м-ка. Учебнометодическое пособие по проведению лабораторных работ по дисциплине Геодезия для направления подготовки
 Скачать 0.71 Mb.
|
|
3 РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА «ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА РАЗБИВОЧНОГО ЧЕРТЕЖА» На построенном топографическом плане (рис. 9) необходимо составить разбивочный чертеж оси трассы трубопровода графо-аналитическим методом. Работа состоит из четырех этапов:
Трубопровод проектируется произвольными размерами и таким образом, чтобы можно было применить разные способы разбивочных работ. При этом должны быть соблюдены следующие требования:
3.1 Проектирование планового положения оси трассы линейного сооружения После тщательной проработки, с учётом вышеописанных требований, обучающиеся намечают самостоятельно с учетом ситуации на плане направления оси трассы трубопровода (основные точки). Подписывают их заглавными буквами алфавита А, В, С. После этого графически, используя поперечный масштаб плана и измеритель, определяют координаты (X, Y) основных точек оси трассы: А, В, С (рис. 10). Рис. 10. Топографический план местности с изображением планового положения трубопровода (проектный генплан) Координаты этих точек вносятся в табл. 3. Координаты опорных точек теодолитного хода, необходимых для разбивочных работ, выписывают из ведомости вычисления координат (табл. 2) и также вносят в табл. 4. Таблица 4 Исходные координаты опорных точек и точек проектируемого сооружения
Продолжение табл. 1
На этом завершается процесс проектирования сооружения. Таким образом, получают проектный план сооружения (рис. 10). 3.2 Решение обратных геодезических задач При геодезической подготовке разбивочного чертежа необходимо решить обратную геодезическую задачу. Суть этой задачи заключается в определении дирекционного угла и расстояния по известным координатам начала и конца отрезка. В начале определяются начальные и конечные координаты каждого отрезка (направления), которые используются при построении основных точек. Затем вычисляются ∆Х и ∆У по формулам: ∆Х = ХК – ХН; ∆У = УК – УН. Далее определяется тангенс румба по формуле tgr= . После этого определяем румб r=arctg| |. Следующий этап – это определение дирекционного угла и направления румба, осуществляемое по схеме, приведенной на рис. 11. Рис. 11. Схема определения дирекционного угла и направления румба Вычисляем горизонтальное проложение отрезков по формулам: D=Δx/cosr, D=Δy/sinr, D=√Δx ²+Δy ² Все полученные вычисления вносятся в табл. 5. Таблица 5 Решение обратных геодезических задач
Продолжение табл. 5
3.3 Расчет разбивочных элементов и оценка точности каждого способа 1. Одну из точек проектируемого сооружения, например А, разбиваем способом угловых засечек(рис. 12). Данный способ разбивочных работ применяется для разбивки недоступных точек, находящихся на значительном расстоянии от исходных пунктов. В способе угловой засечки проектное положение точки А находят отложением на исходных пунктах (в нашем примере это точки 1 и 2) проектных углов β1 и β2. Базисом засечки служит или специально измеренная сторона, или сторона разбивочной сети (в нашем случае базис – это сторона 1 – 2). Проектные углы β1 и β2 вычисляются как разность дирекционных углов сторон по формулам: β1= α1-А – α1-2 = 46°45'- 10°15'= 36°30', β2= α 2-1 – α2-А= (α 1-2 +180º00') – α2-А(10°15'+180º00')-148°10'= 42°05', γ=180º00'-(42°05'+36°30')=101º25'. Дирекционные углы находят из решения обратной геодезической задачи по проектным координатам определяемой точки и известным координатам исходных пунктов. Дирекционный угол α1-2 берется из табл. 2. Результаты решения представлены в табл. 5, столбцы 2,3. Оценка точности способа производится по следующим формуле mугл.з= · где mß - погрешность горизонтального угла, - базис линии/ Рис. 12. Схема способа угловых засечек У способа угловых засечек есть определенные ограничения: применимости, необходимо, чтобы выполнялось условие: 30°<γ<150°. В рассмотренном примере это условие при γ=101°25' выполняется. 