Учебнометодическое пособие по проведению практических занятий по дисциплине Инженерная геодезия

• Название: Учебнометодическое пособие по проведению практических занятий по дисциплине Инженерная геодезия
• Дата: 26.11.2022
• Размер: 1.24 Mb.
• Имя файла: Fatykhova.docx
• Тип: Учебно-методическое пособие; #813687
• страница: 13 из 21

Нанесение ситуации на план по данным абриса

План теодолитной съемки составляют по данным абриса съемки, который приведен на рисунке 15.




Рисунок 15 – Абрис теодолитной съемки

Используют результаты всех измерений, сделанные в поле при съемке ситуации. Способ построения контуров на плане соответствует способу съемки их на местности. Точки, снятые различными способами, наносят с помощью транспортира, линейки, циркуля-измерителя и прямоугольного треугольника. Измеренные при съемке ситуации расстояния и углы на плане не подписывают. По мере накладки точек на план по ним вычерчивают в соответствии с абрисом необходимые контуры и предметы местности. Временно, впредь до изображения ситуации условными знаками, на чертеже подписывают карандашом наименование отдельных контуров в пределах изображенных границ и предметов местности.

3. Вычерчивание плана

К вычерчиванию плана приступают после того, как составление его в карандаше закончено.

Студенты при вычерчивании плана руководствуются [6]. Сетку квадратов полностью не вычерчивают, а обозначают лишь крестиками зеленого цвета 6 х 6 мм их вершины. С южной стороны участка подписывают значения Y, а с восточной - X линий координатной сетки возле соответствующих вершин квадратов черным цветом.

Береговые линии рек, ручьев, озер, кюветы с обеих сторон шоссе вычерчиваются зеленым цветом плавными кривыми. Все остальные линии, условные знаки и надписи выполняют черной цветом. Характеристика строений (КЖ - каменный жилой; Н - деревянный нежилой) подписывается параллельно большей стороне строения; название реки и направление течения - вдоль реки. Все остальные надписи на плане делаются строго горизонтально; высота букв - строчных -2.. .3 мм, заглавных и цифр - 4.. .5 мм.

На середине каждой стороны основного полигона с внешней стороны подписывают черным цветом в виде дроби значение румба (в числителе) и горизонтального проложения стороны (в знаменателе). Эти надписи делают вне полигона так, чтобы черта дроби была параллельно оси ординат; дробь должна отстоять от стороны полигона на расстоянии 1,5 см.

Под вычерченным полигоном симметрично вычерчивают черным цветом график поперечного масштаба 1:1000 (или 1:2000) с основанием и высотой 2 см.

Чертеж выполняется на листе с рамкой, предназначенной для чертежей в соответствии с нормативными документами.

Название работы, масштаб плана, фамилия и группа выполнившего работу и фамилия принявшего ее преподавателя приводятся в штампе рамки. Пример вычерченного плана приведен на рисунке 16


Рисунок 16 – План теодолитной съемки

4. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА «ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ ПОДГОТОВКА РАЗБИВОЧНОГО ЧЕРТЕЖА»

На построенном топографическом плане (рис. 16) необходимо составить разбивочный чертеж оси трассы трубопровода графо-аналитическим методом.

Работа состоит из четырех этапов:

1. 
   проектирование сооружения;
   
2. 
   расчет разбивочных элементов;
   
3. 
   оценка точности;
   
4. 
   составление разбивочного чертежа.
   

Трубопровод проектируется произвольными размерами и таким образом, чтобы можно было применить разные способы разбивочных работ. При этом должны быть соблюдены следующие требования:

1. 
   для способа угловых засечек - углы β, прилежащие к стороне теодолитного хода, не должны превышать 150⁰ и быть меньше 30⁰;
   
2. 
   для способа полярных координат – проектные длины линий d_пр. не должны превышать 120 м, угол не должен превышать 150⁰ и быть меньше 30⁰ .
   
3. 
   для способа линейных засечек – проектные длины линий d_пр. не должны быть больше 20м;
   
4. 
   разбивочные элементы должны быть вычислены для всех точек проектируемого сооружения.
   

   1. Проектирование планового положения оси трассы линейного сооружения

После тщательной проработки, с учѐтом 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. 17).



Рисунок 17 – 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. 3.

