Кравченко_Инж_геодезия_конспект_ лекций

51

Рис.5

2- цилиндрический уровень жестко скреплен со зрительной трубой и находится слева от зр. трубы, там же располагается и призменное устройство, с помощью которого изображение концов пузырька уровня передается в поле зрения трубы;

8 - подставка с тремя подъемными винтами (для закрепления нивелира на штативе и приведения его в рабочее положение).

Оси нивелира:

–ось цилиндрического уровня HH1 - касательная к внутренней поверхности ампулы в точке нуль-пункт;

–визирная ось зрительной трубы ZZ1 - прямая соединяющая центр объектива и перекрестье сетки нитей;

–ось круглого уровня UU1 - нормаль к сферической поверхности ампулы , проходящая через нуль-пункт;

–вертикальная ось вращения нивелира VV1.

Для установки нивелира в рабочее положение его закрепляют на штативе становым винтом и вращением сначала двух, а затем третьего подъемных винтов приводят пузырек круглого уровня на середину. Отклонение пузырька от середины допускается в пределах второй окружности. Приближенное наведение на нивелирную рейку выполняют с помощью мушки. Более точное наведение осуществляют вращением наводящего винта зрительной трубы, которую перед отсчетом по рейке предварительно устанавливают по глазу (вращением окуляра) и по предмету (вращением кремальеры) для четкого изображения сетки нитей и делений на нивелирной рейке. Перед отсчетом по средней нити тщательно совмещают концы пузырька цилиндрического уровня в поле зрения трубы, медленно вращая элевационный винт.

52

Лекция 9. Продолжение темы «Геометрическое нивелирование»

5.Понятие о компенсаторах угла наклона.

6.Поверки и юстировки уровенных нивелиров.

7.Нивелирные рейки, технические требования и методы их проверок.

8.Работа и контроль на станции при техническом нивелировании.

9.Уравнивание нивелирных ходов и полигонов

1.Понятие о компенсаторах угла наклона.

Компенсатором называют устройство, с помощью которого визирная ось зрительной трубы автоматически приводится в горизонтальное положение.

Существуют жидкостные, механические и оптико-механические компенсаторы.

Наиболее часто применяются оптико-механические компенсаторы, в которых главным узлом является подвесное маятниковое устройство. На этом устройстве укреплены оптические детали или системы, предназначенные либо для изменения направления оси прибора либо для параллельного смещения этой оси. Непременной составной частью оптико-механического компенсатора является демпфер, предназначенный для гашения и ограничения собственных колебаний маятниковой подвесной системы.

Примером нивелира с компенсатором может служить нивелир НЗК с самоустанавливающейся линией визирования предназначен для нивелирования III и IV классов и технического нивелирования.

Оптическая система нивелира включает корпус зрительной трубы 1, объектив, фокусирующую линзу, сетку нитей, окуляр, прямоугольные призмы компенсаторы 2 и 3, скрещивающиеся нити подвеса призм 4, центр тяжести системы, воздушный демпфер 6 (рис. 1).

Рис.1

Компенсатор состоит из двух прямоугольных призм (рис.1). Верхняя призма 2 наглухо скреплена с корпусом зрительной трубы и служит для передачи изображения в плоскость сетки нитей. Нижняя призма 3 подвешена к верхней части корпуса на двух парах стальных нитей 4, скрещивающихся в центре тяжести подвеса призм 5.

53

Такое устройство компенсатора обеспечивает постоянство фокусировки и повышения точности работы компенсатора, так как в этом случае сохраняется неизменность расстояния от отражающей грани призмы до сетки нитей при наклонах трубы нивелира.

2.Поверки и юстировки нивелиров

Поверками называют действия, имеющие целью выявить, выполнены ли геометрические условия, предъявляемые к инструменту.

Каждая поверка теодолита состоит из трех частей. Первая часть – геометрическое условие, которое выражает требование, предъявляемое к взаимному расположению осей теодолита. Вторая часть – проверка этого условия. Третья – исправление выявленных нарушений геометрического условия. Исправление нарушенных условий называется юстировкой инструмента.

1.Поверка круглого уровня. Ось круглого уровня должна быть параллельна

вертикальной оси нивелира.

Приводят пузырек круглого уровня в нуль-пункт с помощью трех подъемных винтов, затем поворачивают нивелир на 180° вокруг вертикальной оси. Если пузырек уровня остался на середине, то условие выполнено. Если же пузырек отклонился от центра, то исправительными винтами круглого уровня его перемещают на половину дуги отклонения, а подъемными винтами приводят в нуль-пункт. После этого нивелир снова поворачивают на 180° и в случае, если он вновь сойдет с нуль пункта, производят вторичное исправление.

2.Поверка установки сетки нитей. Горизонтальная нить сетки нитей должна

бытьть перпендикулярна к вертикальной оси нивелира, то есть быть горизонтальной.

Эта поверка выполняется так:

– поставить рейку в 30 м от нивелира; - навести трубу на рейку;

установить изображение рейки в центре сетки нитей: элевационным винтом

привести пузырѐк уровня в нуль-пункт; взять отсчѐт по рейке b0;

– наводящим винтом трубы сместить изображение рейки влево, затем вправо; оба

раза взять отсчѐты по горизонтальной нити bл и bп соответственно. Если отсчѐты bл и bп отличаются от b0 более, чем на 1 мм, сетку нитей нужно развернуть. Для исключения влияния наклона горизонтальной нити нужно всегда устанавливать изображение рейки точно в центре сетки нитей.

Эту поверку можно выполнить с помощью отвеса. Для этого в 20 м от нивелира подвешивают отвес, наводят на него трубу и проверяют совпадение вертикальной нити сетки с нитью отвеса.

