Основные методы нивелирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Трассирование

Полевое трассирование

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного вида, обозначенная на местности или нанесенная на плане.

Основные документы трассы: план - ее проекция на горизонтальную плоскость; продольный профиль - вертикальный разрез местности по оси проектируемого сооружения.

Трассировка - вид инженерно геодезических изысканий направленных на определение наиболее благоприятного в техническом отношении и экономически эффективного варианта положения оси трассы.

Применяют два способа трассирования:

камеральный - на предварительной стадии проектирования. В этом случае для выбора варианта положения оси трассы и ее параметров используют карты и планы.

Полевой - на стадии окончательного выбора варианта направления трассы непосредственно на местности. В целях учебной практики мы применили сразу второй способ трассирования, при этом в натуре определили положение начала и конца трассы, углов поворота, главных точек кривой, измерили стороны хода, разбили пикетаж, нивелировали трассу, т. е. вынесли в натуру точки которыми определяется положение трассы на местности. ( Все эти точки мы закрепили на местности деревянными колышками. )

Для этого сначала производим осмотр местности и выбираем наилучший вариант расположения трассы, обходя различные препятствия: болото, группу деревьев, рощу, местность с большим уклоном, горы. Составляем схематичный чертеж, а затем используя его прокладываем трассу. Начало трассы обозначаем пикетам с номером 0:

ПК0. Т. к. Пикеты на трасса автодорог разбиваются через 100 метров, то номер каждого пикета обозначает число сотен метров трассы от ее начала. Теодолит мы устанавливаем в ПК0 и, в заданном направлении откладываем пикеты. Для этого устанавливаем в ВУ1 вешку, другую вешку мы устанавливаем в створе линии ПК0 -ВУ1. Расстояние в 100 метров от ПК0 до ПК1 мы измеряем рулеткой. Так мы

получаем точку ПК1.

Затем мы измеряем расстояние рулеткой от ПК1 до ВУ1 ( оно равно 54,90 метров ).

Т. к. Далее трасса поворачивает - идет по кривой, то учитывая домер ( Д = 20,35 ) мы откладываем пикет на расстоянии

45,10 + Д = 45,10 + 20,35 = 65,45

метров от ВУ1.

Таким образом мы прокладываем трассу, разбивая ее на пикеты, до точки ПК10. Помимо пикетов колышки забиваем в характерных точках - плюсовых ( промежуточных ) точках. Эти точки обозначаем расстоянием от каждого пикета, например:

ПК0 + 4,57 или ПК6 + 63,85 + 14,16 и. т. д.

Т. к. Трасса проходит по контуру горы, то на местности разбиваем перпендикулярные к трассе линии - поперечники. Длина каждого поперечника составляет 40 метров. Длины поперечников бывают разными, они назначаются в зависимости от ширины дороги. Разбивая поперечник мы закрепляем кольями его концы, которые располагаются на расстоянии 20 метров по каждую сторону дороги, и обозначаются:

Лево 20, Право 20;

точку пересечения с трассой ( у нас это пикеты ПК4, ПК6 ). Колышки забиваются также и в главных точках круговых кривых - это начало кривой НК, конец кривой КК и середина кривой СК.

Одновременно с разбивкой пикетажа и кривых ведем съемку местности, прилегающей к трассе. Результаты съемки заносим в пикетажный журнал.

Пикетажный журнал.

В нем трассу изображаем условно в выпрямленном виде, а углы поворота указываем стрелками. Для написания пикетажного журнала используем глазомерную съемку - съемка местности, основанная на использовании приближенных методов (расстояние измеряется шагами или на глаз ).

Здесь же, на местности, производим детальную разбивку круговых кривых. Для того чтобы разбить круговую кривую, достаточно определить на местности положение ее трех главных точек: начала кривой, середины кривой и конца кривой.

Для этого производим подготовительные расчеты.