Таблица 3 Исходные координаты опорных точек и точек проектируемого сооружения

№ точек	Координаты		Данные для оценки точности
	Х, м	У, м
1	130,00	130,00	mβ=±20//
2	256,88	152,94
3	154,77	377,81
А	190,40	194,20	=
В	155,50	193,30

Продолжение табл. 3

№ точек	Координаты		Данные для оценки точности
	Х, м	У, м
С	148,15	238,35	ρ=206265//
cтв.1	140,30	230,70
cтв.2	141,74	246,70

На этом завершается процесс проектирования сооружения. Таким образом, получают проектный план сооружения (рис. 17).

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 = Х_К – Х_Н;

∆У = У_К – У_Н.

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. 18.

Рисунок 18 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. 4.
Решение обратных геодезических задач


Таблица 4

НАПРАВЛЕНИЯ ФОРМУЛЫ	1-А	2-А	1-В	ств.1 ств.2	ств.1-С	С-ств.2	1-ств.1
ХК, м	190,40	190,40	155,50	141,74	148,15	141,74	140,30
ХН, м	130,00	256,88	130,00	140,30	140,30	148,15	130,00
∆Х, м	60,40	-66,48	25,50	1,44	7,85	-6,41	10,30
УК, м	194,20	194,20	193,30	246,70	238,35	246,70	230,70
УН, м	130,00	152,94	130,00	230,70	230,70	238,35	130,00
∆У, м	64,20	41,26	63,30	16,00	7,65	8,35	100,70
tgr=∆Y ∆X	1,06	-0,62	2,48	11,11	0,97	-1,30	9,77
|r|0/	СВ 46º45'	ЮВ 31º50'	СВ 68º03'	СВ 84º51'	СВ 44º16'	ЮВ 52º29'	СВ 84º10'
α0/	46º45'	148º10'	68º03'	84º51'	44º16'	127º31'	84º10'
D=|Δx/cosr|, м	88,15	78,24	68,24	16,06	10,96	10,53	101,22
D=|Δy/sinr|, м	88,15	78,24	68,24	16,06	10,96	10,53	101,22
D=√x ²+y ² м	88,15	78,24	68,24	16,06	10,96	10,53	101,22

3. Расчет разбивочных элементов и оценка точности каждого способа

1. 
   Одну из точек проектируемого сооружения, например А, разбиваем способомугловыхзасечек(рис. 19). 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= α_1-А – α_1-2 = 46°45'- 10°15'= 36°30',

β₂= α _2-1 – α_2-А= (α _1-2 +180º00') – α_2-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 α_1-2 берется из табл. 2. Результаты решения представлены в табл. 5, столбцы 2,3.

Оценка точности способа производится последующим формуле

^mугл.з^{= ·}

где m_ß - погрешность горизонтального угла, - базис линии/

Рисунок 19 – 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 разобьѐм способомполярныхкоординат(рис. 20). 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 β_B и расстояния D_1-В.

Проектный угол находят как разность дирекционных углов

β_В= α_1-В - α_1-2 = 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.

D_B-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.

Рисунок 20 – Схема метода полярных координат

3. 
   Точку С, разобьѐм способомлинейнойзасечки(рис. 21). 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.



Рисунок 21 – Схема способа линейных засечек
D_ств.1-С=10,96 м; D_C–ств.2 =10,53 м;

^Dств.1-ств.2^{= 16,06 м.}
Оценка точности способа линейных засечек

,

где р- полупериметр определяемый по формуле

.

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:

1. 
   Строят координатную сетку – сетку квадратов со сторонами 10 см. Число квадратов сетки необходимо рассчитывать с учетом координат заданных опорных точек и заданного масштаба чертежа с тем, чтобы чертеж разместился в центре листа. Начало координат выбирается так, чтобы все точки (опорные и сооружения) разместились в середине листа бумаги и не выходили за пределы сетки квадратов. Оцифровка сетки должна быть кратна 50 м или 100 м. (0,
   

±50м, ± 100м и т.д.).

2. 
   Пользуясь циркулем-измерителем, графиком поперечного масштаба или масштабной линейкой наносят опорные точки и основные точки сооружения по их координатам. Все построения на чертеже выполняют тонкими линиями (0,1- 0,15мм).
   

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. 22.



Рисунок 22 –Разбивочный чертеж трассы трубопровода

5УСТРОЙСТВО И ПОВЕРКИ НИВЕЛИРА С КОМПЕНСАТОРОМ

Согласно ГОСТ 10528 - 76 в нашей стране выпускаются нивелиры трех типов: высокоточные с ошибкой измерения превышения не более 0,5 мм на 1 км хода, точные с ошибкой измерения превышения 3 мм на 1 км хода и технические с ошибкой измерения превышений 10 мм на 1 км хода.

