- •Министерство образования и науки украины
- •1.1.1. Крупномасштабные топографические съемки ……………...21
- •1.2.6.Проектирование площадки с соблюдением баланса
- •1.5.2.Классификация деформаций оснований зданий и
- •1.5.4.Геодезические знаки, используемые для измерений
- •1.5.6.Линейно-угловые построения для наблюдения за
- •2.1.5. Разбивка примыканий и пересечений автомобильных
- •2.1.8. Геодезические работы при гидротехнических
- •3.7.2.Расчет ошибок отдельных видов геодезических работ на
- •3.16.4.Определение правильности положения колец в плане
- •Введение предмет и задачи курса «инженерная геодезия»
- •Литература
- •1. Промышленное и гражданское строительство
- •1.1.Инженерные изыскания
- •1.1.1. Крупномасштабные топографические съемки
- •1.1.1.1.Номенклатура планов
- •1.1.1.2.Съемочная геодезическая сеть
- •1.1.1.3.Составление проекта теодолитных ходов
- •1.1.2.Городская полигонометрия и инженерно- геодезические сети
- •1.1.2.1.Общая характеристика сетей
- •1.1.2.2.Полигонометрические знаки
- •1.1.2.3.Передача координат на полигонометрические знаки
- •1.1.2.4.Измерение углов и длин при отсутствии видимости между точками
- •1.1.2.5. Метод редукции при линейных измерениях
- •1.1.3. Геодезические разбивочные опорные сети
- •1.1.4. Геодезическая строительная сетка
- •1.1.4.1. Назначение строительной сетки и ее точность
- •1.1.4.2. Проектирование строительной сетки
- •1.1.4.3. Способы детальной разбивки строительной сетки
- •1.1.4.3.1. Осевой способ
- •1.1.4.3.2. Способ редуцирования
- •1.1.4.4. Методы определения координат пунктов строительной сетки
- •1.1.4.5.Оценка точности построения строительной сетки
- •1.1.4.6. Контрольные измерения строительной сетки
- •1.1.4.7. Перевычисление координат
- •1.1.4.8. Определение высот пунктов строительной сетки
- •1.1.4.9. Методы построения сетей второго порядка
- •1.1.4.9.1.Полигонометрия
- •1.1.4.9.2. Метод четырехугольников без диагоналей
- •1.1.4.9.3. Микротриангуляция
- •1.1.4.9.4. Метод геодезических засечек
- •1.1.4.9.5. Микротрилатерация
- •1.1.4.9.6.Метод линейных геодезических засечек
- •1.2. Инженерно- геодезическое проектирование
- •1.2.1.Общие сведения о проектировании
- •1.2.2. Геодезическая подготовка для разбивки зданий способом перпендикуляров
- •1.2.3. Вынос на местность красных линий по заданным промерам от осей проезда
- •1.2.4. Вертикальная планировка площадки строительства методом проектных горизонталей
- •1.2.5.Составление проекта вертикальной планировки
- •1.2.6. Проектирование площадки с соблюдением баланса земляных работ
- •1.2.7. Подсчет объемов земляных работ
- •1.2.8. Проектирование наклонной плоскости без соблюдения баланса земляных работ
- •1.2.9. Условные обозначения, используемые при составлении проекта вертикальной планировки
- •1.3.1. Общие сведения о разбивочных работах
- •1.3.2. Способы разбивочных работ
- •1.3.3. Влияние исходных данных на точность плановой разбивки точек сооружений
- •1.3.4. Элементы разбивочных работ
- •1.3.5. Технология разбивочных работ
- •1.3.5.3.1. Общие сведения
- •1.3.5.3.2. Разбивка основных осей и их закрепление
- •1.3.5.3.3. Детальные геодезические разбивочные работы
- •1.2. Инженерно- геодезическое проектирование
- •1.2.1.Общие сведения о проектировании
- •1.2.2. Геодезическая подготовка для разбивки зданий способом перпендикуляров
- •1.2.3. Вынос на местность красных линий по заданным промерам от осей проезда
- •1.2.4. Вертикальная планировка площадки строительства методом проектных горизонталей