По измеряемому значению угла поворота трассы и круговой кривой выбираем из « Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах » Н. А. Митина элементы кривой: тангенс Т, домер Д, длину кривой К и биссектрису Б. Зная пикетажное значение вершины угла ВУ определяем положение главных точек кривой по формулам:



рис. Вертикальная кривая

НК = ВУ - Т

КК = НК + К

СК = НК + К/2

контрольные формулы:

КК = ВУ + Т - Д

СК = КК - К/2

Первая кривая:

= 180 0 - = 180 0 - 91 0 18' = 88 0 42'

R = 50 ; Т = 48,88 ; К = 77,41 ; Д = 20,85 ; Б = 49,92

ВУ = ПК1 + 54,90 = 154,90

НК = 154,90 - 48,88 = 106,02 = ПК1 + 6,02

КК = ПК1 + 6,02 + 77,41 = ПК1 + 83,43

СК = ПК1 + 6,02 + 38,705 = ПК1 + 44,725

Контроль



КК = ПК1 + 54,90 + 48,88 - 20,35 = ПК1 + 83,43

СК = 183,43 - 38,705 = 144,725 = 44,725

рис. Первая кривая

Вторая кривая:

2 = 2 - 180 0 = 240 0 22' - 180 0 = 60 0 22'

R = 50 ; Т = 58,16 ; К = 105,36 ; Д = 10,96 ; Б = 15,68

НК = ПК3 + 32,57 - 58,16 = 274,41 = ПК2 + 74,41

КК = ПК2 + 74,41 + 105,36 = 379,77 = ПК3 + 79,77

СК = ПК2 + 74,41 + 52,68 = 327,09 = ПК3 + 27,09

Контроль

КК = ПК3 + 32,57 + 58,16 - 10,96 = 379,77 = ПК3 + 79,77

СК = ПК3 + 79,77 - 52,62 = ПК3 + 27,09

рис. Вторая кривая



Третья кривая:

3 = 3 - 180 0 = 261 0 23' - 180 0 = 81 0 23'

R = 50 ; Т = 42,994 ; К = 71,02 ; Д = 14,967 ; Б = 15,94

НК = ПК6 + 9,18 - 42,994 = 566,19 = ПК5 + 66,19

КК = ПК6 + 66,19 + 71,02 = 637,21 = ПК6 + 37,21

СК = ПК6 + 66,19 + 35,51 = 601,70 = ПК6 + 1,70

Контроль

КК = ПК6 + 9,18 + 42,994 - 14,967 = 637,21 = ПК6 + 37,21

СК = ПК5 + 37,21 - 35,51 = 601,70 = ПК6 + 1,70

рис. Третья кривая

Четвертая кривая:

4 = 180 0 - 4 = 180 0 - 97 0 = 83 0

R = 50 ; Т = 44,236 ; К = 72,43 ; Д = 16,042 ; Б = 16,76 ;

НК = ПК8 - 44,236 = 755,76 = ПК7 + 55,76

КК = ПК7 + 55,76 + 72,43 = 828,19 = ПК8 + 28,19

СК = ПК7 + 55,76 + 36,215 = 791,975 = ПК7 + 91,975



Контроль

КК = ПК8 + 44,236 - 16,042 = 828,19 = ПК8 + 28,19

СК = ПК8 + 28,9 - 36,215 = 791,975 = ПК7 + 91,975

рис. Четвертая кривая

Используя полученные данные, разбиваем кривые. Так, например разбивка первой кривой сводится к отложению расстояния: 6,02 от ПК1 - получаем начало кривой, и 83,43 от ПК1, учитывая домер Д = 20б35, - получаем конец кривой; а также 16,76 по биссектрисе горизонтального угла - получаем середину кривой. В этих точках забиваем колышки.

Для детальной разбивки круговой кривой используют один и трех способов: прямоугольных координат, продолженных хорд и углов.

1. Способ прямоугольных координат.

