Лекции (геодезия). Лекция 1 введение
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
Основные формулы для расчета ведомости прямых и кривых: 31 ПК ВУ i+1 = ПК ВУ i + S – Д; НК = ПК ВУ – Т; КК = ПК ВУ + Т – Д; КК = НК + К; Контроль: ∑Р + ∑К = ∑S - ∑Д, где S – расстояние между вершинами углов; Р – прямая вставка. ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ Для характеристики поперечного уклона местности разбивают поперечные профили в обе стороны от оси трассы на 15 – 30 м и более в зависимости от характера склона и типа дороги. Поперечные профили назначают на таком расстоянии друг от друга, чтобы местность между ними имела однообразный уклон. В процессе разбивки пикетажа ведут журнал, в котором показывают все основные элементы трассы, пункты геодезической основы, ситуацию, отдельные элементы рельефа в полосе шириной по 50 – 100 м с каждой стороны от оси будущей дороги. Все данные в последующем помещают в соответствующих графах продольного профиля. Пикетажный журнал ведется на сшитых листах миллиметровой бумаги. Ось трассы показывают в виде прямой линии, расположенной по середине страницы. На прямую линию в масштабе (обычно 1: 2 000) наносят все пикетные и плюсовые точки, углы поворота, поперечные профили и т.д. Запись в журнале ведут снизу вверх, чтобы правая и левая сторона страницы соответствовали правой и левой сторонам трассы по ходу пикетажа. Углы поворота обозначают стрелками, направленными вправо или влево от средней осевой линии в зависимости от того, в какую сторону поворачивает трасса. Около углов поворота выписывают основные элементы кривой: угол поворота с указанием правый или левый, R, Т, К, Б, Д, здесь же подсчитывают пикетажное положение начала и конца кривой. Лекция 15 НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ Нивелирование поверхности выполняется с целью получения топографического плана местности. Различают способы нивелирования поверхности по параллельным линиям (по магистралям), полигонам и по квадратам. Во всех способах высоты пикетов определяют геометрическим нивелированием. Различие состоит лишь в схеме определения планового положения пикетных точек. НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПО КВАДРАТАМ Этот способ находит широкое применение в строительстве. Основой для производства нивелирования является сеть квадратов, разбиваемая на местности. При нивелировании больших участков сторона квадрата может быть 100 или 200 м. Построение сетки квадратов выполняют при помощи теодолита и ленты. Для этой цели по границе участка строят прямоугольник, на сторонах которого закрепляют вершины квадратов. Вершины квадратов внутри участка находят на пересечении створов, проходящих через соответствующие точки, закрепленные на противоположных сторонах внешнего прямоугольника. Основные квадраты разбивают на заполняющие со сторонами 20 – 40 м в зависимости от рельефа участка. Вершины основных квадратов закрепляют бетонными или деревянными столбами, а заполняющих – кольями. Попутно с разбивкой сети квадратов ведут съемку контуров местности. Контуры местности привязывают к сторонам квадратов. Схему разбивки квадратов и данные съемки контуров вычерчивают на бумаге. Квадраты со стороной 100 – 200 м нивелируют каждый в отдельности. 32 Порядок работ в заполняющих квадратах предусматривает нивелирование с одной станции вершин нескольких квадратов (рисунок). При этом каждые две смежные станции должны иметь общие связующие точки. Порядок работ: 1. Вычерчивают в заданном масштабе схему из n-квадратов, подписывают их вершины и отсчеты по черной стороне рейки, пронивелированные с n-станций. 2. Вычисляют превышения между связующими точками замкнутого нивелирного хода: h = З – П. З, П – отсчеты по черной стороне рейки соответственно задней и передней точек. 3. Вычисляют фактическую невязку f h = Σh. 4. Вычисляют допустимую невязку f ДОП = ± 10√n. 5. Если невязка f h допустима, т.