MetodichkaA4

С другой стороны, подставив в формулу (1) вместо h его значение из выражения (2), найдем

Введем обозначение:

Величина Hi называется горизонтом прибора (ГП) или горизонтом инструмента (ГИ) и, как это видно из рис. 7а, является высотой визирного луча над исходной уровенной поверхностью. Следовательно, горизонт прибора на данной станции равен отметке точки плюс отсчет по рейке, установленной в этой точке.

Выразив из формулы (4) значение HA и подставив в выражение (3), получим

HB = Hi – b,

т. е. отметка точки равна горизонту прибора минус отсчет по установленной в ней рейке.

Рис. 8. Последовательное нивелирование

21

Иногда при геометрическом нивелировании (рис. 7б) нивелир устанавливают так, чтобы окуляр зрительной трубы находился над задней точкой А, а в передней точке В устанавливают рейку R. Затем делают отсчет b по рейке и измеряют рулеткой или с помощью рейки расстояние i по отвесному направлению от центра окуляра до точки А, называемое высотой прибора. Из рис. 7б следует, что

h = i – b,

а горизонт прибора

Hi = HA + i.

Чаще всего приходится определять превышение между точками A и D, находящимися на значительном расстоянии одна от другой (рис. 8). Тогда производят последовательное нивелирование на первой, второй станциях и т. д., т. е. прокладывают нивелирный ход.

После того как взяты отсчеты a1 и b1 по рейкам на первой станции, заднюю рейку R1 из точки А переносят в точку В2, а нивелир устанавливают на второй станции между точками В1 и В2; далее берут отсчеты а2 и b2 по рейкам. Затем заднюю рейку R2 устанавливают в точке В3, а нивелир – на третьей станции до тех пор, пока нивелир не окажется на станции между точками Вк и D. Точки, общие для двух соседних станций, называются связующими, например В1, В2, В3, В4. Точки, расположенные между связующими, называются промежуточными, например С1 и Ск.

Такие точки служат для получения отметок характерных изломов местности.

Из рис. 8 следует, что

h1 = a1 – b1; h2 = a2 – b2;

………………

hn = an – bn.

Алгебраическая сумма всех превышений равна превышению между конечными точками хода, т. е.

n n n

h = hi = ai – bi .

i = 1 i = 1 i = 1

Отметки связующих точек вычисляют последовательно по формуле. Если требуется отметка только конечной точки хода, то ее определяют по формуле:

n

Hкон = Hнач + hi .

i = 1

Отметки промежуточных точек вычисляют через горизонт прибора.

22

4. Рекомендации по выполнению расчетно-графической работы

Работа состоит из пяти документов:.

1.Перечень документов (содержание);

2.Расчет элементов прямых, кривых и направлений по трассе

М1:5000(план);

3.Пикетажный журнал М 1:2000

4.Нивелировачный журнал;

5.Продольный профиль (вертикальный М 1:200 , горизонтальный М 1:2000);

Перечень документов (содержание) оформляется с чертежным штампом (прил. 3; каждый отдельный документ оформляется со штампом).

План трассы строится по индивидуальному заданию (прил. 4) с двумя поворотами и тремя прямыми вставками. Элементы кривых:

α – угол поворота (по заданию);

R – радиус кривой (в среднем 400-600м);

Т – тангенс - это расстояние от вершины угла (ВУ) до начала кривой (НК), или от ВУ до конца кривой (КК); К – кривая – длина дуги от начала до конца кривой (от НК до КК);

Б – биссектриса – расстояние от ВУ (вершины угла) до середины кривой

(СК);

Д – домер – разность в длине суммы двух тангенсов и кривой.

Если даны α (углы поворота) и R (радиус кривой), то другие элементы кривой можно вычислить по формулам:

; ;Д = 2Т – К.

По этим формулам составлены таблицы для разбивки кривых

( прил. 4 для R = 100).

По α углу поворота (прил. 4) определяют значения Т; К; Б. Рассчитывают Д, основные точки начала и конца кривой НК = ВУ - Т; КК = НК + К. Точность расчета элементов кривой 0,01 м (до сантиметров). Положение ВУ получают по данным линейных измерений в М 1:5000 (прил. 4).

Румб первого направления указан в индивидуальном задании.

Трассу начинают от ПК0 по данному румбу до вершины угла № 1 (ВУ

№1);

По условиям задания поворот влево, второй – вправо.

23

Рассчитывают румб второго направления и от ВУ № 1 чертят прямую до ВУ № 2.

Рассчитывают румб третьего направления и от ВУ № 2 чертят прямую до конца трассы (ПК10).

От ВУ в масштабе откладывают Т по прямой в обратную сторону, подписывая соответственно НК = , КК = .