За начало координат здесь принимают точки НК и КК. Разбивку выполняют с этих двух точек к середине кривой:

За ось абсцисс х принимают линии тангенсов, за ось ординат y - перпендикуляры, опущенные из промежуточных точек а1 , а2 , а3 , ... на линии тангенсов.



рис. Способ прямоугольных координат

Значения прямоугольных координат можно взять в « таблице для разбивки кривых на автомобильных дорогах » Н. А. Митина.

Для определения местоположения промежуточных точек в натуре от точек НК или КК рулеткой откладывают по линии тангенсов абсциссы точек х1 , х2 и. т. д. В полученных местах восстанавливают перпендикуляры к линии тангенсов и рулеткой откладывают ординаты тех же точек y1 , y2 и. Т. д. Полученные на местах точки закрепляют колышками.

Способ продолженных хорд .

Основные параметры - длина хорды l и величина смещения d конца продолженной хорды , которую можно вычислить по формуле

d =l2 / R

или определить по указанной ниже таблице . Кривые разбивают по хордам длинной 5 , 10 , или 20 метров



Положение первой точки кривой а определяют также способом прямоугольных координат .Полученную точку а 1 закрепляют колышком . Для определения положения точки а2 на продолжении хорды НК- а1 от точки а1 рулеткой откладывают отрезок , равный длине хорды l . Конечную точку этого отрезка с2 смещают на величину d и получают вторую точку а1 а2 = l и т.д. Этот способ применяют в закрытой местности с ограниченной видимостью

Способ углов или полярных координат .

Промежуточные точки а1 , а2 , а3 получают путем построения в точках НК и КК угла j и отклонения отрезков , равных длине соответствующей хорды . Величину угла j вычисляют по формуле sin ( j / 2 )= l / 2R , где R - радиус кривой.

Порядок работы при данном способе разбивки следующий . В точке НК устанавливают теодолит , ориентируют его по точке ВУ , закрепляют лимб . Открепив алидаду , поворачивают его на угол j / 2 . Конец разметки совмещают с точкой кой НК , направляют рулетку вдоль визирного луча и откладывают отрезок , равный длине хорды l . Полученную точку а1 закрепляют колышком . Далее зрительную трубу устанавливают на отсчет , равный углу j , совмещают с началом хорды l , проводят прямую до пересечения с линией визирования . Полученную точку а2 закрепляют колышком . Аналогично получают остальные точки .

Все пикеты , находящиеся на тангенсах , должны быть вынесены на кривую . Для этого мы определяем их прямоугольные координаты , беря за условное начало НК или КК , т.е. используем способ прямоугольных координат . Чтобы определить координаты пикета ( в данном случае n ) пользуются формулами

Xn = R sin j

Yn = R - R cos j = 2R sin2 ( j / 2 ) , где j = ( K / R ) r , K =100 м - l

или используют ниже указанную схему.

Таким образом , чтобы вынести пикет на кривую нужно отложить от НК взаимно перпендикулярные отрезки Xn и Yn ( в случае если пикет расположен за вершиной угла , то его выносят на кривую от конца кривой ) .

Таким способом мы выполнили ПК-3 , ПК-6 , ПК-8 на круговые кривые.

ПК-3



R=50

НК = ПК2+74 , 41

Кгор( длина кривой )=ПК3 - ( ПК2 + 74 , 41 ) =25 , 59 м

Отсюда из таблицы

XПК3 =24 ,48 м YПК3 =5 , 93 м

ПК-6 ПК-8

R=50 R =50

НК = ПК5+66 , 19 м НК = ПК7+55 , 76 м

Кгор = ПК6-(ПК5+66 , 19)=33 , 81м Кгор = ПК8-(ПК7+55 , 76 )=44 , 24 м

Из таблицы

XПК6 = 31 , 29 м XПК8 =38 ,69 м

YПК6 = 11 , 00 м YПК8 =18 , 33 м

Проложив трассу , забив пикеты и главные точки круговых кривых , мы начинаем нивелирование трассы .

