Реализация работы. Способ и система обнаружения и измерений микродеформаций приняты для использования на наблюдательных станциях «Мос-спецподземшахтопроходка», предприятиях ФГУП «Атомэнергопроект» Роса-тома и объектах ООО фирмы «Трансгидрострой» Московского строительного комплекса.

Применение методов математического моделирования с использованием ЭВМ позволило решать нестандартные задачи, возникающие при проектировании, реконструкции в условиях плотной окружающей застройки, снижать сроки строительства и повышать эффективность принятия проектных решений.

Результаты исследований используются в учебном процессе ГОУ ВПО «Московский государственный открытый университет» при изучении дисциплины «САПР в строительстве» студентами специальностей «Промышленное и гражданское строительство» и «Производство строительных конструкций».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и получили одобрение на научных конференциях: Всесоюзной и международной зимние школы по механике сплошных сред (Пермь, 2003, 2005), VIII Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001), Межведомственной конференции «Современные проблемы информационных технологий», (Москва, 1996); «Информационные технологии в горном и металлургическом производстве». Российской научной LV сессии, посвященной дню радио; «Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия», (Москва, 2000); XXXVI Научной конференции РУДН, (Москва, 2000); Шестой научно-технической конференции «Информационные технологии в промышленности и учебном процессе», (Москва, 2001); Научно-техническая конференция «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт», (Новосибирск, 2002); Конференция научно-технических работников вузов и предприятий, (Новосибирск, 2003); Международная научно-техническая конференция «Программно-аппаратные средства для контроля технического состояния промышленных сооружений в условиях севера», (Тюмень, 2003); Международных научно-технических конференциях «Информационные технологии в инновационных проектах» (Ижевск, 2003-2004); Международном симпозиуме «Надежность и качество» (Пенза, 2004); VI Международный конгресс по математическому моделированию (Нижний Новогород, 2004); 6th international conference «Vibroengineering 2006» (Каунас, Литва, 2006); 2-ая Международная научно-практическая конференция «Новые технологии и автоматизированные системы в строительстве», (Москва, 2006), Международной научно-технической конференции «Многопроцессорные вычислительные и управляющие системы» (пос. Дивноморское, Краснодарский край, 2007).

Публикации. Основные научные результаты по теме диссертации опубликованы в 46 научных работах общим объемом 82,66 п.л., в том числе авторские - 49,6. Автор имеет 12 научных трудов в издании, выпускаемом в РФ и рекомендуемом ВАКом для публикации основных результатов диссертаций.

Структура диссертационной работы определяется общими замыслом и логикой проведения исследований. Диссертация содержит введение, 7 глав и заключение, изложенные на 336 страницах машинописного текста, включает 89 рисунков, 18 таблиц, список литературы из 353 наименования. В приложении к диссертации приведены документы, подтверждающие использование результатов работы и их эффективность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Создана базовая математическая модель для анализа процессов деформирования и разрушения пространственной системы ЗФО при силовых и кинематических воздействиях и предложена эффективная методика построения конечно-элементной модели сооружения для проведения вычислительных экспериментов по исследованию НДС элементов конструкций с учетом нелинейного поведения материалов.

2. Разработана обобщающая математическая модель механического поведения кирпичной кладки в условиях сложного напряженного состояния, учитывающая структурные разрушения и деформационное разупрочнение материала. Адекватность модели подтверждена сопоставлением с результатами натурных экспериментов. Установлены такие показатели оценки безопасности кирпичных зданий, как условия появления, процесс распространения трещин в несущих стенах зданий и резерв их несущей способности.

3. На примере ретроспективного анализа причин трещинообразования в несущих стенах реального кирпичного здания доказана адекватность разработанной математической модели деформирования и разрушения пространственной системы ЗФО, учитывающей процессы структурного разрушения и деформационного разупрочнения и обоснован проект мероприятий по обеспечению безопасной эксплуатации здания.

4. Применена лазерная техника для строительно-монтажных работ, которая позволила создать референтное направления в виде ориентированной в пространстве прямой линии или плоскости (горизонтальной, вертикальной или наклонной), разработать визуальные и фотоэлектрические способы регистрации положения контролируемых точек в пространстве; изучить факторы, влияющие на деформацию и отклонение лазерного луча от заданного направления для введения соответствующих коррекций и разработать автоматизированные лазерные следящие системы с обратной связью.

5. Созданы схемы, технические решения, технологические приемы и алгоритмы, объединенные в автоматизированную систему контроля и управления строительными объектами и процессами, позволяющую более точно оценивать положения реперных точек исследуемых объектов и своевременно обнаруживать признаки, предшествующие возникновению чрезвычайных и аварийных ситуаций зданий и сооружений, для принятия оперативных мер по их предупреждению при производстве строительно-монтажных работ.

6. Предложены принципы экстраполяции траектории движения конструкции в зависимости от наличия возмущений, позволяющие исключить перерегулирование при управлении, что обеспечивает перемещение конструкции с минимальной кривизной траектории и способствует повышению эксплуатационных характеристик строящихся сооружений.

7. Доказано, что расчетные траектории, полученные на базе аналитических зависимостей, описывающих управляемое движение, адекватны экспериментальным (расхождение не превышает 8%), что свидетельствует о справедливости математических моделей, составляющих основу устройств управления, и оценки возмущений, действующих на конструкцию при ее движении.

8. Внесен научный вклад в основы синтеза систем автоматического управления с учетом ограничений как по управляющим воздействиям, так и по фазовым координатам объекта, что является дальнейшим развитием теории управления для данного класса динамических объектов.

9. Составлен алгоритм управления процессом центровки конструкций, дающий возможность преобразовывать отклонения их центра от заданной лазерной опорной оси в соответствующие сигналы двигателей механизмов радиального перемещения, обеспечивает надежное выполнение этой операции с точностью в 1.2 мм;

10. Разработаны новые методики определения микросмещений точек исследуемых объектов в вертикальных и горизонтальных плоскостях, обеспечивающих требуемую точность маркшейдерских измерений, а также оригинальные решения маркшейдерско-геодезических измерений, учитывающих особенности лазерных излучателей и фотоприемно-регистрирующих устройств, предложенных автором (АС № 1618240).

11. Предложены технические устройства и способы управления, корректировки, исполнения и фиксации объектов при геодезической оценке координат их положения или установки с использованием лазерных приборов, что позволило производить контроль положений координатных точек с точностью 100-3000 мкм.

12. Осуществлен анализ и расчет абсолютных и относительных погрешностей функциональных величин координатных оценок и их учет при управлении процессом производства работ, с применением лазерных устройств и систем спутниковой навигации, обеспечивающих необходимое быстродействие, зону контроля для управления мобильными объектами различного технологического назначения;

13. Проведены экспериментальные исследования для получения данных по оценке и сопоставлению теоретических расчетов результатов экспериментов по параметрам геодезических координат и факторам, на них влияющим, при производстве строительно-монтажных работ.

14. Создана совокупность теоретических положений подходов, методов, алгоритмов и программных средств моделирования процессов деформирования и разрушения строительных сооружений при исследовании их безопасности, а также синтез систем автоматического управления, являющихся дальнейшим развитием теории и практики в автоматизации процессов монтажа строительных конструкций и маркшейдерско-геодезического контроля зданий и сооружений.

1. Авторское свидетельство N1659846 (СССР) Устройство для контроля и выравнивания нагрузок гидродомкратов скользящей опалубки/ Булгаков А.Г., Горбузенко А.Н.,Паршин Д.Я., Фабриков А.И., Федишев В.В. Опубл. в EMN3, 1991.

2. Абелев М.Ю. Аварии фундаментов сооружений. М.: Изд-во МИСИ им. В.В.Куйбышева, 1975. 184с.