е. f h ≤ f ДОП , то ее распределяют поровну на все превышения с обратным знаком и вычисляют исправленные превышения h ИСПР 6. Вычисляют отметки связующих точек Н n+1 = Н n ± h ИСПР 7. Вычисляют отметки промежуточных точек Н ПРОМ = ГИ – а ЧПР ГИ – горизонт инструмента, определяемый на каждой станции как сумма отметки задней связующей точки и отсчета по рейке на ней: ГИ = Н + а Ч а ЧПР – отсчеты по рейке на промежуточных точках. 8. Вычерчивают схему с номерами вершин квадратов и вычисленными отметками, называемыми отметками земли или фактическими (Н Ф ). 9. По фактическим отметкам с заданным сечением проводят горизонтали и получают план поверхности земли. ИЗМЕРЕНИЕ ЛИНИЙ. МЕРНЫЕ ПРИБОРЫ Измерение линий на местности – один из самых распространенных видов геодезических измерений. Без измерения линий не обходится ни одна геодезическая работа. Линии измеряют на горизонтальной, наклонной и вертикальной плоскостях. Их производят непосредственно – металлическими, деревянными метрами, рулетками, землемерными лентами и специальными проволоками, а также косвенно – электронными, нитяными и другими дальномерами. Метры, из-за простоты их конструкции, описывать нет необходимости, однако при использовании складных метров необходимо, прежде всего, проверить наличие всех звеньев. Рулетки выпускают стальные и тесемочные длиной 1, 2, 5, 10, 20, 30, 50 и 100 м, шириной 10 – 12 мм, толщиной 0,15 – 0,30 мм. На полотне рулетки наносят штрихи через 1 мм по всей длине или только на первом дециметре. В последнем случае все остальное полотно размечают сантиметровыми штрихами. Цифры подписывают у каждого дециметрового деления. Чтобы измерить расстояние между двумя точками штрих с подписью 0 (ноль) прикладывают к одной точке и смотрят, какой штрих совпадет со второй точкой. Если вторая точка не совмещается со штрихом на рулетке, а попадает между ними, то расстояние оценивается «на глаз». Стальные рулетки выпускают либо с полотном, намотанным на крестовину (вилку), либо в футляре. Для измерений коротких отрезков металлические рулетки делают изогнутыми по ширине (желобковыми). Длинномерные рулетки типа РК (на крестовине) и РВ (на вилке) применяют в комплекте с приборами для натяжения – динамометрами. Пружинными динамометрами обеспечивают натяжение рулеткам до 100 Н (стандартное натяжение, равное усилию в 10 кг). Тесемочные рулетки состоят из плотного полотна с металлическими, обычно медными, прожилками. Полотно тесемочной рулетки покрыто краской и имеет деления через 1 см. Тесемочными рулетками пользуются, когда не требуется высокая точность измерений. Тесемочные рулетки свертывают в пластмассовый корпус. Землемерная лента ЛЗ представляет собой стальную полосу длиной 20, 24, 30 и 50 м, шириной 10 – 15 мм и толщиной 0,5 мм. На концах ленты нанесено по одному штриху, между которыми и считается длина ленты. У штрихов сделаны вырезы, в которые вставляют шпильки, фиксируя длины измеряемых отрезков. Оканчивается лента ручками. На плоскости ленты отмечены деления через 1, 0,5 и 0,1 м. Метры на ленте отмечены медными пластинами, 33 полуметровые деления – заклепками, дециметровые – отверстиями. Более мелких делений не делают. Длину отсчитывают с точностью до сотых долей метра делением дециметровых частей (между отверстиями) «на глаз». Землемерная шкаловая лента ЗЛШ отличается от описанной выше наличием на ее концах шкал с миллиметровыми делениями. Длины отрезков на концах ленты с миллиметровыми делениями равны 10 см. Номинальной длиной ленты является расстояние между нулевыми штрихами шкал. В комплекты ЛЗ и ЗЛШ входят наборы (от 6 до 11 штук) шпилек – металлических стержней с заостренными концами и кольцами-ручками. Для переноски шпильки надевают на проволочное кольцо. Для транспортировки и хранения ленты наматывают на металлическое кольцо – станок. Для некоторых видов точных измерений применяют специальные инварные проволоки. Инвар – это сплав, содержащий железо, никель, углерод, марганец и другие примеси. Инвар обладает малым коэффициентом линейного расширения в зависимости от температуры, повышенной твердостью и упругостью. На концах проволоки закреплены специальные шкалы- линейки с делениями 1 мм. На остальной части проволоки маркировки длины нет. Поэтому проволоками измеряют расстояния, равные