Конспект ПАС
.pdfИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ
конспект лекций для студентов строительных специальностей
Минск, 2009
1
А.С.Позняк
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ Электронный конспект лекций
для студентов строительных специальностей
Минск, 2009
2
Содержание
Введение
1.Предмет и задачи инженерной геодезии.
2.Исторические сведения о развитии геодезии.
3.Форма и размеры Земли.
4. Изображение земной поверхности на плоскости. Метод проекции в геодезии и основ-
ные элементы измерений на местности.
5.Влияние кривизны Земли при измерении расстояний и высот.
6.Системы координат, используемые в геодезии. Спутниковые системы координат. 7.Зональная система прямоугольных координат Гаусса-Крюгера. 8.Ориентирование линий. Азимуты, румб, дирекционный угол.
9.Зависимость между азимутами истинным, магнитным и дирекционным углом. 10.Зависимость между горизонтальными и дирекционными углами теодолитного хода.
Уравнивание (увязка) горизонтальных углов. 11.Прямая и обратная геодезические задачи.
12.Уравнивание приращений координат теодолитного хода.
13.Геодезические сети: государственная, сгущения, съемочное обоснование. Геодезиче-
ские пункты. Высотные знаки.
14.Методы построения геодезических сетей.
15.Топографические планы, карты и профили. Масштабы планов и карт. 16.Содержание планов и карт. Условные знаки. Технология составления планов. 17.Основные формы рельефа и их изображение горизонталями.
18.Способы интерполирования горизонталей и особенности их проведения.
3
19.Инженерные задачи, решаемые на планах и картах. Способы определения площадей. 20.Угловые измерения. Устройство теодолита. Типы теодолитов.
21.Устройство зрительной трубы, установка ее для наблюдений. 22.Уровни, их устройство и назначение. Цена деления уровня.
23.Отсчетные приспособления: верньер, штриховой и шкаловой микроскопы. Эксцен-
триситет горизонтального круга.
24.Приведение теодолита в рабочее положение (центрирование, горизонтирование, уста-
новка трубы для наблюдений).
25.Полевые поверки и юстировки теодолита.
26.Способы измерения горизонтальных углов: приемов, круговых приемов и повторе-
ний.
27.Погрешности, влияющие на точность измерения горизонтальных углов. 28.Измерение вертикальных углов. Место нуля вертикального круга. 29.Методы нивелирования и их точность.
30.Способы геометрического нивелирования.
31.Классификация нивелиров. Устройство технических нивелиров.
32.Работа и контроль на станции при техническом нивелировании. Источники погрешно-
стей при нивелировании.
33.Полевые поверки и юстировки уровенных нивелиров.
34.Поверки и юстировки нивелиров с компенсаторами.
35.Отличительные особенности поверки и юстировки главного условия нивелиров Н-3 и
Н-3К.
36.Линейные измерения. Средства измерений и их точность. Измерение расстояний стальной лентой.
37.Источники погрешностей при непосредственных линейных измерениях.
4
38.Определение неприступных расстояний.
39.Общие сведения о топографических съемках местности.
40.Теодолитная съемка. Способы съемки ситуации.
41.Тахеометрическая съемка, используемые приборы и формулы. Порядок работы на станции. Вычислительная и графическая обработка результатов тахеометрической съем-
ки.
42.Нивелирование поверхности участка по квадратам.
43.Общие сведения о мензульной и фототопографической съемках. 44.Инженерно-геодезические изыскания. Разбивка пикетажа и поперечников. Пикетаж-
ный журнал.
45.Расчет основных элементов круговой кривой.
46.Перенесение пикетов с тангенсов на кривую.
47.Нивелирование трассы и поперечников. Связующие и промежуточные точки. 48.Вычислительная обработка журнала технического нивелирования.
49.Построение продольного и поперечного профилей. Геодезическое проектирование на профилях. Расчет вертикальных кривых.
50.Общие сведения о геодезических измерениях. Единицы измерений углов и длины.
Погрешности измерений. Свойство случайных погрешностей.
51 Cредняя квадратическая погрешность (СКП). Формулы Гаусса, Бесселя. Порядок ма-
тобработки ряда равноточных измерений. Предельная абсолютная и относительная по-
грешности.