3. Адрианов Б.Д., Бобриков Э.П., Гончаренко В.Н. и др. Робототехника. М.: Машиностроение, 1984. - 287 с.

4. Айзикович С.М., Александров В.М. Осесимметричная задача о вдавливании круглого штампа в упругое неоднородное по глубине полупространство // Изв. РАН. Механика тв.тела, 1992. №4. С.163-171.

5. Алейников. С.М. Метод граничных элементов в контактных задачах для упругих пространственно неоднородных оснований. М.: Изд-во АСВ, 2000. 754с.

6. Александров А.Я., Соловьев Ю.И. Пространственные задачи теории упругости (применение методов функций комплексного переменного). М.: Наука, 1978. 464с.

7. Алексеев В.Г. Выбор программируемых микроконтроллеров для управления машинами. /Реферат. М.: ВМНМТМ, 1990.- Сер. "Комплексная автоматизация". - Вып. 8.-е. 70-73.

8. Аликин В.Н., Анохин П.В., Колмогоров Г.Л., Литвин И.Е. Критерии прочности и расчет механической надежности конструкций. Пермь: ПГТУ, 1999.- 158с.

9. Андреев В.И. Некоторые задачи и методы механики неоднородных сред. М.: АСВ, 2002. 288с.

10. Арадовский Я.Л. и др. Экономическая эффективность возведения монолитных гражданских зданий повышенной этажности в сейсмическихрайонах. Ташкент, УзИНТИ, 1974. - 72 с.

11. П.Ашнхмин С.Г., Кашников Ю.А. и др. Анализ деформирования ствола шахты «Тишинская» Тишинского рудника. «Маркшейдерский вестник», № 2, 2003, стр. 17-20.

12. Балдин В.А., Гольденблат И.И., Коченов В.И., Пильдиш М.Я., Таль К.Э. Расчет строительных конструкций по предельным состояниям. М.: Стройиздат, 1951. 272с.

13. Барвашов В.А., Федоровский В.Г. Трехпараметрическая модель грунтового основания и свайного поля, учитывающая необратимые структурные деформации грунта // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1978. №4. С. 17-20.

14. Бартоломей JI.A. Прогноз осадок сооружений с учетом совместной работы основания, фундамента и надземных конструкций. / Перм.гос.техн.ун-т., Пермь, 1999. 147с.

15. Барышева М.Н., Дементьев В.Д. Использование сканирующего лазерного излучения при нивелировании.- Автомобильные дороги, 1976, N10,c.l3-14.

16. Бачинский В.Я., Бамбура А.Н., Ватагин С.С. Связь между напряжениями и деформациями бетона при кратковременном неоднородном сжатии // Бетон железобетон, 1984. №10. С. 18-19.

17. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач. М.: Высш. шк., 1974. 368с.

18. Белик Г.И., Рвачев В.Л. Об основном интегральном уравнении контактной задачи теории упругости для полупространства, модуль упругости которого есть степенная функция глубины // Докл. АН УССР, 1962. №8. С.1041-1044.

19. Беллман Р. Динамическое программирование. М.: Изд. Иностр.лит., 1960.-400 с.

20. Бендат Дж., Пирсол А. Измерения и анализ случайных процессов. -М., Мир, 1971,-216 с.

21. Берг О.Я. Физические основы теории прочности бетона и железобетона. М.: Госстройиздат, 1962. 96с.

22. Бессекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. -М.: Наука. 1975,-768 с.

23. Биргер И.А., Мавлютов P.P. Сопротивление материалов. М.: Наука, 1986. 560с.

24. Блэкборн Д., Рикгоф Г., Шерер Л. Гидравлические и пневматические силовые системы управления. М.: Изд. иностр. лит. 1962,-614 с.

25. Бовт А.Н., Ловецкий Е.Е. и др. Механическое действие камуфлет-ного взрыва. М.: Недра, 1990, -184 с.

26. Болотин В.В. Об упругих деформациях подземных трубопроводов, прокладываемых в статически неоднородном грунте // Строительная механика и расчет сооружений, 1965. №1. С.46-52.

27. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1990. 448с.

28. Большаков В.Д. Терия ошибок наблюдения с основами теории вероятностей. М., Недра, 1965, - 184 с.

29. Большаков В.Д., Гайдаев П.А. Теория математической обработки геодезических измерений. М., 1977, - 367 с.

30. Бондеренко Т.В., Клюшин А.Б. Геодезический контроль при монолитном домостроении. Жилищное строительство. 1976, N2, с. 21-23.

31. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1970.

32. Бородачев А.Н. Матрица-ядро для упругого полупространства с переменным коэффициентом Пуассона // Докл. АН УССР. Сер. А, 1985. №12. С.21-23.

33. Бородачев А.Н., Дудинский В.И. Контактная задача для упругогополупространства с переменным коэффициентом Пуассона // Изв. АН СССР. Механика тв.тела, 1986. №1. С.86-91.

34. Брусенцов Г.Н. О развитии методов расчета каменных конструкций с применением МКЭ // Исследования по теории и методам расчета строительных конструкций. М.: ЦНИИСК, 1984. С. 74-86.

35. Бугров А.К., Голубев А.И. Анизотропные грунты и основания сооружений. СПб.: Недра, 1993. 245с.

36. Булгаков А.Г., Сухомлинов А.Д., Ширяев Д.Е. Сканирующее устройство. Авторское свидетельство № 1566967 СССР, 1988.

37. Булгаков А. Г., Каден Р., Гернер И. Исследования и практические примеры организации производства и использования роботов в стройиндуст-рии ГДР. М. :ВНИИНТПИ. Сер. "Машины, механизмы, оборудование и инструменты". Вып. 1., 1985, - 47 с.

38. Булгаков А.Г. Автоматизация геодезического контроля точности в строительстве. Из докл. научно-техн. сем. "Механизация и автоматизация технологических процессов на предприятиях стройиндустрии и стороймате-риалов." Челябинск, 1987. - 40 с.

39. Булгаков А.Г. Лазерная автоматизированная система контроля отклонений строительных машин. Тех. докл. научно-техн. конф. "Актуальные-вопросы строительства", Ворнеж, 1987. -с. 77-78.

40. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г., Крапивин Д.М. Автоматический контроль точности возведения монолитных зданий и сооружений. Мат. семинара " Опыт применения роботов и манипуляторовв строительстве". -М.:1. МДНТП, 1988. с. 89-102.

41. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г., Паршин Д.Я. Автоматизация процесса возведения шахтных копров в скользящей опалубке.- Новочеркасск. Межв.сб.:"Инструменты и машины выемочных комплексов", 1983, с. 95-99.

42. Булгаков А.Г., Гудиков Г.Г.и др. Микропроцессорный координатный измеритель МКФ-4. В.сб.: "Новочеркасский политехнический институт народному хозяйству". Новочеркасск, 1989, Вып.1, с. 44-45.

43. Булгаков А.Г., Сухомлинов А.Д. Лазерныя система автоматизации координатных измерений ЛСК-1В. В сб. "Новочеркасский политехнический институт народному хозяйству ".Новочеркасск, 1989, Вып.1, с. 42-43.

44. Булгаков А.Г., Сухомлинов А.Д. Применение лазерных информационно-измерительных систем в строительстве -М.: ВНММНТПМ, Сер." Технология строительно-монтажных работ", 1989, Вып. 3. 53 с.

45. БулгаковА.Г., Воробьев В.А., Попов В.П. Автоматизация строительных работ специального назначения. М.: Российская инженерная академия. Секция «строительство», 2000, с. 187.

46. Введение в математическое моделирование: Учеб. пособие / Под ред. П.В.Трусова./М.: Логос, 2004. 440с.