2. Точку В разобьём способом полярных координат (рис. 13). Данный способ широко применяется при разбивке осей проектируемого сооружения с пунктов теодолитных и полигонометрических ходов, когда эти пункты расположены сравнительно недалеко от выносимых на местность точек. В этом способе проектное положение точки В на местности находят путем отложения от направления 1 – 2 проектного угла βB и расстояния D1-В. Проектный угол находят как разность дирекционных углов βВ= α1-В - α1-2 = 68°03' - 10°15'= 57°48'; вычисленных, как и расстояние D из решения обратных геодезических задач (табл. 5, столбцы 2,4). Расстояние 1-В берем как среднее арифметическое между тремя полученными значениями из табл. 2. DB-1=(68,24+68,24+68,24)/3=68,24 м. Оценка точности способа полярных координат осуществляется по формуле mпол.к.=. где - относительная погрешность откладывания линии, - относительная погрешность измерения угла. Рис. 13. Схема метода полярных координат 3.Точку С, разобьём способом линейной засечки (рис. 14). Как правило, данный способ применяют для разбивки сооружений, у которых длины сторон базиса и засечек не превышают длины мерного прибора. В нашем примере расстояния не должны превышать 20 м. Для этого на стороне теодолитного хода 3 – 1 способом створно – линейной засечки намечают створные точки ств.1 и ств.2 таким образом, чтобы расстояние от них до точки С не превышало 20 м. В способе линейной засечки проектное положение точки С на местности находят путем отложения от базиса соответствующих расстояний. Рис. 14. Схема способа линейных засечек Dств.1-С=10,96 м; DC–ств.2 =10,53 м; Dств.1-ств.2= 16,06 м. Оценка точности способа линейных засечек , где р- полупериметр определяемый по формуле . 3.4 Построение и оформление разбивочного чертежа Разбивочный чертеж составляется на листе чертежной бумаги формата А3(A4) в масштабе 1:1000(1:2000). Порядок построения следующий:
Разбивочный чертеж вычерчивается черным цветом. Опорные точки обводят циркулем кружками диаметром 2мм, к которым подводят концы сторон хода, вычерчиваемых тонкими сплошными линиями, черным цветом. Координатная сетка обозначается крестиками зеленого цвета (6×6мм). Точки проектируемого сооружения А, В, С следует вычерчивать красным цветом сплошными линиями. Все направления от опорных точек до рассчитанных точек проектного сооружения проводить штрих-пунктиром красным цветом. Все разбивочные элементы (проектные углы и расстояния) подписывать красной ручкой. Расчетная часть работы выполняется на листах формата А4. Чертеж на формате А3 (А4). Все листы скрепляются и оформленное задание представляется для проверки и защиты. Пример выполненного разбивочного чертежа приведен на рис. 15. Рис. 15. Разбивочный чертеж трассы трубопровода 4 ОБРАБОТКА ДАННЫХ НИВЕЛИРОВАНИЯ ТРАССЫ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ. ПОСТРОЕНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ТРАССЫ. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ Цель: по данным журнала геометрического технического нивелирования и пикетажного журнала построить продольный профиль участка дороги. Нанести на продольный профиль проектную линию. Ход работы: - обработка пикетажного журнала; - обработка журнала геометрического нивелирования; - построение продольного профиля в масштабах: для горизонтальных расстояний – 1:2000; вертикальных –1:200; - построение на продольном профиле проектной линии; - оформление профиля. 1 Пикетажный журнал (рис. 17). Первоначальное направление трассы СВ: 48о50′. Первый угол поворота трассы Уг θпр1 = 27о18′+n оm′ Второй угол поворота θпр2 = 38о23′+n оm′ где n – число букв в фамилии студента; m – число букв в имени студента. 35 º45 ’ Рис. 17. Пикетажный журнал
Отсчеты по нивелирным рейкам и превышения являются общими для всех студентов. Отметка первого репера задается преподавателем. Отметка конечного репера вычисляется по формулам для каждого варианта I: HRp11= HRp10+3,554 II: HRp6= HRp5−3,510 III: HRp26= HRp25−2,053 IV: HRp20= HRp19−2,100
4.1 Обработка пикетажного журнала Основные элементы и главные точки круговой кривой представлены на рис. 18.
