4 Составление профиля трассы

4.1 Подготовка исходных данных

На участке трассы от ПКО до ПК5 (пикетажный журнал на рисунке 4.1) было произведено техническое нивелирование с привязкой к реперам государственной опорной сети № 3 и № 4 (таблица 4.1).

По данным нивелирования необходимо построить черный профиль трассы и проектную (красную) линию с уклоном +0,007. Красную отметку ПКО принять на 0,45 м ниже черной отметки этого пикета.

Перед выполнением задания студент заочного обучения устанавливает свои исходные данные по заданию преподавателя или по шифру зачетной книжки.

1. Отметка репера № 3 определяется как десятичное число, составленное из всех цифр и разделенное запятой после третьей цифры шифра.

Например, если номер зачетной книжки 795346, то отметка репера № 3 составит 795,346 м.

2. Отметка репера № 4 получается из отметки репера № 3 с добавлением 4 м. Например, если отметка репера 37 составляет 795,346 м, то отметка репера № 4 будет равна 795,346 + 4,000 = 799,346 м.

3. Радиус закругления R и угол поворота трассы  задаются преподавателем индивидуально или выбираются из таблицы 4.2 по порядковому номеру студента в журнале группы.

Для порядковых номеров более 10 необходимо использовать различные сочетания углов и радиусов поворота. Например, для порядкового номера 12 следует взять φ =30º30' и R=110 м, для порядкового номера 21

φ =38º40', а R=100м, для 11-го варианта φ =30º30', а R=115м и т. д.

4.2 Последовательность графических построений и расчетов

Выполнение графических построений и расчетов начинается с зарисовки пикетажного журнала (см. рисунок 4.1), затем подготавливается формуляр журнала продольного нивелирования трассы и заполняются графы 1-5 числами, приведенными в таблице 4.1.

Графа 1 - номер станции (станция - это место установки нивелира).

Графа 2 - номер точки, на которую устанавливалась рейка и по рейке брался отсчет в мм.

Графа 3 - отсчеты по рейке (первый - по черной стороне рейки, второй - по красной), установленной на связующей точке и находящейся сзади исполнителя.

Рисунок 4.1 – Пикетажный журнал

Таблица 4.1 – Журнал продольного нивелирования трассы

№ стан-ций		№ точки		Отсчеты по рейке, мм						Превышение, мм		Сред- нее превышение, мм		Гори- зонт инструмента, м		Отмет- ки, м
				задней		перед-ней		проме-жуточ-ной
1		2		3		4		5		6		7		8		9
1		RP3 ПКО		2105 6458		0751 5102										795,346
2	ПКО ПК1		0432 4784		1045 5399
3	ПК1 +65,6 Л+20 П+20 ПК2		2633 6985		0909 5265		2466 2823 1754
4	ПК2 ПК3		2314 6667		1499 5850
5	ПК3 +30,2 ПК4		0795 5148		1699 6050		2023
6	ПК4 ПК5		2895 7249		0949 5301
7	ПК5 RP4		1525 5878		1856 6207										799,346
			3=		4=				6=		7=

=

Таблица 4.2 – Варианты индивидуальных заданий для расчета кривых закруглений

Порядковый номер	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Угол поворота φ	30º30'	38º40'	42º20'	28º50'	40º35'	33º45'	28º35'	35º40'	44º10'	32º15'
Радиус поворота R, м	100	110	120	130	140	150	145	135	125	115

Графа 4 - отсчеты (первый по черной стороне рейки, второй - по красной) по рейке, установленной на связующей точке и находящейся впереди наблюдателя.

Графа 5 - отсчеты по черной стороне рейки, установленной между пикетами на промежуточных точках.

Графа 6. В этой графе записываются превышения между связующими точками. Превышения вычисляются как разность между отсчетом на точках, находящихся сзади и впереди исполнителя.

Так как отсчеты берутся по черной и красной сторонам реек, то в графе 6 будет два значения превышения между связующими точками.

Графа 7. Среднее превышение находится как среднее арифметическое значение из двух превышений, полученных в графе 6, при условии, что разность этих превышений не превышает 5 мм. Если эта разность превышает 5 мм, то следует найти ошибку в записи чисел.

Правильность вычислений превышений и средних превышений контролируется следующим образом. Подсчитываются суммы отсчетов отдельно в третьей, четвертой графах (₃ и ₄ ) и алгебраические суммы в шестой и седьмой графах (₆ и ₇ ) .

При отсутствии ошибок в вычислениях должно соблюдаться равенство (см. пример на обработку журнала продольного нивелирования в таблице 4.3):

Затем вычисляется невязка по формуле :

,

где h = Σ₇ - алгебраическая сумма средних превышений (см. графу 7 таблицы 4.1);

H_Rp3 и H_Rp4 - отметки реперов № 3 и № 4.

Полученную фактическую невязку сравнивают с допустимой, вычисленной по формуле

,

где L - длина нивелирного хода в км.