47. Вильдеман В.Э., Кашеварова Г.Г. Вопросы оценки безопасности поврежденных строительных конструкций // Вестник УГТУ-УПИ. Строительство и образование. / Екатеринбург, 2005, №12(42), Вып.8. с.63-68.

48. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Краевые задачи континуальной механики разрушения. Пермь: УрО РАН, 1992. 76с.

49. Вильдеман В.Э., Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика неупругого деформирования и разрушения композиционных материалов. М.:Наука. Физматгиз, 1997. 288с.

50. Власов В.З., Леонтьев Н.Н. Балки, плиты, оболочки на упругом основании. -М.: Физматгиз, 1960. 492с.

51. Волчек С.М. и др. Перспективы использования микропроцессорныхсредств на строительных и дорожных машинах и оборудовании/Обзор.инф. -М.: ВНМММС, 1986. Сер. 17.-Вып. 2.- 64 с.

52. Воробьев В.А. Системы контроля и технической диагностики в инженерной практике. Российская инженерная академия,' Секция «Строительство», Москва 2001. I

53. Воробьев В.А., Паршин В.П. и др. Промышленные роботы в строительстве. Российская инженерная академия, Секция «Строительство», Москва 2003.

54. Воронин Ю.В., Рубцов А.А. Контроль измерительных приборов и специального инструмента. М.: Машиностроение. 1981.

55. Ганыпин В.Н. Простейшие измерения на местности. М.: Недра,1983.

56. Гарагаш Б.А. Аварии и повреждения системы «здание-основание» и регулирование надежности ее элементов. Изд-во АСВ, М.: 1999, 324 с.

57. Гениев Г.А. О критерии прочности каменной кладки при плоском напряженном состоянии // Строительная механика и расчет сооружений, 1979. №2. с.25-30.

58. Герсеванов Н.М. Основы динамики грунтовой массы. 1-3-е изд. М.: Госстройиздат, 1933-1937.

59. Герсеванов Н.М. Применение математической логики к расчету со-оружений.-М.: ОНТИ, 1923. 334 с.

60. Глебов Н.А. Определение основных параметров приемного устройства системы автоматического контроля положения горных машин. Новочеркасск, Сб. научн.тр. НШ, Т.236. 1971, с.32-37.

61. Гольденблат И.И. и др. Модели сейсмостойкости сооружений // И.И. Гольденблат, Н.А. Николаенко, С.В. Поляков, С.В. Ульянов. М.: Наука, 1979. 252 с.

62. Горбунов-Пассадов М.И., Маликова Т.А., Соломин В.И. Расчет конструкций на упругом основании. М.: Стройиздат, 1984, 679с.

63. ГОСТ 21778-81. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Основные положения. Введ. с 01.07.1981.

64. ГОСТ 21779-82. Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Технологические допуски.- Взамен ГОСТ 2177976, введен с 01.01.83.

65. ГОСТ 27.410-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1990. 37 с.

66. ГОСТ 27751-88 (СТ СЭВ 384-97). Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету. М.: Изд-во стандартов, 1988. 10 с

67. Григорьева Т.П., Нежинская JI.M. Автоматика и телемеханика, 1973, с. 5-8.

68. Гудков В.М., Спиридонов В.П. Контроль смещений горных пород и сооружений при чрезвычайных ситуациях. "Маркшейдерский вестник", вып.2, М., 2004 г., с. 68-71.

69. Дементьев В.Е., Лаврова И.А. Применение лазерных приборов для геодезических измерений и автоматизации контроля и работы строительных машин. М.: ВНИИИС, 1987. Сер. 12, Вып.1.

70. Дронников Д.А., Ткачев В.А. и др. Автоматизация и роботизация строительного производства. Ростов-на-Дону, Изд-во «Пегас», 1999, -199 с.

71. Дураев А.Е. Расчет конструкций на упругом основании с возрастающим по глубине модулем деформации. Саранск: Изд-во Мордовского унта, 1991. 192 с.

72. Евдокимов Н.М., Мацкевич А.Ф., Сытник B.C. Технология монолитного бетона и железобетона. М.: Высшая школа, 1980. - 335 с.

73. Евдокимов П.Д., Сапегин Д.Д. Прочность, сопротивляемость сдвигу и деформируемость оснований сооружений на скальных породах. М.: Энергия, 1954. 170 с.

74. Егоров К.Е. К вопросу деформаций оснований конечной толщины II Тр. НИИ оснований. М.: Стройиздат, 1958.№ 34.

75. Егоров К.Е. О деформации основания конечной толщины. // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1961. №1.

76. Егоров Ю.П. Лазер на монтаже технологического оборудования. — Монтажные и специальные роботы в строительстве. 1978, 7, с. 7-9.

77. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Булгаков А.Г. Лазерные приборы: опыт и перспективы применения. Механизация строительства, 1981, № 4. с. 14-15.

78. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Булгаков А.Г. Лазеры в строительстве. Рук. деп. в ЦИНМС. 15.12.80., 2211.

79. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Булгаков А.Г. и др. Применение лазерных приборов в строительстве. Обзор.- М.: ВНМИИС. 1982. 60 с.

80. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Булгаков А.Г. Лазеры в строительстве. Новочеркасск, 1980. - 117 с. Рукопись представлена Новочеркасским политехническим институтом. Деп. в ЦИШЮ, 2211.

81. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Булгаков А.Г.,Сытник B.C., Клю-шин А.Б. Применение лазерных приборов в строительстве. М.: ВНИМИС, Серия "Организация, технология и механизация строительно-монтажных работ". 1982, Вып.4. -60 с.

82. Загороднюк В.Т., Паршин Д.Я., Лазерные приборы: опыт и перспектива применения. Механизация строительства, 1981,4, с. 14-15.

83. Зайцев Г.Ф., Костюк В.М., Чинаев П.М. Основы автоматического управления и регулирования. К.: Техника, 1975, 496 с.

84. Звелто О. Принципы лазеров. М. Мир, 1990. 558с.

85. Звягин Г.М. и др. Автоматизация работ подготовительного цикла и специального назначения при строительстве магистральных трубопроводов. М.: Российская инженерная академия, Секция «Строительство», 2001, -229 с.

86. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975.541с.

87. Злотников М.С., Глушихин Ф.П. О запредельных характеристиках эквивалентных материалов // ФТПРПИ, 1981. №5. С.92-99.

88. Зубков А.В. Геомеханика и геотехнология. УрО РАН Екатеринбург,2001,-335 с.

89. Зубов В.И. К теории аналитического построения регуляторов.- Автоматика и телемеханика. 1963, т.24, N8, с. 1037-1041.

90. Зубчанинов В.Г. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высш.шк., 1990. 368с.

91. Иваненко С.А., Прокопов Г,П. Методы построения адаптивно-гармонических сеток // Журнал вычисл. мат-ки и мат.физики, 1997. Т.37. №6. С.643-662.

92. Игнатьев В.А.,Соколов O.JL, Альтенбах И., Киссинг В. Расчет тонкостенных пространственных конструкций пластинчатой и пластинчато-стержневой структуры. М.: Стройиздат, 1996. 560с.

93. Иевенко В.Г. Алгоритм расчета каменных стен с учетом появления и развития трещин // Реферативная информация, ЦИНИС, 1976. Сер. 14. Вып. 9.

94. Ильинкова Н.И. Изгиб плиты линейно-переменной толщины на упругом полупространстве с переменным по глубине модулем упругости // Прикл. Механика, 1992, Т.28. №8. С. 11-16.

95. Ильичев В.А., Коновалов П.А., Никифоров Н.С. Влияние строительства заглубленных сооружений на существующую историческую застройку в Москве. Основания, фундаменты и механика грунтов, 2001, № 4, с. 19-25.

96. Ильюшин А.А. Об одной теории длительной прочности // Инж. журн. Механика тверд, тела, 1967. №3. С.21-35.

97. Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948. 480с.

98. Инженерная геодезия: Учебник для вузов/ Е.Б. Клюшин, М.И. Киселев, Д.Ш. Михелев, В.Д. Фельдман. 4-е изд., М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 480 с.

99. Инструкция по производству маркшейдерских работ. (Утверждена постановлением Госгортехнадзора России от 06.06.20003, № 73).

100. Ионов В.Н., Огибалов П.М. Прочность пространственных элементов конструкций. М.: Высш. шк., 1972. 752с.

101. Ишкова А.Г. Точное решение об изгибе круглой пластинки на упругом полупространстве под действием симметричной равномерно распределенной нагрузки // Докл. АН СССР. T.VI. №2. 1947. С. 181-192.

102. Калман Р., Фалб П., Арбиб М. Очерки по математической теории систем. М.: Наука, 1971. - 398 с.

103. Каменные и армокаменные конструкции. СНиП И-22-81. М.: 1995.

104. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера. Практ. руководство. М.: Едиториал УРСС, 2004. 272с.

105. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. М.: Мир, 1980. 606с.

106. Катыс Г.П. Восприятие и анализ оптической информации автоматической системой. М.: Машиностроение, 1986, с.74-83.

107. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. 420с.

108. Кашеварова Г.Г., Пермякова Т.Б. Численные методы решения задач строительства на ЭВМ: Учебное пособие. Пермь, 2003. 352с.

109. Кашников Ю.А. Анализ распределения напряжений и деформаций в подрабатываемых породах на основе расчетов по программе «FEST-03».M.: Горный журнал, № 12, 1993, с .45-48.

110. Клейн Г.К. Учет неоднородности, разрывности деформаций и других механических свойств грунта при расчете сооружений на сплошном основании // Тр.МИСИ им.Куйбышева, 1956.

111. Климков Ю.М. Основы расчета оптико-электронных приборов с лазерами. М.: Советское радио, 1976.

112. Клюшин А.Б., Борозенный B.C. Метод определения составляющих не вертикальности подъема скользящей опалубки. Геодезия и аэрофотосъемка, 1980, N6, с. 30-38.

113. Клюшин А.Б., Булгаков А.Г. Автоматический контроль вертикальности подъема скользящей опалубки.- Геодезия и картография, 1985, N3, С. 26-28.

114. Клюшин А.Б., Булгаков А.Г. Автоматический контроль возведения высотных зданий и сооружений. Геодезия и картография, 1985, № 4, -с. 37-39.

115. Кожинская JI.M., Ворновицкий А.Э., Чинаев П.И. Основы автоматического управления и регулирования. К.: Техника, 1975, - 496 с.

116. Колчин Г.Б., Фаверман Э.А. Теория упругости неоднородных тел. Кишинев: Штиинца, 1977. 146с.

117. Кононяхин Б.Д. Лазерные координаторы для дорожного строительства. Строительные и дорожные машины, 1987, N1, с. 7-10.

118. Коренев Б.Г. Штамп, лежащий на упругом полупространстве, модуль деформации которого является степенной функцией глубины // Докл. АН СССР, 1957. Т.112. №5. С.823-826.

119. Корнеев В.Г. Схемы методов конечных элементов высоких порядков точности. Л.: Изд-во ЛГУ, 1977. 270с.

120. Косте Ж., Санглера Г. Механика грунтов: Практический курс. М.: Стройиздат, 1981. 455с.

121. Кравчук А.С., Майборода В.П., Уржумцев Ю.С. Механика полимерных и композиционных материалов. М.: Наука, 1985. 304с.

122. Красовский А.А. Универсальные алгоритмы управления непрерывными процессами. М.: Наука, 1977, - 270 с.

123. Красовский Н.Н., Летов Л.М. К задаче аналитического конструирования регуляторов. Автоматика и телемеханика. 1962, Т.23, N6, с. 713-720.

124. Крушевский А.Е. Вариационные методы расчета корпусных деталей машин. Минск: Наука и техника, 1967. 352с.

125. Кузовков Н.Т. Модальное управление и наблюдающие устройства. М.: Машиностроение, 1976, - 184 с.

126. Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г., Потапов А.Б., Самарский А.А. Структуры в нелинейных средах. В кн. Компьютеры и нелинейные явления. -М.:Наука, 1988. С.6-32.

127. Кушнер С.Г. Расчет осадок оснований зданий и сооружений. Киев: Будивельник, 1990. 144с.

128. Лапшин Ф.К. Расчет свай по предельным состояниям. Саратов: Изд-во Сарат.ун-та, 1986. 224с.

129. Леви М. К вопросу об общих уравнениях внутренних движений, возникающих в твердых телах за пределами упругости // Теория пластичности. М.:изд-во иностр. лит., 1948.

130. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. -Л.: Энергоатомиздат, 1983.-320 с.

131. Леонов В.В. Анализ методов измерений отклонений от прямолинейности и плоскостности поверхностей. М.: Изд-во стандартов, 1982.

132. Летов A.M. Динамика полета и управления.- М.: Наука, 1969,- 359 с.

133. Лойцянский Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики. М.: Наука, 1983, - 640 с.

134. Ломакин В.А. Теория упругости неоднородных тел. М.:Изд-во Моск.ун-та, 1976. 367с.

135. Лурье А.И. Пространственные задачи теории упругости. М.: ГИТТЛ, 1955. 456с.

136. Ляпунов A.M. Общая задача об устойчивости движения. -М.-Л., Гостехиздат, 1950, 472 с.

137. Мазин И.Д., Сытник B.C. Пособие по инженерно-геодезической съемке на действующих промышленных предприятиях. -М.,Недра, 1983, 128 с.

138. Макаров И.М., Менский Б.М. Линейные автоматические системы. М.: Машиностроение, 1983. - 504 с.

139. Макарова Н.В. Построение методики количественной оценки прочностных качеств бетона на основе энергетического критерия. Дис.канд.тех.наук. Владивосток, 2003.

140. Маковенко С.Я. Тензор влияния для упругой среды с переменным в одном направлении коэффициентом Пуассона.// Прикл.математика и механика, 1988. Т.52. №2. С.334-337.

141. Маковецкий О.А. Оценка и прогнозирование надежности систем «основание-фундамент-здание». Пермь, 2005. 331с.

142. Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести. М.: Машиностроение, 1975. 400с.

143. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. М.: Наука, 1980.536с.

144. Математическое моделирование /Под ред. Дж.Эндрюса и Р. Мак-Лоуна. -М.:Мир, 1979. 250с.

145. Мващенко Н.Н. Автоматическое регулирование. М.: Машиностроение, 1978, - 736 с.

146. Мессиа А. Квантовая механика. Том. 1. М.: Наука 1978.

147. Механика грунтов, основания и фундаменты / С.Б.Ухов, В.В.Семенов, В.В.Знаменский и др. М.: Изд-во АСВ, 1994. 527 с.

148. Мизес Р. Механика твердых тел в пластическом деформированном состоянии // Теория пластичности. М.: Изд-во иностр. лит., 1948. 432 с.

149. Михлин С.Г. Вариационные методы в математической физике. М.: Наука, 1970. 534 с.

150. Моссаковский В.И. Давление круглого штампа на упругое полупространство, модуль упругости которого является степенной функцией глубины // Прикл. математика и механика, 1958. Т.22. Вып.1. С.123-125.

151. Мураками С. Сущность механики поврежденной сплошной среды и ее приложения к теории анизотропных повреждений при ползучести // Тр. Амер. о-ва инженеров-механиков. Теор. основы инж. расчетов/ Пер. с англ., 1983. Т.105. №2. С.28-36.

152. Никитин Г.А., Комаров А.А. Распределительные и регулирующие устройства гидросистем. М.: Машиностроение, 1965. - 183с.