Угол между двумя направлениями трассы делят пополам и от ВУ, на прямой, поделившей угол, откладывают в масштабе Б (биссектрису), табличное значение элемента кривой.

Из полученных точек начала и конца кривой восстанавливают перпендикуляры к сторонам угла. Пересечение перпендикуляров есть центр окружностей с вычисленным радиусом для кривой касательной к сторонам угла. Если радиус большой, то пересечение перпендикуляров производят за пределами листа бумаги, кривую вычерчивают по трем точкам НК, СК и КК. Положение СК определяют как продолжение биссектрисы от вершины угла до пересечения с кривой.

Деление на пикеты полученной трассы ведут по полученной кривой, а не по ломаной прямой.

На прямых вставках указывают румб и длину.

Обозначают длину тангенсов, биссектрис, углов поворота и домеров. Все расчеты вписывают сюда же, как показано в прил. 4.

Подготовка трассы для производства геометрического нивелирования

После камерального трассирования, в результате которого получается план будущей трассы, осуществляется подготовка места для производства геометрического нивелирования с ведением пикетажного журнала.

По помеченному пути будущей трассы проводится обследование местности – рекогносцировка. При осмотре местности уточняют положение трассы. В точках поворота забивают колья и теодолитом (полным приемом) измеряют углы поворота: β - 180˚ – при повороте трассы влево;

180˚ - β – при повороте трассы вправо.

Начальную (ПК0) и конечную (ПК10) точки трассы «привязывают» к реперам или маркам местности.

Всю трассу, начиная от начальной точки, делят на пикеты, располагаемые на расстоянии 100 м друг от друга (ПК0, ПК1, ПК2…ПК10). Концы этих отрезков закрепляют колышками. Колышки с указанными номерами пикета забивают вровень с землей для установки на них нивелирных реек.

24

На перегибах рельефа местности между пикетами забивают колышки в плюсовые точки (ПК1+40, ПК1+75, ПК6+55, ПК7+80 и т. д.), для расчета поперечного уклона развивают поперечник (ПК3+48).

Пример: ПК1+40, ПК1+75, следовательно, расстояние от начала трассы равно 140 и 175 м. Точность до сотых долей метра (до сантиметра).

4.1. Пикетажный журнал

Пикетажным журналом называют блокнот из миллиметровой бумаги размером 101 х 144 мм, на страницах которого размещен выпрямленный план трассы с пикетажными точками и ситуацией в пределах полосы изысканий.

Пикетажный журнал заполняют в процессе разбивки пикетажа на местности. Утолщенная линия миллиметровки располагается посередине, вдоль длинной стороны страницы пикетажного журнала. Эту линию условно принимают за ось трассы, а все записи и зарисовки продолжают вести вдоль осевой линии.

Съемку ситуации ведут по обеим сторонам трассы на расстоянии до 25 м в каждую сторону.

Все записи и зарисовки пикетажист делает, проходя от заднего к переднему концу ленты, уложенной по оси трассы. При этом он держит пикетажный журнал длинной стороной вдоль линии, корешком к себе и заполняет каждую страницу постепенно снизу вверх.

Съемке подлежат границы земельных угодий, дороги, отдельные строения, поперечники и т. д. Съемку выполняют преимущественно способом перпендикуляров. Ситуацию рекомендуется изображать условными знаками и сопровождать пояснением ее особенностей, имеющих значение для проектирования сооружения.

Масштаб съемки должен быть одинаковым с горизонтальным масштабом профиля, чаше всего придерживаются масштаба 1:2000. На ровной местности с односторонней ситуацией может быть взят более мелкий масштаб, а в местах со сложной ситуацией и рельефом - более крупный.

При масштабе 1:2000 на каждой странице пикетажного журнала помещают два пикета, т. е. 200 м трассы.

Углы поворота в пикетажном журнале обозначают условно стрелками соответствующего направления, у концов которых записывают номер и величину угла поворота, радиус и элементы кривой для разбивки главных точек

(прил. 6, с. 2, 4).

25

В пикетажном журнале показывают расположения поставленных в стороне от трассы реперов и схему их привязки к постоянным предметам местности (прил. 6, с. 1, 5).

Поперечники, разбитые по трассе, обозначают в пикетажном журнале с указанием расстояний точек на них от оси трассы (прил. 6, с. 2, на ПК3 +48).

Для проектирования водоотводов продольного сооружения по всей трассе указывают направление уклона местности стрелками или короткими обрывками горизонталей - бергштрихами.