Таблица 4.3 – Пример обработки результатов продольного нивелирования

№ станции	№ точки	Отсчеты по рейке, мм			Превы- шение, мм	Сред- нее превышение, мм	Гори- зонт инстру-мента, м	Отмет- ки, м
		задней	передней	проме-жуточ-ной
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	R07 ПКО	2216 6569	0862 5213		+1354 +1356	2 +1355		122,477 123,830
2	ПКО +42 +64 Л+20 П+20 ПК1	0543 4895	1156 5510	2577 1448 2934 1865	613 615	2 614	124,373	123,830 121,796 122,925 121,439 122,508 123,214
3	ПК1 +20 +50 +80 ПК2	0806 5157	1810 6164	2134 0986 0722	1004 1007	1,5 1005,5	124,020	123,214 121,886 123,034 123,298 122,207
4	ПК2 RP8	1657 6010	1454 5806		+203 +204	1,5 +203,5		122,207 122,409
		=27853	= 27975		=122	= 61

= 0,061  (122,409  122,477) = +0,007м = + 7 мм

Если , то приступают к увязке нивелирного хода, которая заключается в равномерном распределении невязки f_h на все превышения. Поправкам придается знак, обратный знаку невязки.

В графе 7 над средними превышениями красным цветом подписываются величины поправок.

После того как превышения увязаны, приступают к вычислению отметок связующих точек, т.е. пикетов ПК0, ПК1, ПК2, ПК3, ПК4, ПК5, по формуле

,

где H_n+1 - вычисляемая отметка;

h_n - отметка предыдущей точки (пикета);

h_{n- (n+1)} - увязанное превышение между n и (n+1) точками (пикетами).

После вычисления отметок пикетов (см. графу 9 таблицы 4.1) приступают к вычислению горизонтов инструмента для тех станций, на которых имеются промежуточные точки и поперечники. В таблице 4.1 такими станциями являются №3 и №5.

Горизонт инструмента вычисляют по формуле

,

где H_n - отметка пикета, установленного сзади исполнителя;

- отсчет по черной стороне рейки, установленной на заднем пикете.

Отметку промежуточной точки находят по формуле

,

где О_пр - отсчет по рейке, установленной на промежуточной точке.

Построение продольного и поперечного профилей трассы выполняют следующим образом. На листе миллиметровой бумаги формата А3 проводят линию условного горизонта и подписывают её. На рисунке 4.2 отметка линии условного горизонта составляет 120,00 м. Ниже этой линии размещают профильную сетку (см. рисунок 4.2).

Профили следует построить в масштабах: продольный горизонтальный 1:2000, продольный вертикальный 1:200, поперечный (горизонтальный и вертикальный) 1:500.

В разделе профильной сетки "Расстояния" в масштабе 1:2000 размечают все пикеты, промежуточные точки и записывают расстояния между промежуточными точками.

Против каждого пикета и промежуточной точки выписывают из журнала нивелирования их отметки в раздел сетки "Черные отметки". Отметки округляют до сотых долей метра (см. рисунок 4.2).

По середине раздела сетки "План полосы отвода" красной тушью проводят прямую линию, которая является выпрямленной осью трассы.

Слева и справа линии наносят ситуацию черной тушью согласно пикетажной книжке (см. рисунок 4.2).

В разделе профильной сетки «План прямых и кривых» красным цветом показывают прямые участки трассы и участки, которые проходят по закруглениям. Начало "НК" и конец "КК" кривой привязывают к ближайшим пикетам.

По заданным радиусу кривой R и величине угла поворота φ рассчитывают T (тангенс) К (длину кривой), Б (биссектрису), Д (домер):

^,

^,

,

Д = 2Т  К,

где  = 3,1416.

Вычисленные значения Т, К, Б и Д заносят в пикетажный журнал и на профиль трассы в план прямых и кривых.

НК и КК рассчитывают по формулам:

НК = ВУ(вершина угла)  Т,

КК = НК + К.

Контрольная формула: КК = ВУ + Т  Д.

Пример расчета. Исходные данные: вершина угла фиксируется колышком, расположенным на расстоянии 40м от пикета № 2, т. е.

ВУ = ПК2 + 40, R = 150 м,  = 3720.

Решение: Т = 150tg = 50,67 м;

;

Д = 250,67  97,74 = 3,60 м;

НК = ВУ – Т = ПК2 + 40  50,67 = ПК1 + 89,33;

КК = НК + К = ПК1 + 89,33 + 97,74 = ПК2 + 87,07.

Контроль: КК = ВУ + Т – Д = ПК2 + 40 + 50,67  3,60 = ПК2 + 87,07.

Значения НК, КК и контрольное значение КК заносятся в пикетажный журнал и показывают на плане прямых и кривых.

От верхней линии профильной сетки против пикетных и промежуточных точек в вертикальном масштабе 1:200 проводят ординаты высотой, равной разности между черными отметками и отметкой верхней линии сетки. Условная отметка верхней линии сетки выбирается с таким расчетом, чтобы между самой низкой точкой профиля и линией сетки было не менее 8-10 см.

Концы проведенных ординат соединяют и получают черный профиль. Ординаты и профиль вычерчивают черной тушью.