51А Средняя квадратическая погрешность функции измеренных величин. 52.Вертикальная планировка. Составление планов организации рельефа и земляных масс.
Определение средневзвешенного расстояния перемещения грунта.
53.Высотная привязка здания. Определение отметки уровня пола первого этажа.
5
54. Геодезическая основа разбивочных работ. Строительная сетка.
55.Способы получения исходных данных для перенесения проекта в натуру и методы разбивки основных осей.
56.Перенесение оси сооружения на местность способами полярных координат и угловой засечки. Оценка точности геодезических измерений.
57.Нормы точности разбивочных работ в строительстве.
58.Последовательность выполнения геодезических работ в строительстве.
59.Элементы разбивочных работ. Построение проектного угла.
60.Построение проектного отрезка на местности.
61.Перенесение в натуру проектной отметки.
62.Построение в натуре линии проектного уклона.
63.Детальная разбивка круговой кривой.
64.Построение створа и наклонной плоскости. Меры безопасности при работе с лазер-
ными приборами.
65.Геодезические работы при возведении подземной части здания. Закрепление осей. 66.Расчет границ откосов котлована.
67.Передача отметок на дно котлована и на монтажный горизонт методами геометриче-
ского и тригонометрического нивелирования.
68.Геодезические работы при возведении надземной части здания. Построение опорной разбивочной сети на исходном горизонте.
69.Проецирование исходных точек опорной сети и перенос осей на монтажные горизон-
ты здания.
70.Геодезические работы при монтаже строительных конструкций.
71.Назначение, методы и особенности исполнительных съемок.
72.Сьемка существующих подземных коммуникаций.
6
73.Деформации сооружений. Методы измерений осадок и кренов сооружений. 74.Определение азимута направления и величины крена сооружения. 75.Понятие о фотограмметрических методах измерений деформаций.
Литература
Приложение
Типовые вопросы и задачи по инженерной геодезии Задачи для самостоятельного выполнения и контроля
7
Введение
Инженерно-геодезические работы являются неотъемлемой частью технологического процесса строительства, выполняя геодезическое обеспечение при разработке проектов, строительстве и эксплуатации разнообразных зданий и сооружений, а также при изучении, освоении и охране природных ресурсов.
Несмотря на многообразие строительных объектов, при их проектировании, возведении и эксплуатации решаются следующие общие задачи:
-получение геодезических данных для проектирования и строительства, реконструкции, экспертизы и управления недвижимостью;
-инженерно-геодезическое проектирование вертикальной планировки и подготовка данных для выноса проекта в натуру;
- определение на местности основных осей и границ строительных объектов;
-выполнение разбивочных работ;
-обеспечение в процессе строительства геометрических форм и размеров элементов сооружения в соответствии с его проектом, геометрических условий установки и наладки технологического оборудования;
-определение отклонений геометрической формы и размеров конструктивных элементов сооружения от проектных (исполнительные съемки);
-измерение величин деформаций (смещений) зданий и сооружений или их частей под воздействием природных факторов и в результате действий человека.
Инженерно-геодезическая подготовка будущих инженеров-строителей направлена на приобретение необходимых знаний по теории и практике геодезических измерений, вычислений и графических построений в период инженерных изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации различных зданий и сооружений.
Конспект лекций написан в соответствии с программой геодезической подготовки инженеров по специальности "Промышленное и гражданское строительство" и с учетом сложившихся традиций преподавания инженерной геодезии в БНТУ.
8
1. Предмет и задачи инженерной геодезии
Геодезия - наука, изучающая форму и размеры Земли, геодезические приборы, способы измерений и изображений земной поверхности на планах, картах, профилях и цифровых моделях местности. В современной геодезии находят применение новейшие измерительные средства, используют последние достижения в физике, механике, электронике, оптике, вычислительной технике. По разнообразию решаемых народнохозяйственных задач геодезия подразделяется на ряд самостоятельных дисциплин, каждая из которых имеет свой предмет изучения:
- высшая геодезия (гравимметрия, космическая геодезия, астрономическая геодезия) изучает форму и размеры Земли, занимается высокоточными измерениями с целью определения координат отдельных точек земной поверхности в единой государственной системе координат; - топография и гидрография развивают методы съемки участков земной поверх-
ности и изображения их на плоскости в виде карт, планов и профилей;
-фотограмметрия занимается обработкой фото-, аэрофото- и космических снимков для составления карт и планов;
-картография рассматривает методы составления и издания карт;
-маркшейдерия - область геодезии, обслуживающая горнодобывающую промышленность и строительство тоннелей;
-инженерная (прикладная) геодезия изучает методы геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных зданий и сооружений, а также рациональном использовании и охране природных ресурсов.