1. 
   Высокоточные предназначены для нивелирования I и II классов в государственных геодезических сетях, на геодезических полигонах и при ответственных инженерно-геодезических работах.
   
2. 
   Точные предназначены для нивелирования III и IV класса и инженерно- геодезических изысканий.
   
3. 
   Технические предназначены для обоснования топографических съемок, инженерно-геодезических изысканий, строительства.
   

1. Устройство нивелира SOKKIAC330 с компенсатором

Оптический нивелир SOKKIA C330 - компактный, точный и надежный измерительный прибор с автоматическим компенсатором. Благодаря компактной, ударопрочной и влагозащищенной конструкции может использоваться для выполнения работ как внутри, так и вне помещений (в любых погодных условиях). Даже при резких изменениях температуры оптика инструментов не запотевает, позволяя сосредоточиться на измерениях. Строение нивелира представлено на рисунке 23



1 – объектив зрительной трубы, 2 – кремальера (винт четкости), 3 – зрительная труба, 4 – зеркало круглого уровня, 5 –окуляр зрительной трубы с диоптрийным кольцом, 6 – круглый уровень, 7 – подъемные винты, 8 – наводящий винт, 9 – трегер (подставка)

Рисунок 23 - Строение оптического нивелира с компенсатором SOKKIA C330

2. Нивелирные рейки

Для нивелирования применяют цельные, складные, раздвижные и телескопические рейки. Рейки изготавливают из леса хвойных пород, из пластмассы или специальных дюралевых сплавов.

В инженерной практике обычно применяют односторонние или двусторонние шашечные рейки (цельные или складные) РН3, РН4 с 10- миллиметровыми делениями.

Двусторонние рейки имеют длину 3 м, на одной стороне которых черной краской (черная сторона) нанесены шашечные сантиметровые деления и выделены 5- и 10- сантиметровые деления. Нулевой отсчет черной стороны рейки совпадает с ее пяткой. На другой стороне рейки шашечные деления

нанесены красной краской (красная сторона), при этом пяткам соответствуют отсчеты 4687 мм на цельных и 4468 на складных рейках. Каждый дециметр рейки оцифрован, при этом счет делений возрастает снизу вверх.

Красная сторона реек используется для контроля правильности нивелирования.

Для работы с электронными нивелирами используются штрихкодовские рейки.

3. Поверки и юстировка нивелира SOKKIAC330с компенсатором

До использования нивелира и в любое время при сомнении в работе компенсатора проверяется надежность его работы. Для этого нажимается и отпускается кнопка фиксатора компенсатора и встряхивается нивелир. Компенсатор должен быстро возвратиться в исходное положение. Контролируется взятием отсчета по рейке до и после нажатия кнопки.

Основными геометрическими элементами (осями) нивелира являются :

− ось вращения нивелира (основная ось прибора)VV₁;

− ось круглого уровня OO₁;

− визирная ось зрительной трубы WW₁;

− сетка нитей зрительной трубы.

Взаимное расположение осей нивелира должно удовлетворять следующим требованиям (рисунок 24):

1 Ось круглого уровня WW₁ должна быть параллельна оси вращения нивелира ОО₁.

горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси нивелира; 2 Визирная ось зрительной трубы ZZ₁ и ось цилиндрического уровня UU₁

должны находиться в параллельных вертикальных плоскостях при отвесном положении оси вращения нивелира.

3 Визирная ось ZZ₁ должна быть параллельна оси цилиндрического уровня UU₁ (главное условие).

Перед началом поверок необходимо убедиться в устойчивости штатива и подставки (выполняется подобно теодолиту).



Рисунок 24- Схема основных осей нивелира Н-3

1. Поверка и юстировка параллельности оси круглого уровня и оси вращения нивелира

Пузырек круглого уровня приводится на середину при помощи подъемных винтов. Затем инструмент поворачивается на 180°. Если пузырѐк остаѐтся в нуль–пункте или его отклонение от среднего положения не превышает половины деления шкалы уровня, то условие выполнено. В противном случае требуется исправление.

Половина отклонения исправляется подъемными винтами, другая половина исправляется регулировочной шпилькой путем поворота котировочных винтов уровня. После юстировки поверка повторяется.

Исправление выполняется до тех пор, пока пузырек не будет оставаться в центре при повороте нивелира на 180°.

2. Поверка правильности установки сетки нитей зрительной трубы

Перпендикулярность оси вращения нивелира и горизонтальной нити сетки производится следующим образом:

1. 
   С помощью круглого уровня ось вращения нивелира устанавливают в отвесное положение.
   