- •1.2.5.Составление проекта вертикальной планировки
- •1.2.6. Проектирование площадки с соблюдением баланса земляных работ
- •1.2.7. Подсчет объемов земляных работ
- •1.2.8. Проектирование наклонной плоскости без соблюдения баланса земляных работ
- •1.2.9. Условные обозначения, используемые при составлении проекта вертикальной планировки
- •1.3.1. Общие сведения о разбивочных работах
- •1.3.2. Способы разбивочных работ
- •1.3.3. Влияние исходных данных на точность плановой разбивки точек сооружений
- •1.3.4. Элементы разбивочных работ
- •1.3.5. Технология разбивочных работ
- •1.3.5.3.1. Общие сведения
- •1.3.5.3.2. Разбивка основных осей и их закрепление
- •1.3.5.3.3. Детальные геодезические разбивочные работы
- •1.4.1. Подземные коммуникации
- •1.4.2. Геодезические работы на нулевом цикле
- •1.4.2.1.1. Общие сведения
- •1.4.2.1.2. Возведение монолитных фундаментов
- •1.4.2.1.3. Устройство сборных железобетонных фундаментов
- •1.4.2.1.4. Свайные фундаменты
- •1.4.2.1.5. Фундаменты под колонны
- •1.4.2.1.6. Исполнительная съемка фундаментов
- •1.4.3. Геодезические работы при возведении наземной части зданий
- •А) Плановая разбивочная сеть на исходном горизонте
- •1.4.3.5.1. Контроль геометрических параметров сборных конструкций
- •Выверка конструкций
- •1.4.3.5.2. Монтаж и выверка колонн, исполнительная съемка колонн
- •Исполнительная съемка колонн
- •1.4.3.5.3. Монтаж и выверка панелей, исполнительная съемка панелей
- •1.4.3.5.4. Сборные железобетонные многоэтажные здания
- •Создание плановых сетей
- •Создание каркасных опорных и разбивочных сетей
- •1.4.3.5.5. Крупнопанельные и крупноблочные здания
- •Поэтажная геодезическая основа сборных высотных зданий
- •1.4.3.5.6. Каркасно-панельные здания
- •Технологическая увязка монтажных геодезических работ на этажах
- •1.4.4. Геодезические работы при монтаже оборудования
- •1.4.4.2. Выверка прямолинейности
- •1.4.4.3. Выверка соосности
- •1.4.4.4. Выверка горизонтальности
- •1.4.4.5. Выверка вертикальности
- •1.4.4.6. Выверка наклона
- •Установка
- •Геодезический контроль монтажа, съемка и рихтовка подкрановых путей
- •1.5.3. Основные причины деформаций
- •Осадочные марки
- •1.5.6.Линейно-угловые построения для наблюдения за деформациями
- •1.5.6.1. Виды специальных сетей и особенности их построения
- •1.5.6.2.3.Схемы створных измерений
- •1.5.7.Автоматизация наблюдений за деформациями зданий и сооружений
- •1.5.8.Особенности наблюдений за деформациями высотных зданий и сооружений
- •2. Линейные и гидротехнические объекты
- •2.1.1. Полевое трассирование
- •2.1.1.9. Разбивка поперечных профилей (строительных поперечников)
- •2.1.1. Геодезическое обеспечение проектирования и строительства автомобильных и железных дорог
- •2.1.3. Виражи на автомобильных дорогах
- •2.1.4. Серпантины
- •2.1.5. Разбивка примыканий и пересечений автомобильных дорог
- •2.1.6. Железные дороги
- •Строение земляного полотна железной дороги
- •2.1.7. Съемка железнодорожных путей
- •А) Способ эвольвентных разностей
- •2.1.8. Геодезические работы при гидротехнических изысканиях
- •Известно, что в нивелировании
- •После подстановки формулы (а) в (12) получим рабочую формулу
- •2.1.9. Топографо-геодезические работы на водохранилищах
- •В) Стереофотограмметрический метод
- •3.Подземные сооружения
- •3.1. Назначение и способы возведения подземных сооружений
- •3.2. Понятие о габарите и форме поперечных сечений
- •3.3. Назначение геодезических работ при проектировании и строительстве туннелей