Пикетажный журнал оформляют в карандаше, но с четким и ясным изображением ситуации и пикетажных точек. На обложке журнала делают надпись с указанием адреса, по которому просят вернуть журнал, если он будет утерян. В результате произведенных полевых работ по данным пикетажного и угломерного журналов в камеральных условиях рассчитывают положение прямых, кривых и план трассы с разбивкой пикетажа в масштабе 1:5000.

Для выполнения расчетно-графической работы необходимо изготовить пикетажный журнал в соответствии с вышеуказанными требованиями. Ситуацию вдоль оси трассы переносят из прил. 6. Углы поворота условно обозначают стрелками от оси трассы в соответствии с индивидуальным заданием (прил. 7). Угол поворота - левый, после ПK2. Стрелку ставят согласно пикетажному значению, из индивидуального задания (прил. 6), ВУ № 1 и градусной величине угла. В прил. 6 дан пример оформления угла поворота влево и расчета элементов кривой, где ВУ 2 + 38; Уг № 1 30°30'.

На первой странице журнала до начала кривой следует подписать румб начального направления, а также после конца кривой румб второго направления.

4.2. Нивелирование трассы (геометрическое нивелирование)

Нивелирование трассы ведут вслед за разбивкой пикетажа с целью получить отметки пикетных, плюсовых точек и точек поперечников, по которым составляют продольный и поперечный профили. Нивелирование ведут, по возможности, способом из середины. В таком случае нивелир ставят в створе между нивелируемыми точками или в стороне, но приблизительно на равных расстояниях. Нивелир и рейки перед началом работ обязательно должны быть проверены.

Нивелирование трассы начинают и кончают на реперах, государственных или временных. Это необходимо для контроля нивелирного хода и получения абсолютных отметок точек трассы. Рейки обязательно устанавливают на точки (колышки, забитые вровень с землей). В расчетно-графической работе (РГР) были использованы односторонние рейки.

С целью контроля отсчетов на станции нивелирование в данном случае производили при двух горизонтах инструмента. Этот вид нивелирования

26

производят следующим образом: нивелир устанавливают на станции между репером (Рп) № 1 и пикетом 0, заполняют 1, 2, 3 и 4-ю графы нивелировочного журнала (прил. 9). При пузырьке круглого уровня на середине наводят трубу нивелира на рейку Рп № 1 - "задней" точки. Приводят пузырек цилиндрического уровня в контакт, берут отсчет по рейке и записывают в графу 2 («Задние отсчеты»). Пример: 3006, в строку Рп № 1. Наводят трубу на рейку "передней" точки-пикета 0, приводят пузырек цилиндрического уровня в контакт, берут отсчет и записывают в графу 3 («Передние отсчеты») в строку пикета 0-0873. По полученным отсчетам вычисляют превышение (h1) и пишут его в графу 5 или 6 в зависимости от полученного знака.

Пример: 3006 - 0873= +2133 (прил. 9).

Чтобы быть уверенным в правильности произведенных отсчетов по односторонней рейке, изменяют высоту нивелира следующим образом: не трогая реек, нажимом ноги на башмаки ножек штатива, или изменив высоту ножек с помощью их зажимных винтов, изменяют высоту линии визирования (высоту инструмента) и полностью повторяют работу на станции при втором горизонте инструмента. Вновь полученные отсчеты записывают под первыми отсчетами, т. е. на Рп № 1 - задний - 2995, на ПКО - передний - 0864. Вычисляют второе превышение (h2): 2995 - 0864 = 2131. Если разность в превышениях при первом и втором горизонтах инструмента не более чем 10 мм, вычисляют среднее превышение (hСР):

и записывают в нивелировочный журнал. Затем задний реечник перемещают последовательно на промежуточные точки (если они есть), производят соответствующие отсчеты по рейке и записывают в нивелировочный журнал графу 4. На этом работу заканчивают и переходят на новую станцию. Реечник на ПК0 остается на месте, и для новой станции он будет задним. На всех последующих станциях работают в таком же порядке.

Закончив нивелирование трассы в прямом от Rп № 1 к Рп № 2 направлении, идут обратным ходом для контроля своей работы. Обратный ход нивелируют также при двух горизонтах инструмента и только по связующим точкам (от Рп № 2 к Рп № 1).

Записи отсчетов в нивелировочном журнале разрешается производить только простым карандашом. Подчистки и исправления делать нельзя, а ошибочно написанные цифры следует аккуратно зачеркивать одной чертой и правильные значения подписывать сверху.

Нивелировочный журнал - документ, в котором сделаны подлинные полевые записи. Он служит расчетной ведомостью для вычисления, контроля и окончательного определения отметок точек.

27

Основные полевые материалы нивелирования трассы составляют пикетажный журнал и журнал нивелирования (в РГР - индивидуальное задание (прил. 6, 8)). Конечным результатом нивелирования будут продольный и поперечный профили, которые нужно выполнять в камеральных условиях.