2. 
   Наводят пересечение сетки нитей на рейку, установленную на расстоянии 15-25 м, и замечают точку наведения (отсчет). Если при вращении трубы по азимуту с помощью наводящего винта горизонтальная нить не уклоняется от точки наведения, т.е. отсчет по рейке остается неизменным, то условие выполнено.
   

В случае невыполнения этой поверки необходимо, сняв защитный колпачок окуляра, ослабить крепежные винты окулярной части зрительной трубы и повернуть сетку нитей в нужную сторону.

3. Визирная ось зрительной трубы должна быть горизонтальна в пределах работы компенсатора (главное условие нивелира)

Проверка выполняется аналогично проверке нивелира с уровнем при трубе. Нивелир устанавливается по середине между рейками, которые находятся на расстоянии 50-70 метров друг от друга. Нивелир приводится в рабочее положение, и берутся отсчеты по рейкам а₁ и в₁. Вычисляется пре- вышение

h₁ = а₁-b₁.

Инструмент переносится к рейке А. Расстояние должно быть не больше 2 метров от рейки. Снова нивелир приводится в рабочее положение и берутся отсчеты по рейкама₂ иb₂ – вычисляется превышение

h₂=а₂-b₂.

Если |h₁–h₂ |≤ 3 мм, то условие выполняется, т.е. визирная ось горизонтальна.

Если условие не выполняется, то требуется юстировка. Исправление выполняется следующим образом:

вычисляется исправленный отсчет ^bправ ^=b2 ^{– h}1

Отворачивается крышка юстировочных винтов сетки нитей.

Поворачиваются юстировочные винты регулировочной шпилькой, пока горизонтальная нить сетки не установится на отсчетеb_прав на рейке в точке В.

Снова производится поверка, пока не выполнится условие |h₁ –h₂ |≤ 3 мм.

4. Измерение превышений нивелиром SOKKIAC330

Превышения одной точки земной поверхности над другой с помощью нивелира SOKKIA C330 измеряют геометрическим методом нивелирования (рисунок 25).



Рисунок 25- Геометрическое нивелирование

При геометрическом нивелировании визирная ось зрительной трубы устанавливается строго параллельно. Различают два способа «из середины» и

«вперед».

1 При способе «из середины», показанного на рисунке 3.7,а, нивелир устанавливают в середине между отвесно установленными нивелирными рейками. При направлении нивелирования от А к В снимают отсчеты З (задний в точке А) и П (передний в точке В), т.е. снимают отчеты, равные расстоянию от основания рейки до горизонтальной нити сетки трубы.

Из рисунка следует, что превышение будет определяться по формуле h=З-П. (15)

Если нивелирование выполнят в направлении от В к А, то рейка в точке А будет передней, а в точке В – задней.

При З>П превышение h положительно, т.е. точка А находится ниже точки В, и наоборот, при З<П превышение – отрицательно, и точка А находится выше точки В.

2 При нивелировании способом «вперед», показанного на рисунке 3.5,б, нивелир устанавливают так, чтобы окуляр трубы проектировался на точку А, а рейку помещают в точке В. Приводят визирную ось прибора в горизонтальное положение, измеряют высоту прибора i и берут отсчет П по передней рейке. В этом случае

h=i-П. (16)

Если необходимо определить превышение между точками, значительно удаленными друг от друга, нивелируемую линию разбивают на части и производят последовательное нивелирование.

6. 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.

Ходработы:

• 
  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. 27). Первоначальное направление трассы СВ:48^о50′.
   

Первый угол поворота трассы У_г

θ_пр1= 27^о18′+n^оm′

Второй угол поворота

θ_пр2=38^о23′+n^оm′

где n – число букв в фамилии студента; m – число букв в имени студента.

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: H_Rp11= H_Rp10+3,554 II: H_Rp6= H_Rp5−3,510 III: H_Rp26= H_Rp25−2,053 IV: H_Rp20= H_Rp19−2,100

2. 
   Данные для проектирования (нанесение на продольный профиль проектной линии) выдаются преподавателем.
   

1. Обработка пикетажного журнала

Основные элементы и главные точки круговой кривой представлены на рис. 18.

1По радиусу R = 100 м и величине второго угла поворота находят элементы второй кривой по формулам

Тангенс

Кривая Домер

Т R tg^

2
_К  R

180

 ^

Д=2Т-К= ^ 2tg

 <sup>2

 </sup> 


 
^ R

¹⁸⁰ 

4. 
   Биссектриса