длине между штрихами (24 м). Расстояния, не кратные 24 м, измеряют инварными рулетками. В практике применяют ряд других приборов и инструментов для измерения длин линий. К ним относят длинномеры (измерения аналогичны измерениям проволоками); нутромеры – концевые меры со сферическими окончаниями для измерения и контроля расстояний контактным способом; катетомеры – специальные приборы для измерения небольших (до 1 м) вертикальных отрезков с очень большой точностью (0,0006 – 0,050 мм); измерительные микроскопы, а также шаблоны и другие приспособления, часть из которых будет рассмотрена при изучении геодезического обеспечения строительно-монтажных работ. КОМПАРИРОВАНИЕ МЕРНЫХ ПРИБОРОВ До начала работы мерные приборы сравнивают с эталонами – компарируют. За эталоны принимают отрезки линий на местности или в лаборатории, длины которых известны с высокой точностью. Длина мерного прибора ленты или рулетки выражается уравнением: l = l 0 + Δl К + Δl t , () где l 0 – номинальная длина ленты при нормальной температуре (+ 20°С); Δl К – поправка компарирования; Δl t – поправка за температуру. Поправка за температуру Δl t определяется по формуле Δ t = l 0 α(t Н – t К ), (20) - коэффициент линейного расширения стали, равный 12,5·10 -6 , м/град; t Н , t К – температура мерного прибора при измерении линии и при компарировании, град. В производственных условиях мерные приборы чаще всего эталонируют на полевых компараторах. Эти компараторы представляют собой выровненные участки местности преимущественно с твердым покрытием. Концы компаратора закрепляют знаками со специальными метками, расстояние между которыми известно с большой точностью. Компарирование длинномерных рулеток и лент в полевых условиях производят на компараторах, длина которых, как правило, близка к 120 м. Такую длину выбирают для того, чтобы уложить мерный прибор на компараторе несколько раз. Уложение мерных приборов ведут в прямом и обратном направлениях. Подсчитывают число целых и дробных уложений рулетки или ленты и определяют поправку за компарирование по формуле: 34 n l l l O K , () где n – число уложений мерного прибора; l ∑ - измеренная длина компаратора. Для предварительного компарирования или при желании знать фактическую длину вновь вводимого в эксплуатацию мерного прибора со сравнительно небольшой точностью поступают так. Нормальный мерный прибор (прошедший компарирование) и испытываемый укладывают на одну и ту же плоскость. Совмещают начальные штрихи, натягивают мерные приборы с одинаковой силой и миллиметровой линейкой измеряют расстояния между конечными штрихами. Измеренную величину считают поправкой вводимого в эксплуатацию мерного прибора по отношению к нормальному. Определение поправки в длину испытываемого мерного прибора производят после приведения длины нормального и испытываемого прибора к одной и той же температуре. На строительно-монтажной площадке часто приходится откладывать меньшую длину, чем длина мерного прибора. В этом случае проверяют длины метровых, дециметровых и более мелких делений. Компарирование мелких делений выполняют контрольной (например, Женевской) линейкой, где минимальные отрезки нанесены через 0,2 мм. Показания считывают через увеличительные стекла микроскопа. ИЗМЕРЕНИЕ ДЛИНЫ ЛИНИЙ ЛЕНТАМИ И РУЛЕТКАМИ Измерение линий состоит в том, что мерный прибор (ленту, рулетку) последовательно откладывают между начальной и конечной точками измеряемой линии. Для этого сначала подготавливают к измерению створ линии и измерительные приборы. При подготовке створа линии к измерению ее концы фиксируют кольями, штырями, обрезками труб и т.