В обработку полевого материала входит:

-проверка и записи в пикетажном журнале, оформление журнала нивелирования;

-увязывание превышений и вычисление отметок точек нивелирования;

-составление плана трассы;

-составление продольного и поперечного профилей.

4.3. Нивелировочный журнал

Обработку журнала нивелирования сводят к вычислению отметок точек трассы. В задании записаны только полевые наблюдения, т. е. отсчеты по рейкам без контрольных вычислений.

В бланк нивелировочного журнала (выданный в задании) вписывают отсчеты по рейкам из индивидуального задания соответственно в графы 2, 3, 4.

Вычисления в журнале выполняют в следующей последовательности.

1. В графы 5 или 6, в зависимости от знака, записывают превышения связующих точек, равные разности отсчетов по задней и передней рейкам на каждой станции: h = 3 - П. Вычисляют по два значения h1 и h2, так как нивелирование выполнялось с двух горизонтов.

Пример: на станции 1.

не составляет более 10 мм.

Таким же образом определяют превышения между связующими точками и на всех последующих станциях прямого хода.

28

3. После вычислений средних превышений выполняют постраничный контроль правильности вычисленных превышений, для чего вычисляют сумму отсчетов по задним рейкам, сумму отсчетов по передним рейкам и берут полуразность этих сумм:

3 - n = h : 2,

где 3 - сумма всех отсчетов по задним рейкам (графа 2);

n - сумма всех отсчетов по передним рейкам (графа 3);

h - алгебраическая сумма средних превышений.

Затем определяют алгебраическую полусумму вычисленных превышений h и алгебраическую сумму средних превышений hор. Эти величины не

должны отличаться более чем на 2-3 мм.

Контроль осуществляют на странице нивелировочного журнала.

Результаты постраничного контроля выписывают в конце каждой страницы.

4. Допускаемую высотную невязку, согласно инструкции СН-212-73 для технического нивелирования, рассчитывают по формуле f h = ±50 мм , где:

- число километров нивелирного хода.

f h факт. = +6,5 мм.

5. Невязка в превышениях между нивелирными ходами в данной работе допустимая. Теперь производят уравнивание средних превышений. Для этого невязку делят на число станций прямого хода с обратным знаком и с округлением до 1 мм, распределяют поровну на все средние превышения. Сумма поправок должна быть равна невязке с обратным знаком.

В нашем примере невязка мала и составляет fhфакт. = 6,5мм, поэтому уравнивание средних превышений можно произвести не на все точки, но так, чтобы примерно распределилось одинаковое число мм на прямой ход.

29

6. По известной отметке Рп № 1 и исправленным средним превышениям последовательно подсчитывают отметки всех связующих точек по формуле:

Нпослед. точки = Hпредыдущей точки hср. испр.,

и записывают в графу «Отметка» нивелировочного журнала.

Пример: HРп № 1 + hcр. испр. = 302,468 + 2132 = 304,60.

Контролем правильности вычисления отметок точек хода служит получение в конце расчетов данной по заданию отметки Рп № 2 302,468 м (прил. 7).

7. Отметки промежуточных точек подсчитывают, пользуясь горизонтом инструмента. Для этого на каждой станции, где есть отсчеты на промежуточные точки, вычисляют отметки второго горизонта инструмента на станции, так как по условию отсчеты на промежуточные точки взяты при втором положении нивелира.

ГИ = Н задан. + отсчет по рейке при втором горизонте.

Пример: ГИ = 304,597 + 2240 = 306,837.

Горизонт инструмента записывают в графу 9 (строка второго горизонта инструмента).

Для получения отметки промежуточных точек из отметки горизонта инструмента вычитают отсчеты на промежуточные точки (графа 4) и записывают в графу 10 строку вычисленной отметки промежуточной точки.

Пример: HГК1 = ГИ - отсчет по рейке на ПК1,

или HГК1 = 306,837 – 1370 = 305,467 (прил. 9).

4.4. Построение продольного профиля трассы

Составляют продольный профиль трассы на миллиметровой бумаге размером 288 мм (по вертикали) и 600 мм (по горизонтали) в горизонтальном масштабе 1:2000 и вертикальном 1:200 по данным нивелировочного журнала, пикетажной книжки и плана трассы.

Продольный профиль является единственным чертежом - документом для строительства линейного сооружения. Поэтому в продольном профиле помещают условный план линии и пересекаемые линией реки, дороги и т. д., а также угодья и местные предметы (ситуации) на прилегающей к линии полосе. Назначение и ширина граф сетки профиля (в см) последовательно снизу вверх.

30