- •4. Способы проектирования трассы тоннеля
- •Геометрический способ
- •Аналитический способ
- •3.4.1. Основные элементы трассы в плане и профиле
- •1) Расчет координат пикетов через центральные углы
- •2) Вычисление координат по стягивающим хордам
- •3.8.Расчет необходимой точности измерений
- •3.8.1.Туннельная триангуляция
- •3.8.3. Точность ориентирования подземной основы
- •3.8.4. Точность подземной полигонометрии
- •3.8.5. Точность высотного обоснования
- •3.9.1.2. Способ створа двух отвесов
- •3.9.1.4. Способ шкалового примыкания к отвесам
- •3.9.1.5. Способ оптического клина
- •3.9.1.6. Способ поляризации светового потока
- •3.9.1.7.Автоколлимационный способ
- •3.9.1.8. Гироскопическое ориентирование
- •3.9.1.10. Ориентирование способом соединительного треугольника
- •3.9.1.10.1. Геометрическая схема ориентирования
- •3.9.1.10.2.Оптимальная форма соединительного треугольника
- •3.9.1.10.5. Косвенный способ примыкания к отвесам в подземной выработке
- •3.9.1.10.6.Уравнивание соединительного треугольника
- •3.11. Геометрическое нивелирование в подземных выработках
- •3.13. Закрепление знаков подземной полигонометрии
- •3.13. Измерения в подземной полигонометрии .
- •2) Измерения углов
- •3.14. Измерения в подземной полигонометрии
- •2) Измерения углов
- •3.15. Вынесение оси трассы в натуру
- •3.16.3. Определение опережения и укладка колец на кривых
- •3.16.4.Определение правильности положения колец в плане и в профиле
- •3.17.Геодезические работы при укладке железнодорожных путей в тоннеле
2. Линейные и гидротехнические объекты
2.1. ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ
2.1.1. Полевое трассирование
2.1.1.1. Вынесение проекта трассы в натуру
Вынос в натуру трассы выполняется по данным привязки углов поворота трассы к пунктам геодезической основы или ближайшим четким контурам. Данные для привязки получают графическим путем с топографической карты.
После выноса в натуру положения соседних углов поворота трассы, в створе устанавливают ряд вех, обследуют вынесенное направление (особенно переходы через овраги, пересечение автомагистралей и т.п.). При этом угол поворота и провешенную линию можно несколько смещать для обеспечения уменьшения объемов земляных работ. Окончательные вершины закрепляют на местности. При выносе трассы на местность может возникнуть ситуация, когда нет прямой видимости между двумя углами поворота, тогда для измерения углов можно применять следующие методики:
1) направление трассы получить от направления на пункт геодезического обоснования;
Рисунок 167- Разбивка трассы от направления на пункт геодезического обоснования
Рисунок 168 - Разбивка трассы от стороны теодолитного хода: 1, 2, 3 – точки теодолитного хода; II – точка полигонометрического хода.
2) направление трассы получить от стороны хода, проложенного между точками углов поворота и пунктом геодезической основы;
Рисунок 169 - Разбивка трассы от стороны теодолитного хода
3) от стороны хода, проложенного между соседними углами поворота трассы:
Координаты точек, необходимые для вычислений, снимают графически с плана.
4) По точке С, приблизительно намеченной в створе соседних вершин поворота:
Рисунок 170 - Разбивка трассы от линии створа
Измеряют . Затем вычисляют угол, отложив который от направления АС определяют положение створа АВ:
Определив направление трассы между углами поворота, устанавливают дополнительные створные точки и производят по трассе угловые и линейные измерения, нивелируют трассу по пикетажу.