 элементы второй кривой по формулам Тангенс  θКривая  Домер Д=2Т-К=  4. Биссектриса
 Рис. 18. Основные элементы и главные точки круговой кривой
вычисляют румбы остальных прямых отрезков трассы. Значения румбов записывают в пикетажном журнале вдоль стрелок, указывающих повороты трассы. 4.2 Обработка журнала геометрического нивелирования Обработка данных журнала технического нивелирования состоит в вычислении отметок всех связующих и промежуточных точек по исходным отметкам начальной и конечной точек хода (реперов) и отсчётам, взятым по рейкам при нивелировании трассы. Вычисления выполняются в следующей последовательности: 1.Вычисляют превышения между связующими точками hчер = Зчер - Пчер, hкр = Зкр - Пкр. где Зчер, Пчер - отсчёты по чёрной стороне задней и передней реек; Зкр, Пкр - отсчёты по красной стороне задней и передней реек. Для технического нивелирования должно быть выполнено условие │ hчер- hкр │≤ 5 мм. Вычисляют среднее превышение, которое округляют до целого числа миллиметров.  .2. Для контроля правильности вычислений в журнале выполняют постраничный контроль  где hср. - сумма средних превышений, ∑3 - сумма задних отсчетов, ∑П - сумма передних отсчетов. 3. По известным отметкам начального репера и конечного репера вычисляют теоретическую сумму превышений:  Вычисляют высотную невязку fh fh=∑ hср. - ∑hт.‚ где hср. – сумма средних превышений по всему ходу. Вычисляют допустимую невязку  = ±50√ L, ммгде L - число километров в нивелирном ходе, 4. Если fh ≤ , то высотная невязка распределяется на средние превышения между связующими точками по следующей формулеhср. исп. = hср+Vh, где Vh = - fh /N, hср - среднее превышение; Vh- поправка на превышение; hср. исп- исправленное среднее превышение; N – число станций. Контролем является проверка равенства суммы исправленных средних превышений и теоретического превышения для хода Σhср. исп = Σhтеор =.  -  5. Вычисляют последовательно отметки всех связующих точек хода Нn+1 = Нn + испр hi , где испр.hi - исправленное среднее превышение. Контролем правильности вычислений отметок связующих точек является равенство вычисленной отметки конечного репера её фактической, заданной отметке; 6. Вычисляют отметки промежуточных точек. Для этого определяется горизонт прибора (ГП) для станции, с которой снимался отсчёт на промежуточной точке. Горизонт прибора на станции вычисляют дважды - по наблюдениям на заднюю и переднюю точки ГПз = Нз+ 3чер; ГПп = Нп+ Пчер, где Нз – отметка связующей точки, которая является задней для данной станции; Нп – отметка связующей точки, которая является передней для данной станции; Расхождение между двумя вычисленными значениями ГП допускают в пределах ± 5 мм. На соответствующих станциях вычисляют отметки промежуточных точек по формуле Нпром. = ГП - b, где b – отсчёт по чёрной стороне рейки на промежуточную точку. 4.3 Построение продольного профиля Продольный профиль строят по данным пикетажного и нивелирного журналов в масштабах: для горизонтальных расстояний 1:2000, для вертикальных – 1:200. Профиль составляется на листе миллиметровой бумаги, размер формата А3. На рис. 19 приведён образец части профиля, составленного для одного из вариантов. Построение выполняют в следующей последовательности: В нижней левой части листа вычерчивают сетку (разграфку) профиля со следующими сверху вниз горизонтальными графами (рис. 19): Построение профиля начинается с прочерчивания линии условного горизонта, от которой откладывают отметки точек с таким расчетом, чтобы самая низшая точка профиля находилась выше этой линии на 30-50 мм. Например, наименьшая отметка профиля составляет 163,781. Масштаб для высот – 1: 200, значит, отметку условного горизонта можно принять 209,74-5∙2=199,74 м, с округлением будет 200 м. Ниже