153. Новое о прочности железобетона.// Под ред. К.В.Михайлова. М.: Стройиздат, 1977. 272 с.

154. Новожилов В.В. О физическом смысле инвариантов напряжений, используемых в теории пластичности // Прикл. математика и механика. T.XVI. Вып.5, 1952. С.617-619.

155. Оден Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред. М.: Мир, 1976. 464 с.

156. Ольсон Г. Динамические аналоги. Пер. с англ. М.: Изд. иностр. лит., 1947.-224 с.

157. Онищик Л.И. Особенности работы каменной конструкции под нагрузкой в стадии разрушения // Исследования по каменным конструкциям. М.: Стройиздат, 1969. С.5-44.

158. Онищик Л.И. Теория прочности каменной кладки на экспериментальной основе // Экспериментальные исследования каменных конструкций. М.: Стройиздат, 1939.

159. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика / Под ред. Е.А,Сорочана, Ю.Г. Трофименкова. М.: Стройиздат, 1985.480 с.

160. Павлов А.В. Оптико-электронные приборы (Основы теории и расчета). М.: Энергия. 1974.

161. Паниткин А.С., Спиридонов В.П., Теодорович Н.Н. Проблемы развития электротехнических комплексов и информационных систем / Материалы 2-ой Международной научно-практической конференции под ред. Ар-тюшенко В.М. М.: МГУ сервиса, 2006. С. 68-72.

162. Пантел Р., Путхоф Г. Основы квантовой электроники. М.: Мир,1972.

163. Парамонова Е.Г., Юнусов А.Г. Геодезические работы в мелиоративном хозяйстве. М.: Недра. 1990.

164. Пастернак П.Л. Основы нового метода расчета фундаментов на упругом основании при помощи двух коэффициентов постели. М.; Л.: Гос-стройиздат, 1954. 56 с.

165. Патент США N2830487, МКИСОЮ 11/00. Опубл. 15.04.85.

166. Пежина П. Моделирование закритического поведения и разрушения диссипативного твердого тела // Теоретические основы инженерных расчетов, 1984. Т. 106. №4. С.107-117.

167. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.Л. Введение в системный анализ.-М.: Высш. шк., 1989. 228 с.

168. Перельмутер А.В. Избранные проблемы надежности и безопасности строительных конструкций. Киев: Изд-во УкрНИИпроектстальконструк-ция, 2000.216 с.

169. Перельмутер А.В., Сливкер В.И. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. Киев: Изд-во «Сталь», 2002. 600 с.

170. Петров Б.Н., Крутько П.Д. Техническая кибернетика, 1972,- с. 188-199.

171. Пинежанинов Ф. Осреднение свойств в конечном элементе // Научно-практический журнал "Exponenta Pro. Математика в приложениях". №1, 2004. http://pinega.da.ru/

172. Пискунов В.Г. Присяжнюк В.К. Расчет неоднородных плит на неоднородном полупространстве // Строительная механика и расчет сооружений, 1985. №1. С.25-28.

173. Плевако В.П. К теории упругости неоднородных сред.// Прикл. математика и механика, 1971. Т.35. Вып.5. С.853-860.

174. Плевако В.П. Напряженное состояние неоднородного слоя, покоящегося на упругом полупространстве // Прикл. механика, 1972. Т.8. №4. С.69-76.

175. Победря Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности: Учеб. пособие. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1995. 366с.

176. Погосов Р.С. Исследование усиления напряженными поясами поврежденных каменных зданий. Дис. канд.тех.наук. М., 1967.

177. Поляков С.В. Длительное сжатие кирпичной кладки. М.: Гос-стройиздат, 1959. 195 с.

178. Поляков С.В. Определение усилий в несущих стенах и столбах кирпичных зданий // Исследования по каменным конструкциям. М.: Строй-издат, 1949. С.293-311.

179. Понтрягин JI.C. Математическая теория оптимальных процессов. М., Недра, 1976, - 392 с.

180. Понтрягин JI.C., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М., Физматгиз, 1961, - 391с.

181. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмоси-стем. -М.: Машиностроение, 1977, 424 с.

182. Попов Д.Н. Экспериментальные исследования профилей местных скоростей в трубе при колебаниях расхода вязкой жидкости. Известие вузов. Машиностроение, 1971. N7, Изд. МВТУ им. Баумана, с. 91-95.

183. Пособие по проектированию жилых зданий. Часть 1. Конструкции жилых зданий (к СНИП 2.08.01-85). ЦНИИЭП, 1986.

184. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) /НИИОСП им. Н.М.Герсеванова. М.: Стройиздат, 1986. 415с.

185. Проктор Г.Э. Об изгибе балок, лежащих на сплошном упругом основании без гипотезы Винклера-Циммермана. Дипломная работа/ Петроградский технологический ин-т, 1922.

186. Пустынский М.Н., Титов B.C., Ширабакина Т.А. Адаптивные электрические преобразователи с микропроцессорами. М.: Энергоатомиз-дат. 1990. - 78 с.

187. Резников Б.А. Системный анализ и методы системотехники. 4.1: Методология системных исследований. Моделирование сложных систем. М.: МО СССР, 1990.640с.

188. Рейс Э. Учет упругой деформации в теории пластичности // Теория пластичности. М.: Изд-во иностр. лит., 1948. С. 206-222.

189. Розин Л.А. Метод конечных элементов в приложении к упругим системам. М.: Стройиздат, 1977. 424 с.

190. Ростовцев Н.А., Храневская И.Е. Решение задачи Буссинеска для полупространства при степенной зависимости модуля упругости от глубины // Прикл. математика и механика, 1971. Т.35. Вып.6. С.1053-1061.

191. Руководство по конструкциям опалубок и производству опалубочных работ. -М.: Стройиздат, 1983. 500 с.

192. Сакин ИЛ. Инженерная оптика. Л.: Машиностроение, 1976

193. Сашурин А.Д. Сдвижение горных пород на рудниках черной металлургии. Уро РАН, Екатеринбург 2000, -245.

194. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир,1979. 392 с.

195. Седов Л.И. Механика сплошной среды. T.l, М.: Наука, 1970. 492 с.

196. Семенцов С.А. Некоторые особенности деформаций кирпичной кладки при сжатии и изгибе // Исследования по каменным конструкциям. М.: Стройиздат, 1949. С.93-104.

197. Сен-Венан. Об установлении уравнений внутренних движений, возникающих в твердых пластических телах за пределами упругости // Теория пластичности. М.: Изд-во иностр. лит., 1948.

198. Сечи К. Ошибки в сооружении фундаментов. М.: Госстройиздат, 1960.312 с.

199. Смирнов Н.В., Гамаюнов Е.И. К расчету центрально-сжатых железобетонных элементов // Бетон и железобетон, 1973. №11.

200. Смирнов Н.В., Дунин-Барковский И.В. Курс теории вероятностей и математической статистики для технических приложений. М., Наука, 1965,- 511 с.

201. Смирнова Н.Г., Жадан В.Д. Тенденции автоматизации и роботизации строительных работ/Экспресс-информ, ЦНММТЭстроймаш, М.: 1987, Сер. 2, Вып. 6, с. 5-7.

202. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения.

203. СНиП 2.01.03-84*. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования.

204. СНиП 2.01.07-85. Нагрузки и воздействия. М.: Стройиздат, 1985.

205. СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1985. 41 с.

206. СНиП Ш 15-76. Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. М.: Стройиздат, 1976. - 127 с.

207. Соболев Д.Н. Шейнин В.И. Фаянс Б.Л. К расчету плит на статически неоднородном основании // Строительная механика и расчет сооружений, 1968. №2.