Основным способом нивелирования трассы является нивелирование из середины . Нивелир устанавливают в точке (станции) , лежащей на линии между двумя соседними пикетами (т.е. производим нивелирование по пикетам) и берем отсчеты по задней и передней рейкам .

Кроме основного применяем и дополнительный способ - способ нивелирования вперед (для плюсовых точек) . Нивелир устанавливаем на пикете , измеряем высоту

прибора и берем отчет по черной стороне рейки , установленной на плюсовой точке .

Кроме нивелирования пикетов , плюсовых точек также ведется нивелирование поперечников . В связи с тем , что местность в некоторых местах имеет сильно выраженный рельеф , то для поперечников мы применяем способ нивелирования из середины :задняя рейка устанавливается на пикете . геодезический тахеометрический съемка нивелир

Трасса привязывается к двум или одному реперу .Т.к. в нашем случае только один репер , то мы нивелируем трассу дважды - в прямом и обратном направлении .В прямом ходе нивелируем пикеты , плюсовые точки и поперечники , в обратном ходе только пикеты . При нивелировании трассы ведется журнал нивелирования , где :

1 графа - номер станции

2 - номера пикетов и плюсовых точек

3 - отсчет по задней рейке (черная и красная стороны)

4 - отсчет по передней рейке (черная и красная стороны)

5 - отсчет по черной стороне рейки , установленной в плюсовой точке .

При этом вычисляют разности нулей реек , как разности между

отсчетами по черной и красной сторонами рейки на данном пикете .

Расхождения не должны превышать 3 мм .

6 - превышение по черной и красной сторонам , которое вычисляется по формуле: h =З - П

где З - отсчет по задней рейке , П - по передней . Превышения по черной и красной сторонам не должны отличаться больше чем на +(-) 4 мм

7 - Среднее превышение связующих пикетов , округленное до целых чисел .

После этих вычислений производят постраничный контроль , чтобы получить равенство :

S З- S П= S hср

Расхождение за счет округления не должно превышать 2 м на странице журнала .

Вычисляют невязку хода.

fh =S hcp - ( H1 - H2 )

S hcp - сумма всех средних превышений хода

H1 и H2 - отметки начального и конечного репера

В нашем случае один репер , поэтому мы прокладываем прямой и обратный нивелирные ходы .

Невязку хода ( если она допустима ,а допустимая невязка fh = +(-)50

на корень из L , где L - длина хода(км) ) распределяют с обратным знаком поровну на все превышения в виде поправок .

8 - в эту графу записывают найденные и исправленные превышения .

9- в нее записывают горизонт инструмента

10 - записывают вычисленные отметки точки по формуле

Hn+1 = Hn+hисп



hисп - исправленное превышение , Hn+1 , Hn - отметки последующей и предыдущей точек

Контролем вычисления отметок связующих пикетов является получение отметки точки ТКО в конце журнала , совпадающее с отметкой точки ТКО в начале журнала .

Отметки плюсовых точек находим по формуле

Нв = ГИ - в

Нв - отметка промежуточной точки

в - отсчет по рейке , стоящей на промежуточной точке .

ГИ - горизонт инструмента , который вычисляется по формуле :

ГИ = На + а

На - отметка пикета ( связующей точки )

а - отсчет по черной стороне рейки , стоящей на этой точке .

Журнал нивелирования

Произведя все необходимые ( выше указанные ) вычисления, мы приступаем к построению продольного и поперечного профилей трассы.

Вначале строим сетку профиля ( как на чертеже )



В строке « расстояния » в масштабе 1 : 2000 откладываем расстояние между пикетами и плюсовыми точками, используя журнал нивелирования.

Из журнала выписываем отметки пикетов в строку « отметки поверхности земли ».

Затем принимаем условный горизонт. Вертикальный масштаб принимаем 1 : 200.

От линии УГ по вертикали над соответствующими пикетами в масштабе 1 : 200 откладываем отрезки, соответствующие разности между отметками пикетов и отметкой линии УГ. Полученные точки соединяем прямыми линиями, тем самым получая продольный профиль поверхности земли.