линии горизонта проводятся параллельные линии, ограничивающие графы профиля. Разграфка профиля следующая: 1) План местности– ширина графы – 15 мм; 2) Уклоны в тысячных – ширина графы – 10 мм; 3) Проектные отметки – ширина графы – 15 мм; 4) Фактические отметки– ширина графы – 15 мм; 5) Расстояния– ширина графы – 10 мм; 6) Пикеты. План прямых и кривых – ширина графы – 30 мм; 7) Грунты– ширина графы – 10 мм. Наименование граф подписываются перед началом профиля. Первую строку «Уклоны в тысячных» и вторую – «Проектные отметки» оставляют для записи результатов проектирования на профиле проектной линии. В графе «Расстояния», заполнение которой идет в первую очередь, записываются горизонтальные проложения (расстояния) между точками профиля с известными высотами. Расстояния между пикетами 100 м в графу не записываются. Под графой подписываются номера пикетов. В графе «План прямых и кривых» оформляется план прямых отрезков и кривых оси трассы согласно данным пикетажного журнала. Между главными точками начала и конца круговой кривой в виде дуги обозначается кривая выпуклостью вверх при правом угле поворота трассы и вниз – при левом угле. В пределах дуги записываются все элементы кривой (θ, R, T, K, Д, Б). Для прямых отрезков трассы записывают горизонтальные проложения под прямой, а над ней – их румбы. В графе «Фактические отметки» записываются отметки пикетов и промежуточных точек из журнала нивелирования трассы с округлением до 0,01 м. В графе «План местности» изображается план местности вдоль оси трассы (в виде прямой полосы), на которой наносят контуры ситуации, стрелками – углы поворота и расположение исходных реперов. Ситуацию показывают условными знаками. В нижней графе «Грунты» записывают название грунтов, по которым пролегает трасса. По фактическим отметкам строится профиль трассы. При этом каждая точка отмечается по высоте на соответствующей ординате. Соединяя по линейке нанесенные точки, получают фактический профиль поверхности земли по трассе в виде ломаной линии. Профиль вычерчивается в два цвета. Красным цветом заполняются вторая и третья графы («Уклоны в тысячных», «Проектные отметки»), вычерчиваются план прямых и кривых, а также ось трассы в первой графе («План местности»). Все остальное вычерчивается черным цветом. 4.4 Проектирование трассы автодороги При проектировании трассы автодороги технические условия могут предусматривать: 1) минимальный объем земляных работ при создании проектной линии; 2) примерное равенство объемов выемок и насыпей; 3) обеспечение допустимых уклонов на отдельных участках трассы; 4) выполнение перехода от положительного уклона к отрицательному при наличии вставки горизонтального участка трассы. Рассмотрим пример, в котором необходимо выполнить следующие требования: 1) величина максимального уклона не должна превысить 0,050 (50 ‰); 2) обеспечить баланс земляных работ при сооружении выемок и насыпей с наименьшим объемом перемещении земляных масс. Проектирование осуществляется в следующей последовательности. Сначала проектную линию наносят на профиль приближенно, руководствуясь указанными выше требованиями, а затем расчетами уточняют ее положение так, чтобы уклоны ее выражались целыми тысячными долями единицы. При этом на участках уклон не должен превысить предельного значения, и должно быть достигнуто приблизительное равенство объемов выемок и насыпей при наименьшем перемещении земляных масс. В начале трассы желательно, чтобы проектная отметка совпала с фактической отметкой ПК0, потому что строящаяся дорога обычно ответвляется от существующей. По профилю определяются приближенные проектные отметки точек излома линии и горизонтальные расстояния между ними. Уклоны вычисляются по формуле  где h – разность отметок соседних точек