208. Сопоставление технического уровня отечественных и зарубежных норм проектирования и расчета каменных конструкций. // Г.Н. Брусенцов, В.А. Камейко. Обзор, ВНИИИС Госстроя СССР, 1985. 88с.

209. Сотников С.Н. К оценке достоверности результатов расчета конечной осадки оснований зданий и сооружений// Возведение и реконструкция фундаментов на слабых грунтах. СПб: СПбИСИ, 1992. С.5-13.

210. Спасти мир и человека. «Наука и Жизнь»., № 6; 9, 2003.

211. Спиридонов В.П. Деформация массива горных пород, сооружений и их контроль. «Маркшейдерский вестник», № 1-2, 2001, с. 37-41.

212. Спиридонов В.П. Некоторые вопросы контроля начальной (скрытой) стадии микродеформаций массива горных пород и сооружений. Журнал «Горная механика», № 1, 2003, с. 41-48 (г. Солигорск).

213. Спиридонов В.П. Деформации горных пород и сооружений, предупреждение чрезвычайных ситуаций // Горная механика, № 1-2, Минск: Институт проблем ресурсосбережения с опытным производством, 2004. С. 28-34.

214. Спиридонов В.П. Контроль деформаций массива горных пород / Научно-техническая конференция //Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт. Новосибирск: НГАВТ, 18-19 декабря 2002. - С. 185-192.

215. Спиридонов В.П. Маркшейдерский контроль строительства на горных предприятиях / Тез. XXXVI Научной конференции РУДН. М.: РУДН, 2000. - С. 8.

216. Спиридонов В.П. Метод фотоприемного контроля смещений горных пород и сооружений. "Маркшейдерский вестник", вып. 2, М., 1994, с. 69-73.

217. Спиридонов В.П. Мониторинг деформаций здания при усилении фундаментов // Новосибирск: НГАВТ, 2003 С. 7.

218. Спиридонов В.П. О деформациях горных пород / Конференция научно-технических работников вузов и предприятий. Часть 1. Новосибирск: НГАВТ, 12-14 марта 2003. С. 188-190.

219. Спиридонов В.П. Оптико-электронная система контроля и обработки информации сдвижения горных работ // Вестник Российского университета дружбы народов. М.: РУДН, 2000. №2. С. 67-72.

220. Спиридонов В.П. Перспективы совместного применения датчиков и микро-ЭВМ для маркшейдерских измерений. "Маркшейдерский вестник", вып.1, М., 1995, с. 18-20.

221. Спиридонов В.П. Приборы контроля и обработки информации сдвижения горных пород / Конференция научно-технических работников вузов и предприятий. Часть 1. Новосибирск: НГАВТ, 12 -14 марта 2003. - С. 190-191.

222. Спиридонов В.П. Разработка способа и средств повышения точности маркшейдерских наблюдений микродеформаций массива горных пород и сооружений. М.: МГОУ, 1996. С. 115.

223. Спиридонов В.П. Способ автоматических измерений микродеформаций массивов сооружений. Журнал «Маркшейдерский вестник», № 4, 1997, с. 27-28.

224. Спиридонов В.П. Фотоприемные устройства светодальномеров. "Маркшейдерский вестник", вып. 2, М., 1994, с. 60-62.

225. Спиридонов В.П., Бирюков Г.Н. Мониторинг деформаций земной поверхности, зданий и сооружений спутниковыми системами //Маркшейдерия и недропользование. №1, 2007. - С. 46-52.

226. Спиридонов В.П., Кашеварова Г.Г. Математическая модель для прочностного анализа пространственной системы "здание-фундамент основание" // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий. -2007- № 24(46), с. 61-67

227. Спиридонов В.П., Кашеварова Г.Г. Обоснование выбора определяющих соотношений нелинейной упругости и пластичности для замыкания краевой задачи. // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий. -2007- № 24(46), с. 83-91.

228. Спиридонов В.П., Кашеварова Г.Г. Разработка и применение моделей определяющих соотношений упруго-хрупких материалов с учётом накопления повреждений. // Вестник Московской Академии рынка труда и информационных технологий. -2007- № 24(46), с.67-77.

229. Спиридонов В.П., Милинкис Б.М. Непрерывный газовый лазер. Авторское свидетельство N 1618240, Москва, 1988 г.

230. Спиридонов В.П., Ткачева Т.А. и др. Информационные технологии в горном и металлургическом производстве / Российская научная LV сессия, посвященная дню радио. // Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия. М.: РНТОРЭС, 2000. - С. 215-216.

231. Спиридонов В.П., Ткачева Т.А. и др. Исследование фотоприемных систем / Шестая научно-техническая конференция // Информационные технологии в промышленности и учебном процессе. М.: МГОУ, 2001. — С. 25-26.

232. Спиридонов В.П., Ткачева Т.А. О метрологических свойствах частных мостовых измерительных преобразователей на RC-цепях / Тез. Российской научной L III сессии, посвященной дню радио. М.: РНТОРЭС, 1998.-С. 15.

233. Спиридонов В.П., Ткачева Т.А. Особенности методов стабилизации лазерного излучения в геодезических системах. Российская научная LV сессия, посвященная дню радио. Радиотехника, электроника и связь на рубеже тысячелетия». Москва, 2000 г.

234. Спиридонов В.П., Чухлатый М.С. Контроль деформаций грунтового основания здания с использованием лазера / Международная научно-техническая конференция. Тюмень: 11 НУ, 7-9 октября 2003. - С. 122 -124.

235. Спиридонов В.П., Чухлатый М.С. Лазерный мониторинг осадок поверхности грунтовых оснований при взаимовлиянии зданий. Международная научно-техническая конференция 7-9 октября 2003, Тюмень, с. 124-127.

236. Стрелецкий Н.Н. Предложения по структуре и направлениям развития теории предельных состояний стальных конструкций. Металлические конструкции: Сборник трудов МИСИ им. Куйбышева. М.: МИСИ, 1992, с.171-179.

237. Стрелецкий Н.С. Избранные труды. — М.: Стройиздат, 1975. 422с.

238. Стрелецкий Н.С. Основы статического учета коэффициентов запаса прочности сооружений. М.: Стройиздат, 1947. 92с.

239. Стренг Г., Фикс ДЖ. Теория метода конечных элементов. М.: Мир, 1977. 349с.

240. Строительные нормы и правила. Глава II-A.10. -М.:Госстройиздат, 1954.-3 50с.

241. Сухомлинов А.Д., Булгаков А.Г. Способ контроля смещения подвижного объекта относительно опорного направления. Патент № 2068091 РФ МКИ Е21 С 35/24.3аявл. 18.10.89; Опубл. 20.10.96, Бюлл. № 29

242. Сухомлинов А.Д., Булгаков А.Г. Задание опорного направления лазерным сканирующим излучением. Материалы семинара "Лазеры в народном хозяйстве". -М.: МДНТП, 1990, с. 32-36.

243. Сухомлинов А.Д., Булгаков А.Г. Лазерный задатчик направления " Вертикаль-002". В сб.: "Новочеркасский политехнический институт народному хозяйству". -Новочеркасск, 1989, Вып.1, с. 45-46.

244. Сытник B.C. Комплексная технология геодезического монтажа конструкций здания с применением лазерных приборов // Промышленное строительство. 1980. N7, с. 12-13.

245. Сытник B.C. Контроль и обеспечение точности при возведении зданий и инженерных сооружений. М.: Стройиздат, 1977. - 177 с.

246. Сытник B.C. Основы расчета и анализа точности геодезических измерений в строительстве. М.: Стройиздат, 1974, - 192 с.

247. Сытник B.C. Строительная геодезия. М.: Недра, 1974, - 134 с.

248. Сытник B.C., Борисенков Б.Г., Илюшин А.Б. Исследования и разработки по инженерной геодезии в строительстве. Геодезия и картография, 1978. N10, с. 36-39.