п.; расчищают полосы шириной 1,5 – 2 м от растительности и остатков снесенных строений; забивают колья или штыри в местах перегибов местности. До измерения линию обозначают на местности (примерно через 100 м) вешками – деревянными или металлическими кругляками с равномерной яркой красно-белой окраской и заостренными концами. Вехи устанавливают либо «на глаз», либо с помощью оптической зрительной трубы с такой частотой, чтобы при нахождении мерщика у одной обеспечивалась видимость двух смежных. Вешение «на глаз» менее точно, чем с помощью оптической трубы с увеличением. Однако его точность вполне достаточна, если измерения делать мерной лентой со шпильками. Вешение «на глаз» выполняют приемами «от себя» и «на себя». При вешении «от себя» один мерщик становится на исходной точке, а на конечной точке второй мерщик устанавливает веху такой высоты, чтобы она была видна с исходной точки. Второй мерщик по створу на расстоянии не более 100 м от начала устанавливает веху, перемещая ее перпендикулярно створу до совпадения ее с вехой на конечной точке. Команды о смещении устанавливаемой вехи в створ подают отмашкой руки. При вешении «на себя» мерщик выставляет вешку или укладывает мерную ленту в створе двух других вех, имея их перед собой. Измерение линии выполняет бригада из двух человек. Передний мерщик (МП) со шпильками и передним концом ленты протягивает ленту и по указанию заднего мерщика (МЗ) укладывает ее в створ измеряемой линии. МЗ совмещает начальный штрих заднего конца ленты с началом линии, вставляя в вырез ленты шпильку. МП натягивает ленту и в вырез на переднем конце вставляет шпильку: МЗ вынимает заднюю шпильку, МП снимает со шпильки ленту, и оба переносят ее вперед вдоль линии. Дойдя до первой шпильки, МЗ закрепляет на ней ленту, ориентирует МП, выставляя его руку со шпилькой и лентой в створ линии по передней вехе. Затем работа продолжается в том же порядке, что и на первом уложении ленты. Целое уложение ленты называется пролетом. Когда все 6 (11) шпилек будут выставлены, у МЗ окажется 5 (10) шпилек. МЗ передает МП все собранные шпильки. Измеренный отрезок будет равен l 5 (10), что при двадцатиметровой 35 ленте равно 100 (200) м. Число таких передач записывается в журнал измерений. Сюда же записывают результаты измерения неполного пролета: от последней шпильки в полном пролете до конечной точки линии. Для контроля линию измеряют вторично, при этом мерщики меняются местами, а за начало измерений принимают бывшую последней точку при измерении линии «прямо». Чтобы избежать грубых ошибок при измерении, выполняют следующее: 1) Подсчитывают, сколько шпилек у МЗ и МП, чтобы удостовериться, что в сумме они составляют комплект. 2) Следят, чтобы при измерении остатка отсчет выполнялся от заднего конца ленты. 3) При отсчитывании делений на середине ленты следят, чтобы лента не была перекручена, т.к. при этом можно спутать число целых метров. Измеренную 20-метровой лентой длину линии вычисляют по формуле: S = 100N + 20 (n - 1) + l () где N – число передач шпилек; n – число шпилек у МЗ; l – остаток (домер). За окончательное значение принимают среднее арифметическое от измерений «прямо» и «обратно». Измерения считают выполненными правильно, если расхождение результатов измерений «прямо» и «обратно» не превышают: - 1: 3 000 от измеренной длины – при благоприятных условиях измерений (твердое покрытие); - 1: 2 000 – при средних условиях измерений (ровная поверхность грунта); - 1: 1 000 - при неблагоприятных условиях измерений (болотистая, кочковатая, заросшая местность, измерения по снегу и т.д.). Измерения линий рулетками производят аналогично. Однако фиксация концов измеренных отрезков при работе рулеткой может выполняться более точно (вешками, иглами, остро отточенным карандашом и т.п.). Как правило, результат измерений линии отличается от действительного ее размера. В измеренную длину вводят поправки за неравенство мерного прибора эталону, за температуру, отличающуюся от той, для которой составлено уравнение мерного прибора (+20º). Результаты измерений линий чаще всего необходимо выражать на чертежах, планах и картах, т.е. на горизонтальной плоскости. Измерения же производят обычно по поверхности рельефа, имеющего уклоны. Для приведения наклонно измеренного расстояния к горизонтальному в результат измерений вводят поправку за наклон линии к горизонту. Для получения проекции (d) измеренной на местности линии длиной S необходимо знать угол α или превышение h точки В над горизонтальной линией. Из решения прямоугольного треугольника: d = S cos α () Горизонтальные проложения обычно вычисляют по специальным таблицам или на ЭВМ. Если известно превышение h, то поправку вычисляют по формуле: R S h 2 2 Поправку за наклон линии к горизонту вводят для каждого пролета отдельно, если пролеты имеют разный наклон. 