проектной линии; d – горизонтальное расстояние (проложение) между точками. Если уклоны не превышают заданного предельного значения, то их вписывают в графу «Уклоны в тысячных» с округлением до тысячных долей. В противном случае проектную линию частично или полностью изменяют и вновь вычисляют уклоны. По выбранным уклонам вновь вычисляются проектные отметки точек проектной линии. Вычисления начинают с проектной отметки НпрПК0. Вычисление проектных отметок точек проектной линии осуществляется по формуле Н(n+1)пр= Н(n)пр+in∙dn , где Н(n+1)пр – проектная отметка последующей точки; Н(n)пр – проектная отметка предыдущей точки; in – величина уклона линии участка; dn– протяженность участка. Уклон имеет знак «+», когда проектная линия идет вверх, и «-», когда она понижается. Отметки и превышения необходимо вычислять с точностью до 0,01 м. По вычисленным проектным отметкам уточняется положение проектной линии на профиле. Затем вычисляются проектные отметки всех пикетов и промежуточных точек. Вначале определяются превышения для всех отрезков трассы, имеющихся в графе «Расстояния». Затем, последовательно прибавляя превышения к отметкам предшествующих точек, получают проектные отметки всех пикетов и промежуточных точек. Отметки точек вписываются в графу «Проектные отметки» с точностью до 0,01 м. Далее вычисляется разность между фактическими и проектными отметками, называемыми рабочими отметками, по следующей формуле hр= Н - Нпр. Рабочие отметки подписываются красным цветом на чертеже профиля: выемки – под проектной линией, а насыпи – над проектной линией. Выполняется проверка сходимости вычисленных рабочих отметок в каждой точке с величиной выемки или насыпи на графике профиля по масштабу. Допуск в масштабе профиля должен составлять не более ± 0,5 мм. Этот контроль позволяет обнаружить грубые ошибки в вычислениях рабочих отметок и построении фактической и проектной линии профиля. Особо оформляются точки пересечения проектной линии с линией профиля, называемые точками нулевых работ (в них нет ни насыпей, ни выемок, а рабочие отметки их равны нулю). Горизонтальное проложение от точек нулевых работ до ближайших пикетных точек определяется по формулам:   где hр1, hр2 – рабочие отметки ближайших точек; d – горизонтальное проложение между ближайшими точками; х – горизонтальное проложение от точки нулевых работ до точки с рабочей отметкой hр1; y – горизонтальное проложение от точки нулевых работ до точки с рабочей отметкой hр2. Вычисляются отметки точек нулевых работ (Н0) проектной линии по формуле Н0=Нпр1+i∙x, где Нпр1 – проектная отметка точки с рабочей отметкой hр1. Результаты проектирования на профиле оформляются следующим образом: проектную линию, уклоны в тысячных, проектные и рабочие отметки – красным цветом; вертикальные линии от точек нулевых работ до условного горизонта, отметки точек нулевых работ, расстояния от точек нулевых работ до ближайших точек профиля (x и y) – синим цветом. Остальные элементы продольного профиля оформляются черным цветом. Поитогам лабораторного занятия должен быть построен продольный профиль трассы дороги. План местности Уклоны (в тысячных) Проектные Фактические отметки Расстояния Пикеты План прямых и кривых С у г л и н о к Грунты Рис. 19. Образец оформления части продольного профиля 5.НИВЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ ПО КВАДРАТАМ. ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ Целью задания является приобретение студентами навыков комплексного применения геодезических знаний в процессе решения практических задач по избранному профилю. Данное задание носит творческий характер и требует от студентов не только знания разнообразных разделов геодезии, но и умения правильно их применять в процессе решения задач по профилю. Задание состоит из двух частей: составление топографического плана местности и составление проекта вертикальной планировки стройплощадки. В процессе выполнения задания студенты должны показать способность и умение самостоятельно решать следующие задачи: 1) составить топографические планы участка по результатам нивелирования поверхности по квадратам; 2) пользоваться топографическими планами и выполнять на их основе вертикальное проектирование; 3) выполнять необходимые геодезические расчеты на основе знаний, полученных в процессе изучения общего раздела курса инженерной геодезии; 4) оформлять расчеты и чертежи задания в строгом соответствии с требованиями геодезических работ. Данное задание включает в себя следующие основные этапы: получение исходных данных, обработка результатов нивелирования поверхности по квадратам, вычисление объёмов земляных работ, составление картограммы перемещения земляных масс. 5. 1 Исходные данные для выполнения задания Для выполнения задания даётся схема нивелирования поверхности по квадратам и абрис (варианты заданий приведены в приложении Б). Размеры сторон квадратов 20х20 м, размеры поверхности - 60х80 м. Линия а-г ориентирована на север (рис. 20). Нивелирование выполнено с одной станции. Все отсчёты записаны на схеме нивелирования (рис. 20). Отметка одной из вершин должна быть известна. Данная отметка передается от ближайшего репера нивелированием из середины с отсчётами по двум сторонам рейки.  Рис. 20. Схема нивелирования поверхности по квадратам и абрис 5.2 Обработка результатов нивелирования поверхности по квадратам. Вычисление отметок вершин квадратов Отметки вершин квадратов определяются через горизонт прибора (ГП)  где Hа1 - отметка вершины квадрата, м; Оа1 - отсчёт по черной стороне рейки на данную точку. В рассмотренном примере (рис. 20) для станции  Записывается это значение горизонта прибора на схеме нивелирования (рис. 20). Отметки остальных вершин квадратов будут равны  например,    и т. д. Отметки вершин квадратов вычисляются в данном случае без контроля, поэтому при их вычислении следует быть особенно внимательными. 5.3 Построение топографического плана по результатам нивелирования поверхности 5.3.1 Составление плана План поверхности (местности) по результатам нивелирования составляют на плотной чертёжной бумаге формата А4. Первоначально в масштабе 1:500 строят сетку квадратов со сторонами 20х20 м, на которую из схемы (рис. 20) выписывают отметки вершин квадратов с округлением до миллиметров (рис. 21). Направление линии а-г совпадает с северным направлением. Для проведения на плане горизонталей выполняют графическое интерполирование выписанных отметок по каждой стороне и диагоналям квадратов с высотой сечения рельефа 0,25 м. Интерполирование заключается в нахождении на сторонах и диагоналях квадратов точек, выходов горизонталей, отметки которых кратны принятой высоте сечения hсеч= 0,25 м, и выполняется или с помощью миллиметровой бумаги, или кальки. Выполнив интерполирование, соединяют последовательно точки с одинаковыми отметками плавными кривыми линиями, которые и будут являться горизонталями. 5.3.2 Оформление плана При оформлении плана сетка квадратов вычерчивается черным цветом, отметки вершин — черным, горизонтали — коричневым. Горизонтали, кратные метрам, слегка утолщаются и подписываются (рис. 21), при этом верх цифр направлен в сторону повышения поверхности. Толщина горизонталей, отметка которой соответствует целому метру, равна 0,3 мм; толщина остальных горизонталей равна 0,1 мм. Число, обозначающее отметку горизонтали, записывается в разрыве горизонтали. Ситуацию местности изображают условными знаками. 5.4 Составление проекта вертикальной планировки | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