249. Сытник B.C., Клюшин А.Б. Геодезический контроль точности возведения монолитных зданий и сооружений. -М.: Стройиздат, 1981.-144 с.

250. Сытник B.C., Клюшин А.Б. Применение лазерных геодезических приборов в строительстве. М.: Стройиздат, 1977. - 39 с.

251. Сьярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. М.: Мир, 1980. 512 с.

252. Тадаеси X. Новый метод возведения бетонных сооружений с помощью подвижных форм. Кэнсецу-но кикайка, 1975, N331, С.71-74.

253. Тамуж В.П., Лагздинып А.Ж. Вариант построения феноменологической теории разрушения // Механика полимеров, 1968. №4. С.63 8-647.

254. Тарасов B.C., Скворцов Э.С. Бортовые микропроцессорные систелмы на строительных и дорожных машинах/Обзор, инф. -М.: ЦНММТЭстроймаш, 1987. -Сер. 2. Вып. 1. - 48 с.

255. Турчанинов И.А., Иофис М.А., Каспарян Э.В.Основы механики горных пород. Недра. JT.: 1975, 423 с.

256. Тюпин Г.А. Деформационная теория пластичности каменной кладки // Строительная механика и расчет сооружений, 1980. № 6.

257. Тюркин В.А., Заруцкий A.M., Щедраков А.П. и др. Возведение высотных зданий в скользящей опалубке в Сочи. М.: Э-И ЦБНТИ Мин-промстроя СССР. 1972. - 61 с.

258. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое сопровождение реконструкции городов. Изд-во ВолГУ, Волгоград. 2000, 384 с.

259. Фадеев А.Б., Матвеенко Г.А. Полуаналитический метод конечных элементов при прогнозе напряженно-деформированного состояния оснований осесимметричных фундаментов // Нелинейная механика грунтов: Тр.VI Рос.конф. СПб, 1993. Т.1. С.146-149.

260. Фадеев А.Б., Матвеенко Г.А. Полу аналитический метод конечных элементов при решении пространственных задач геомеханики // Исследования и разработки по компьютерному проектированию фундаментов и оснований. Новочеркасск: ВИИ, 1990. С.28-35.

261. Фадеев А.Б., Матвеенко Г.А. Полуаналитический метод конечных элементов при решении пространственных задач фундаментостроения в упругой и упругопластической постановке // Изв.вузов. Строительство и архитектура, 1988. №12. С.113-116.

262. Фельдбаум А.А. Основы теории оптимальных автоматических систем. М.: Наука, 1966, - 624 с.

263. Филоненко-Бородич М.М. Простейшая модель упругого основания, способная распределять нагрузку: Тр.МЭМИИТ, 1945. Вып.53.

264. Флорин В.А. Основы механики грунтов. T.l. М.: Госстройиздат,1959.

265. Фомичев П.А., Фомичева Е.Н., Спиридонов В.П. Исследование формы дросселирующих отверстий в гидравлическом поршне виброизолирующей опоры // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока, №2, Новосибирск: НГАВТ, 2003. С. 131-143.

266. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. 4.1,2. М.: Машиностроение, 1974. 840 с.

267. Фридман Я.Б. Оценка опасности разрушения машиностроительных материалов // Теор. основы конструирования машин. М.: Гос. науч.-техн. изд-во машиностроит. Лит., 1957. С.257-281.

268. Хемминг Р.В. Численные методы для научных работников и инженеров. М.:Наука, 1968. 400 с.

269. Хеммонд Р. Аварии зданий и сооружений. М.: Госстройиздат, 1961.243с.

270. Холл А. Опыт методологии для системотехники. М.: Советское радио, 1975. 436 с.

271. Цытович Н.А. Механика грунтов. Изд. 4-е. М.: Стройиздат, 1963.486 с.

272. Чайка В.П. Проблема нормирования конструкционной диаграммы сжатия бетона. // Исследование прочности и деформаций бетона и железобетонных конструкций для транспортного строительства. М.: ЦНИИС, 1990. С. 57-78.

273. Чармадов А.К. Исследование прочности вибрированной кладки при двухосном напряженном состоянии // Исследования конструкций крупнопанельных зданий: Сб. тр./М.: ЦНИИСК, 1981.

274. Черкасов И.И., Михеев В.В. и др. Влияние силы тяжести на механические свойства грунтов // Основания, фундаменты и механика грунтов, 1970. №1.

275. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров.

276. Справ.пособие. М.: Машиностроение. 2004. 512с.

277. Чуггряков Ю.М. Гидропривод и средства гидроавтоматики. -Машиностроение. 1979, 232 с.

278. Чухлатый М.С. Численное исследование НДС системы «здание-фундамент-грунт». Канд. дис. Тюмень, 2004.

279. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г, Взаимодействие здания и основания (методика расчета и практическое применение в проектировании) С-Пб., Стройиздат 2002, 48 с.

280. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Расчет фундаментных плит в пространственной постановке с учетом нелинейных деформаций основания.

281. Шашкин К.Г. Методика построения пространственной картины залегания слоев грунта по данным геологических изысканий. N5, 2002.

282. Шашкин К.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния основания фундаментов и здания с учетом их взаимодействия.

283. Швец В.Б., Тарасов Б.Л., Швец Н.С. Надежность оснований и фундаментов. М.: Стройиздат, 1980. 158 с.

284. Шевляков Ю.А. Матричные алгоритмы в теории упругости неоднородных сред. Киев: Выща шк., 1977. 215 с.

285. Шевляков Ю.А., Наумов Ю.А., Чистяк В.И. К расчету неоднородных оснований // Прикл. механика, — 1968 — Т.4. №.9. С.66-73.

286. Шевляков Ю.А., Наумов Ю.А., Чистяк В.И. К решению основных задач теории упругости для слоя с произвольной неоднородностью по толщине // Прикл. механика, 1970. Т.6. №.7. С.25-31.

287. Шеен Шенцу. НДС крупнопанельных зданий взаимодействующих с основанием от вертикальных нагрузок. Кандидатская диссертация. М.: Изд-во МГСУ, 1996,-119 с.

288. Шейнис Е.И., Ройтерштейн С.С., Волченко В.В. Исследование эффективности работы планировщика Д3-603 с лазерной системой управления. Строительные и дорожные машины. 1987, N1, с. 12-13.

289. Щуплецов Ю.П. Прочность и деформируемость скальных массивов. Уро РАН, Екатеринбург 2003, -194 с.

290. Ярив А. Введение в оптическую электронику. М.: Высшая школа, 1983.

291. Ясир Э.С. Расчетное обоснование изменения НДС основания тяжелого сооружения для уменьшения его деформации. Кандидатская диссертация. М.: изд-во МГСУ 1993, -115 с.

292. ANSYS Basic Analysis Procedures Guide. ANSYS Release 5.6. ANSYS Inc., 1998.

293. Bock,T. Ashida,S. Hergl,C. Roboter zur Fassadenreinigung von Hoch-hauser. Tagung ROBOTIK 2002. Ludwigsburg.

294. Brown S.B., Kim K.H., Anand L. An internal variable constitutive model for hot working of metals // International Journal of Plasticity, 1989. Vol. 5. P. 95-130.

295. Chors H.-H. Elektronlschen Uberwacliurigssystemen In Bau-maschlnen // Baumaschlnendlenst. 1987. - N2. -S. 50-52, 54.

296. Donald. C. O'Shea. Elements of Modem Optical Dislng. John & Sons, New York, 1985. p. 61-67.

297. Drucker D.C., Prager W. Soil mechanics and plastic analysis or limit design. Quarterly of applied mathematics. V.10. № 2, 1952.