Задачами инженерной геодезии являются:
1)топографо-геодезические изыскания площадок и трасс с целью составления планов и профилей;
2)инженерно-геодезическое проектирование - преобразование рельефа местности для инженерных целей, подготовка геодезических данных для строительных работ;
3)вынос проекта в натуру, детальная разбивка осей зданий и сооружений;
4)выверка конструкций и технологического оборудования в плане и по высоте, исполнительные съемки;
5)наблюдения за деформациями зданий и сооружений.
При топографо-геодезических изысканиях выполняют:
а) измерение углов и расстояний на местности с помощью геодезических приборов (теодолитов, нивелиров, лент, рулеток и др.);
б) вычислительную обработку результатов полевых измерений на ЭВМ; в) графические построения планов, профилей, цифровых моделей
местности (ЦММ).
2. Исторические сведения о развитии геодезии
Геодезия возникла в древности и развивалась с ростом практических потребностей человека. В 3 веке до н.э. был определен радиус Земли, построены пирамиды, оросительные каналы в Египте, Китае. Их строительство удивляет своей сложностью. Древ-
9
ние строители умели выносить оси сооружений, разбивать круговые кривые, строить прямые углы, передавать отметки, задавать уклоны, обеспечивать вертикальность сооружений, сбойку туннелей и выполнять другие геодезические работы.
Табл. Погрешности измерений в Древнем мире и в современности.
|
Линейные |
Угловые |
Высотные |
Древний мир |
1/2000 -1/3000 |
2...4' |
10...20 мм |
Современность |
1/1000000 |
0.5 c |
0.1 мм |
Развитию геодезии способствовали научные достижения в области математики, физики, электроники, инструментальной техники. К первому этапу технического оснащения геодезических работ следует отнести изобретение зрительной трубы в начале 17 в. (Галилей, Кеплер), уровня, отсчетных устройств в виде нониуса и верньера, дальномера. Первые нивелиры с оптической трубой появились во второй половине 17 в. В 1787 г. английский механик Рамсден изобрел теодолит.
В настоящее время широко внедряются в геодезическую практику системы глобального позицирования (GPS), электронные теодолиты, тахеометры, нивелиры, дальномеры, лазерные рулетки, позволяющие автоматизировать измерения и представлять топографическую информацию в виде цифровой модели местности (ЦММ), которая используется в системах автоматизированного проектирования (САПР) на базе ЭВМ. При инженерногеодезических работах найвысшая точность геодезических измерений составляет: угловых - 0.5 с, линейных - 1/106, высотных - 0.1 мм. Конструкции зданий и сооружений устанавливаются на предусмотренные проектом места с погрешностью 5-10 мм, детали заводского конвейера - 1-2 мм, а оборудование физических лабораторий (например, ускорители ядерных частиц) -0.2-0.5 мм.
3. Форма и размеры Земли
Земля, как планета (рис.3), имеет две поверхности: физическую и уровенную. Фигура Земли, образованная поверхностью мирового океана в состоянии покоя и равновесия и продолженная под материками (т.е. ограниченная уровенной поверхностью)- называется геоидом.
Тело, ограниченное уровневой поверхностью называется геоидом. Поскольку внутреннее строение Земли по плотности не однородно и поверхность геоида имеет сложную форму, для геодезических расчетов геоид заменяют равновеликим эллипсоидом. Его размеры характеризуются большой(а) и малой(в) полуосью и полярным сжати- ем((а-в)/а). Под руководством Ф.Н.Красовского вычислены размеры земного эллипсои-
да: а = 6378245, в =6376863 м, (а-в)/а = 1/298,3.
Р |
Физическая |
Q |
Q1 |
Уровенная
Р1
Рис.3. Форма Земли
10