В строке « развернутый план трассы » в масштабе 1 : 2000 составляем план трассы, используя пикетажный журнал.

По вычисленным НК и КК с учетом масштаба 1 : 2000 строим план прямых и кривых в нижней строке профиля. НК и КК отмечаем перпендикулярами. Вдоль этих перпендикуляров выписываем расстояния от НК и КК до ближайших пикетов.

Здесь же при повороте трассы кривая изображается дугой: если поворот влево, то выпуклостью вниз, если поворот вправо, то - вверх. Сюда записываем угол поворота, радиус кривой и основные элементы круговой кривой. В этой же полосе сетки профиля проставляем пикеты, километры и подписываем длины прямых вставок трассы ( т. е. от начала трассы до начала кривой; от конца кривой до начала следующей кривой или от конца кривой до конца трассы ) и их румбы.

Проводим проектную линию, чтобы при минимальных уклонах был соблюден баланс земляных работ. Положение дороги в профиле определяется также рядом точек, строго фиксированных на высоте: начало и конец трассы, ее пересечения в одном уровне с существующими железными и автомобильными дорогами и т. д.

Выбранная нами проектная линия имеет изгибы и состоит из трех линий, каждая из которых имеет свой уклон, который рассчитывается по формуле:

, где

i - уклон в тысячных долях (для необходимости можно взять в стотысячных долях ),

h - превышение между точками перегибов проектной линии (вычисляем как разность отметок концов проектной линии ),

d1 - расстояние между точками перегибов проектируемой линии.

Затем вычисляем проектные отметки пикетов и промежуточных точек на этой линии:

H h + 1 = H h + id , где

H h , H h + 1 - отметки предыдущей и последующей точек,

i - уклон,

d - расстояние между точками H h и H h + 1 ;

учитывая, что при повышении проектной линии уклон берем со знаком « + » , при понижении - « - ». Уклоны расстояний и полученные проектные отметки записываем в соответствующие графы сетки профиля красным цветом.

Для строительства сооружения по всем точкам трассы вычисляем рабочие отметки по формуле:

h p = H Z - HP, где

h p - рабочая отметка,

HZ - отметка земли,

H P - проектная отметка.

Рабочие отметки выемки ( со знаком « + » ) записываем под проектной линией, а насыпи ( со знаком « - » ) - под ней.

При наличии выемок и насыпей проектный профиль в отдельных местах будет пересекать профиль поверхности земли. Точки пересечения профилей называются точками нулевых работ, т. е. грунт в этих точках при строительстве не снимается и не насыпается.

Расстояния до точек нулевых работ находим по формулам:

, где

h з , h п - задняя и передняя рабочие отметки пикетов.

Контролем является равенство:

d = x + y



Эти расстояния записываем синим цветом над линией УГ в сетке профилей.

Зная расстояния от пикетов до точек нулевых работ и главных точек круговых кривых по формуле:

H h + 1 = H h + id

вычисляем проектные отметки этих точек и записываем в соответствующую строку.

После построения продольного профиля трассы строим поперечные профили в масштабе 1 : 200 со своим выбранным УГ. Все данные берем из журнала нивелирования. По формуле:

h p = H Z - HP

вычисляем рабочие отметки и выше упомянутым образом записываем в сетку поперечного профиля.

Так мы строим и проектируем профили трассы линейного сооружения, в данном случае автодороги.



Литература

Новак В. Е. Курс инженерной геодезии. М., « Недра », 1989.

Хейфец Б. С., Данилевич Б. Б. Практикум по инженерной геодезии. М., «Недра », 1979.

Колосов Б. А. Инженерная геодезия. М., « Недра », 1989.

Багратуни Г. А. Инженерная геодезия. М., « Недра », 1989

Условные знаки для топографических планов. М., « Недра », 1989

Размещено на Allbest.ru

...