2.1.1.2. Угловые и линейные измерения
При трассировании измеряют правые по ходу углы 1,2,3 ,...,n, а углы поворота трассы вычисляют по формулам:
Рисунок 171 - Схема измерения углов для определения углов поворота
При трассировании выполняют два вида линейных измерений:
-расстояния между углами вершин поворота и створными точками измеряют чаще всего светодальномером и используют для вычисления координат углов поворота трассы;
расстояния, необходимые для разбивки пикетажа, круговых кривых, для поперечных профилей и т.д. выполняют рулеткой или металлической измерительной лентой.
2.1.1.3. Разбивка пикетажа
Измерение длин совмещают с разбивкой пикетажа (отрезков по 100 м). В 100 м вводят поправку за наклон:
при>2 градусов.
Одновременно с разбивкой пикетажа по оси трассы фиксируют характерные точки рельефа и точки ситуаций. Расстояния до этих точек измеряют от предыдущего пикета (рис. 172).
Рисунок 172 – План разбивки трассы
Рисунок 173 – Основные элементы кривой
При подходе к углам поворота производят вставку кривой и пикетаж считают по кривой (длина трассы определяется по прямым вставкам и кривым).
Радиус кривой задается в проекте и зависит от категории дороги, а также от угла поворота трассы. Угол поворота трассы снимают с плана и определяют из таблиц7элементы круговой кривой: Т, К, Д, Б (рис. 173).
Пикетаж начала и конца кривой вычисляют по формулам:
ПКНК=ПКВУ-Т; ПККК=ПКНК+К; ПКСК=ПКНК+К/2.
Контроль: ПККК=ПКВУ+Т-Д.
При разбивке пикетажа ведут пикетажный журнал, в котором показывают ось трассы в виде прямой линии, на которую наносят в масштабе все пикетажные и плюсовые точки, границы препятствий и ситуацию.
Рисунок 174 – Фрагмент пикетажного журнала
Запись ведется снизу вверх, чтобы левая и правая стороны страницы соответствовали левой и правой стороне трассы. Углы поворота показывают в виде стрелок, подписывают пикетаж начала и конца круговых кривых, записывают элементы круговых кривых (рис. 174).
2.1.1.4. Разбивка поперечников
Для представления о рельефе вдоль трассы по ее ширине на косогорных участках разбивают поперечники, т.е. по обе стороны трассы на расстоянии 15 -20 м (в зависимости от характера склона и типа трассы) определяют отметки и строят поперечные профили. Поперечники назначают на таком расстоянии друг от друга, чтобы местность между ними имела однообразный уклон. Если уклон больше , то поперечники разбивают на всех пикетажных и плюсовых точках.
2.1.1.5. Переходные кривые
Переходные кривые строят в том случае, если R<2000 м. При переходе автомобиля с прямолинейного участка на криволинейный и обратно возникает мгновенное изменение центробежной силы от 0 до F:
где V - скорость движения,
Р - вес автомобиля,
g - ускорение силы тяжести,
R- радиус круговой кривой.
При большой скорости движения, малом радиусе, большой массе автомобиля получают значительный удар колес автомобиля о дорожное покрытие. Чтобы избежать этих явлений на дорогах устраивают переходные кривые, имеющие переменный радиус кривизны от на прямолинейном участке до R на криволинейном участке. В результате удар заменяется последовательным увеличением давления колес на дорожное покрытие.
Переходные кривые (длиной l) строят наполовину за счет круговой кривой и половину за счет прямого участка. В результате, кривая удлиняется за счет переходных кривых, угол на участке кривой уменьшается на величину,
где .
Устройство переходных кривых возможно только в том случае, когда >. В этом случае между концом и началом переходной кривой будет располагаться участок круговой кривой. При равенстве этих элементов конец переходной кривой будет началом второй переходной кривой. Перекрытие между собой этих переходных кривых недопустимо.