36 Если наклон линии значителен, измерения ведут отдельными малыми отрезками: 5, 10 м, стараясь уложить концы мерного прибора горизонтально. Измеряемая горизонтальная линия будет иметь ступенчатый вид. Если требуется измерить линию через овраг, канаву или другие препятствия, мерный прибор может изгибаться или провисать. При значительном изгибе определяют величины превышений на отдельных участках. При значительных провисаниях в длинном мерном приборе в средней части линии делают одну-две подпорки. Суммарная поправка в измеренную линию вычисляется по формуле: Δl ∑ = Δl h + Δl К + Δl t . () Очень часто возникает необходимость вынести на местности проектный размер: длину дороги, габариты здания, стройплощадки и т.п. В этом случае следует помнить, что при отложении заранее заданной длины поправка + Δl ∑ вводится назад от конечного штриха рулетки, а - Δl ∑ - вперед. При измерении линий могут быть допущены промахи и грубые погрешности. Один вид промахов – оцифровка делений (его можно распознавать и не ошибаться). Существует еще целый ряд погрешностей, влияние которых на суммарный результат измерений можно существенно уменьшить. Эти погрешности носят систематический характер по влиянию на результат, но случайный по величине. Чтобы уменьшить их величины, необходимо учитывать следующее: 1) Отклонение концов рулетки от створа измерений всегда уменьшает измеряемую длину. Чем меньше отклоняются концы от створа, тем меньше погрешность измерения. При измерениях для многих целей укладку мерных приборов в створ производят с использованием оптических труб. К такому приему прибегают в тех случаях, когда хотят получить результат с относительной погрешностью менее 1/3 000 от измеряемой длины. Отклонения от створа концов 50 и 30 м рулетки более чем на 0,15 м недопустимы. 2) Большую погрешность в измеряемую длину может внести разное натяжение прибора при эталонировании и практической работе. Следует избегать избыточного натяжения, т.к. тонкое полотно рулеток растягивается, при этом часто не восстанавливая начальную длину. Достаточно точно (до ± 100 Н) можно выдержать натяжение, используя для этого ручные приборы – динамометры типа ПН-2 или пружинистые бытовые весы. 3) Недопустимо ослаблять внимание при отсчитывании по концам мерного прибора или его фиксации. Достигнутая точность может быть утрачена при неодновременном снятии отсчетов, подвижки мерного прибора во время фиксации его концов. Поэтому, не следует пренебрегать возможностью дважды или даже трижды взять отсчеты по концам мерного прибора и сравнять разности отсчетов по переднему и заднему концам. Разность отсчетов (для одного пролета измерений) при работе рулетками не должна превышать 2 мм, а при измерении мерными лентами – 1 см. 4) Необходимо следить не только за превышением концов мерного прибора, но и за его изгибом в вертикальной плоскости. Точность определения поправки за наклон зависит от точности определения превышений: чем короче линия, тем точнее надо знать превышение. Достаточно их знать с погрешностью до 1 – 1,5 см на 100 м длины. 5) При введении поправок за отличие температуры, данной в уравнении рулетки (+ 20°С), и температуры измерений следует помнить, что измеряют температуру воздуха, а поправку вводят за изменение температуры металлического полотна мерного прибора. Поэтому, при прямом солнечном облучении мерного прибора термометр подкладывают под его полотно и держат 3 – 5 минут с тем, чтобы точнее определить температуру мерного полотна. Разность температуры воздуха и мерного прибора измеряют с погрешностью не грубее 5°С. 6) Существенно исказить результат измерения может плохое закрепление точек, между которыми ведется измерение. Вязкая почва, зыбко забитый кол, штырь или шпилька, изменяющие свое положение от случайных ударов, приводят к появлению недоступных погрешностей в измеряемой длине. |