298. Eggert G.M., Dawson, P.R., and Mathur K.K. An Adaptive Descent Method for Nonlinear Viscoplasticity // International Journal for Numerical Methods in Engineering. Vol. 31. P. 1031-1054 (1991).

299. ENV 1991-1. Eurocode 1: Basic of Design and Actions of Structures. Part 1: Basic of Design. CEN, 1994.

300. Fattal S., Jokel F. Failure hypothesis for masonry shear walls. Proceedings of ASCE, 1976. Vol. 102., № ST3. P. 515-532.

301. Finllayson B.A., Scriven L.E. The method of weighted residuals A rewiew, Appl, Math. Rev., 19, № 9,735-748.

302. Ganju Т.Н. Non-linear finite element computer model for structural clay brickwork. Struct.Eng., 1981, Vol. 59B. №3. P.4.

303. Golechki J.J., Knops R.J. Introduction to a linear elastostatics with variable Poisson's ratio // Acad. Gorn-Hutn. W Krakowie, 1960. Vol. 30. P.81-92.

304. Instltut Technique du Batlment et des Travaux Publlks, 1976, v.29, П.341, p. 78-79.

305. Irons B.M. The superpatch theorem and other proposition relating to the patch tests// Proceedings of the 5th Canadian Congress of Applied Mechanics, Frederction, 1975. P.651-652.

306. Klopper K. Die spezlellen Bedlngungen fur die Automat Islerung mobllen Baumaschlnen // Wissenschaftszelturig der technlsche Hochschule Magdeburg. 1986. - N7. - s. 67-72.

307. Marguerre K. Spannungszustand und Wellenausbreitung in der dicken Platte. "Ingenieur Archiv", B. W., 1933.

308. Muravskii G. Green functions for a compressible linearly non-homogeneous half-space // Archive of Applied Mechanics, 1997. Vol. 67. P.521-534.

309. Muravskii G.Time-harmonic problem for a non-homogeneous half-space with shear modulus limited at infinite depth // Eur. J. Mech.-A/Solids, 1997. Vol.16. №2 P.277-294.

310. Nicolaevsky V.N., Kuznetsov A.S., Bellendir E.N. Mathematical dila-tancy theory and conditions at strong discontinuities// Intern. J.Eng.Sci., 1991. Vol.29. №11. P.1375-1389.

311. Olszak W. (ed) Non-Homogeneity in Elasticity and Plasticity // Proc. IUTAM Symp., Warsaw, September 2-9 1958. London: Pergamon Press, 1959. 528p.

312. Page A.W. A non-linear analysis of the composite action of masonrywalls on beams. Proc. Inst. Civ. Eng., 1979. Vol. 67. March. P. 93-110.

313. Page A.W. The biaxial compressive strength of brick masonry. -Proc.ICE, 1981, Vol. 71. Part 2. P. 893-906.

314. PLAXIS-Finite Element Code for Solid and Rock Analyses. Ver.7. General Information and Tutorial Manual. Rotterdam: Balkema, 1998.

315. Prandtl L. Spannungsverteilund in plastischen Kurpern // Proceedeedings of 1-st International congress f applied mechanics. Delft, 1924. P. 43-54.

316. Pruitt J. Lasers guide sllpfarming of Atlanta's IBM tower // Concrete Construction 1987.- vol.32, N4 -p.342-349.

317. Rao C.R.A. On the integration of the axisymmetric stress equations of motion for nonhomogeneous elastic media // Arch. Mech.Stosow., 1970. Vol.22. P.63-73.

318. Samarasinghe W., Page A.W., Hendry A.W. A finite element model for the in-plane behaviour of brickwork. Proc. Inst. Civ. Eng., 1982. Vol. 73. P. 171-178.

319. Saw C. Linear elastic finite element analysis of masonry walls on beams. Building Science, 1974. Vol. 9. № 4. P. 299-307.

320. Schnobrich, W. C., Suidan, M. Finite Element Analysis of Reinforced Concrete // ASCE Journal of the Structural Division, ST10. P. 2109-2122 (October, 1973).

321. Schweizerhof, К. H., Wriggers, P. Consistent Linearization for Path Following Methods in Nonlinear FE Analysis // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, Vol. 59. P.261-279 (1986).

322. Selvadurai A.P.S. The settlement of a rigid circular foundation resting on a half-space exhibiting a near surface elastic non-homogeneity // Intern J. Num. Anal. Method Geomech., 1996. Vol.20. P.251-364.

323. Vogel G., Helnze K., Sender R. Ingenleurgeod.etlsche Probleme bel (ler Errlchtung von Gleltbauwerken. -Bauplanung- Bautechnlk,1970, n.l, S. 15-18.

324. Wildemann V.E., Vlasova M.L., Kuznetsov A.Yu., Oshev S.Yu. Boundary-value problems of post-critical deformation mechanics and problems of strength analysis // Advanced Problems in Mechanics: XXXII Summer School

325. Conference. Book of Abstracts. St. Petersburg, 2004. - P. 105-106.

326. Willam K.J., Warnke E.D. Constitutive Model for the Triaxial Behavior of Concrete // Proceedings, International Association for Bridge and Structural Engineering. Vol.19. ISMES. Bergamo, Italy. P.174 (1975).

327. Williams I., Hiecks M.A. Finite-Elemente-Prognose fur ein schrag be-lastetes Fundament//Geotechnik, 1992. Bd. 15. № 2. P.66-72.

328. Горелов П.В., Кислицын Е.Ю., Спиридонов В.П. «Технология конструкционных электротехнических материалов» (учебное пособие). Кн.2, 2-е изд., дополн. Новосибирск, 2005. 239 С.

329. Паниткин А.С., Спиридонов В.П. Варианты построения схем заземляющих устройств. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005.С. 17.

330. Паниткин А.С., Спиридонов В.П. Защита от действия внешних помех оборудования кабельных сетей. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005.С. 59.

331. Паниткин А.С., Спиридонов В.П. Требования к системам заземления и электромагнитной совместимости. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005.С.11.

332. Паниткин А.С., Спиридонов В.П. Эффективность экранирования кабелей в ЛВС. Материалы X Международной научно-практической конференции "Наука-Сервису", МГУ сервиса, 2005.С. 62.

333. Спиридонов В.П. Гудков В.М. Контроль смещений горных пород и сооружений при чрезвычайных ситуациях. "Маркшейдерский вестник",вып.2, М., 2004. С. 68-71.

334. Спиридонов В.П. Использование метана угольных месторождений. Журнал «Энергосбережение и водоподготовка», № 1, М., 1997. С. 19-21.

335. Спиридонов В.П. Источники питания геодезических приборов. Сб. внутр. вузовск. Вопросы рационального использования недр. ВЗПИ, 1991.С. 81-84.

336. Спиридонов В.П. Контроль деформаций массива горных пород (доклад). XXXVI Научная конференция РУДН. Москва, 2000.

337. Спиридонов В.П. Оптико-электронная система контроля и обработки информации сдвижения горных пород. Научнотехнич. конференция «Энергетика, экология, энергосбережение, транспорт». Новосибирск, 18 -19 декабря 2002.

338. Спиридонов В.П. Фотоприемные устройства светодальномеров. Сб. внутр. вузовск. Вопросы рационального использования недр. ВЗПИ, 1991. С. 77-80

339. Спиридонов В.П., Пащенков В.З. Исследование методов стабилизации мощности излучения геодезических лазеров. Сб. внутр. вузовск. Вопросы рационального использования недр. ВЗПИ, 1991.С.84-89.

340. Спиридонов В.П., Ткачева Т.А. Методологические исследования перемещений в вертикальной и горизонтальной плоскостях (тезисы). Материалы межотрас. семинар «Современные проблемы информационных технологий», Москва 1993.