Рисунок 175 - Схема круговой кривой с переходными кривыми:
L – длина переходной кривой (ПК); t (или m) – приращение тангенса Т при устройстве ПК; р – величина сдвижки круговой кривой (КК) при устройстве ПК; Тр– приращение тангенса КК, вызванное сдвижкой р; Бр– приращение биссектрисы, вызываемой сдвижкой р.
Между радиусом круговой кривой R и длиной переходной кривой l существует зависимость, представленная в табл. 18.
Таблица 18
R |
30 |
50 |
60 |
80 |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
400 |
500 |
600-2000 |
l |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
Чтобы рассчитать элементы смещения кривой необходимо уменьшить радиус круговой кривой на величину сдвижки Р, но как правило, радиус не уменьшают, а сдвигают центр круговой кривой на величину Бр(рис. 176). Элементы переходной кривой берут из таблиц8или вычисляют по формулам:
Рисунок 176 – Схема переходных кривых
где индекс “ск”- смещенная кривая,
Расчет пикетажа с учетом переходных кривых выполняется по формулам:
ПКН3(НКс)=ПКВУ-Тск – начало кривой смещения;
ПККПК1=ПКН3(НК1)+l - конец переходной кривой 1;
ПКК3(ККс)=ПКН3+Кс - конец кривой смещения;
контроль: ПКК3(ККс)=ПКВУ+Тск-Дск.
2.1.1.6. Вертикальные кривые
При проектировании трассы переломы в вертикальной плоскости сопрягают вертикальными кривыми (рис. 177).
Рисунок 177 – Схема вертикальной кривой
Вертикальные кривые проектируют в случае, если выполняется следующее условие:
Литература: Ганьшин В.Н., Хренов П.С. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. - М., Недра.
2.1.1.7. Детальная разбивка кривых
При трассировании пикетаж разбивают по тангенсам, поэтому возникает необходимость построения кривой на местности (вынесение проектного положения точек с касательных). Существует несколько способов детальной разбивки кривых.
1 способ:способ прямоугольных координат.
Рисунок 178 - Вынос точек с касательной на кривую способом прямоугольных координат
За ось абсцисс принимают линию тангенса (касательную), за начало координат – начало кривой (рис. 178). Задавшись удалением К промежуточной точки кривой от начала координат, находят центральный угол по формуле:
,
а по нему вычисляют прямоугольные координаты точек 1, 2, …, n по формулам:
где i – текущий номер точки кривой.
Вместо абсциссы часто пользуются величиной (К – х) – кривой без абсциссы. Величины (К – х) и у даются в таблицах и выбираются по аргументу К.
Для разбивки точки сначала откладывают вдоль касательной величину К, а затем, отступив назад на величину (К – х), фиксируют временную точку и строят в ней перпендикуляр. На нем откладывают ординату у, в конце которой закрепляют точку кривой.
Данный способ применяется для разбивки круговых и переходных кривых, особенно в тех случаях, когда кривая близко подходит к тангенсу, а также при выносе пикета на кривую.
Например, для того, чтобы вынести ПК48 на кривую (рис. 178), если радиус кривой и угол поворота известны, выполняют следующее:
- Вычисляют длину кривой для пикета 48:
К=ПК48-ПКНК.
К= 4800 – 4717 = 83 м.
- По таблицам для данного радиуса и длины кривой К находят значение абсциссы выносимой точки (х) и ординаты - (у): х = 80,5 м; у = 5,6 м.
- Вычисляют разность между К и х (кривая без абсциссы): К – х = 1,5 м.
- Откладывают значение (К - х) от ПК48 в сторону начала кривой, опускают перпендикуляр и откладывают на нем величину у (определяется положение ПК48 на кривой).
2 способ -способ углов.
В этом способе используется то положение, что углы с вершиной в какой-либо точке круговой кривой образован касательной АМ(Т) и соответствующей секущей равны половине соответствующего центрального угла. Данный способ заключается в построении угла /2 в начале системы координат и последовательном откладывании хорды. При заданной длине хорды уголопределяют по формуле:
,
где в – длина хорды.
Для разбивки промежуточных точек кривой, теодолит устанавливают в НК или КК, ориентируют его по линии тангенса и откладывают от этой линии угол /2 . Отложив вдоль построенного направления хорду l, закрепляют первую точку (В). Затем, в той же точке НК строят угол 2/2 и откладывают хорду (В-С), получая на пересечении направления угла и хорды точку 2, и т.д. (рис. 179).
Линейные измерения выполняют вблизи кривой, что выгодно при разбивке точек на насыпи. Этот способ применяют для разбивки кривых земляных сооружений.
Порядок выполнения разбивки следующий:
- Выбирают из таблиц по радиусу угол в зависимости от величины b (b=10,20,30 м).
- Устанавливают теодолит в точку А и от линии АМ фиксируют направление под углом .
- Вдоль этого направления откладывают длину хорды b и закрепляют на местности точку.
- Из точки А от направления АМ Фиксируют следующее направление под углом и вдоль него откладывают длину хорды. В такой последовательности выполняют разбивку всей кривой.
Рисунок 179 – Детальная разбивка кривой способом углов
3 способ- способпродленных хорд (рис. 180).
Рисунок 180 – Детальная разбивка кривой способом продленных хорд
Задавшись длиной хорды, например 10 м, определяют смещение:
,
где в = 10 м (принятая длина хорды).
При помощи вычисленной величины смещения а разбивают все точки кривой, кроме первой точки. Первую точку получают по прямоугольным координатам хв и у=а/2 (рис. 14). Протянув через НК (точка А) и точку 1 мерный прибор или трос длиной 2в, например рулетку, на продолжении получают предварительную точку 2’. Для получения на кривой точки 2 рулетку придерживают в точку 1, а ее конец сдвигают к кривой на величину а и фиксируют точку 2. Точку 3 получают аналогично на основе линии 1-2 и т.д. до середины кривой.
Разбивку кривой выполняют без теодолита, по радиусу кривой и по величине хорды b, из таблиц выбирают d и y (рис. 14). Положение первой точки может быть определено с помощью прямоугольных координат x и y или линейной засечкой.
Закрепив первую точку, на продолжении створа А1 откладывают длину хорды с и отрезок С2=d. Точку 2 получают линейной засечкой (1-2=b, C-2=d) и т.д.
Этот способ применяется в стесненных условиях при невысокой точности разбивки (в насыпи, выемке, в шахте).
Для детальной разбивки кривых на практике применяются также способ трех точек, способ вписанного многоугольника9.
2.1.1.8. Камеральная обработка материалов трассирования
Ежедневно проверяются полевые журналы, обращают внимание на правильность углов поворота. Производят уравнивание нивелирных и теодолитных ходов.
Допустимая угловая невязка вычисляется по формуле:
где n - число сторон.
Относительная невязка не должна превышать по ходу 1/1000.
Производят вычисление координат и высот пикетов, составляют ведомость прямых и кривых, в которых выполняются контроли:
- разность между идолжна быть равна:
- разность между суммами правых и левых углов поворота равны разности дирекционных углов конечной и начальной точек трассы:
- сумма прямых вставок и кривых равна длине трассы:
- разность пикетажных значений конца и начала трассы равна длине трассы:
- разность суммарного значения всех расстояний между углами поворота и суммой всех домеров:
Составляют план трассы в масштабе 1:10000 или 1:5000 по координатам углов поворота или по азимутам и длинам сторон. На план наносят знаки крепления трассы, начало и конец трассы, километровые пикеты, на закруглениях подписывают элементы кривых, на прямых вставках подписывают длину и азимут. Составляют продольный профиль трассы.