3.Поверка главного геометрического условия. Визирная ось зрительной трубы

должна быть параллельна оси цилиндрического уровня.

Поверка может быть выполнена одним из двух перечисленных способов.

1-ый способ. Двойное нивелирование по способу «вперед». На местности забивают два колышка на расстоянии около 50 м один от другого. Нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы находился на одной вертикальной линии с точкой

54

(рис.3-а). От колышка до центра окуляра измеряют высоту инструмента i1. Рейку ставят в точку В, наводят на нее трубу нивелира, приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут отсчет по рейке b1 Затем нивелир и рейку меняют местами, измеряют высоту инструмента i2, приводят пузырек уровня в нуль-пункт и берут отсчет по рейке b2

(рис.3-б).

Рис.3-б.

ис. 3-а Пусть главное условие нивелира не выполняется, и при положении пузырька уровня

в нуль-пункте визирная линия не горизонтальна, а составляет с осью уровня некоторый угол i. Тогда вместо правильного отсчета b 1получается ошибочный – b1 Ошибку отсчета обозначим х, и превышение точки В относительно точки А будет равно:

h = i, - (b1 - х).

При положении нивелира в точке В превышение точки А относительно точки В:

h' = i2 - (b2 - х).

Но h = - h', поэтому

i1 - (b1 - х) = - [i2 - (b2- х)].

Отсюда получаем:

x b1 b2 i1 i2 . 2 2

Если погрешность х>5мм, то выполняют юстировку нивелира в такой последовательности:

– вычисляют при второй установке нивелира правильный отсчет по рейке

b'2 b2 x

– вращение элевационного винта устанавливают по рейке отсчет, равный b 2 в этом случае пузырек цилиндрического уровня сойдет с середины; - с помощью шпильки, слегка ослабив боковые исправительные винты, вращают

2-ой способ. Поверка выполняется двойным нивелированием из середины и вперед.

56

каждого десятого деления обозначасются черточками. Для прочности верхние и нижние концы реек оковывают железом.

Рейки бывают односторонние, когда деления нанесены на одной стороне, и двусторонние с делениями на двух сторонах. Двусторонние рейки имеют на одной стороне чередующиеся деления черного и белого цвета (черная сторона), а на другой стороне - красного и белого цвета (красная сторона). На черных сторонах реек счет делений ведут от нуля, на красных от произвольных чисел. В результате разность отсчетов по двум сторонам одной пары реек является постоянной величиной и называется пяткой реек. В литературе разность пяток называют также разностью нулей рейки.

Использование в работе черной и красной сторон реек позволяет контролировать процесс нивелирования и повышать точность определения превышений.

Согласно ГОСТ нивелирные рейки изготавливают трех видов:

РН-05 односторонние штриховые рейки для нивелирования I и II классов с погрешностью 0.5 мм на 1 км хода.

РН-3 двусторонние шашечные рейки для нивелирования III и IV классов с

территории может быть проложена система замкнутых ходов (полигонов) в условной системе высот. На значительных территориях высоты пунктов получают

эти точки и берут отсчеты d1. d2,…, dn по черной стороне. При выполнении ответственных работ отсчеты на промежуточных точках производят по обеим сторонам рейки. ЛЬш использовании уровенных нивелиров перед каждым отсчетом пузырек приводят в нуль-пункт;

5. Для контроля вычисляют разность нулей (пяток) передней cп =ак–ач и задней

57

Сз=bк –bч реек. Расхождение разности нулей по абсолютной величине не должно превышать 5 мм;

6. На каждой станции вычисляют значения превышений, определяемых по черным

икрасным сторонам реек: hч=ач-bч, hK=aK-bK. Измерения считают выполненными

правильно, если)hч-hк <5 мм;

Высоту передней точки вычисляют по формуле HB=HA+h.

Высоты промежуточных точек удобно вычислять через горизонт прибора (ГП). ГП - высота визирного луча над исходной уровенной поверхностью. ГП=НА+а=Нв+b. Высоты промежуточных точек Н0рГП-di

Случайные и систематические погрешности при нивелировании возникают вследствие недостаточной точности нивелира и реек, неполной юстировки нивелира, влияния внешней среды и нарушения методики измерений.

Для уменьшения приборных погрешностей превышения рекомендуется измерять способом из середины по двум сторонам реек, а рейки удерживать отвесно на устойчивых предметах (нивелирных башмаках, костылях или вбитых в землю кольях). Предельные расстояния от нивелира до реек

Одиночные нивелирные ходы по конструкции могут быть замкнутыми начинающиеся и заканчивающиеся в одной точке, с высотной привязкой к одному исходному пункту не обязательно включенному в ход), разомкнутыми (начинающимися и заканчивающимися на точках исходными высотами), и висячим высотной привязкой одному исходному пункту или без высотной привязки).

Ходы прокладывают между реперами с известными высотами (реперами нивелирования 1, 2, 3, 4 классов); допустимая длина хода зависит от его формы. Так, длина разомкнутого (рис.6-а) или замкнутого (рис.6-б) хода может достигать 16 км; длина висячего хода (6-в) не должна превышать 8 км.

В разомкнутом и замкнутом ходах нивелирование выполняют один раз, в висячем ходе - два раза: в прямом и обратном направлениях. При проектировании ходов

58

следует выбирать наиболее удобные для нивелирования пути: дороги, просеки в лесу, берега рек, участки небольшим уклоном и твердым грунтом.

Рис.6

Обозначим в разомкнутом нивелирном ходе:

n - количество станций в ходе (количество измеренных превышений), hi - превышение по i-той станции,

L - длина хода,

Нн - высота исходного репера в начале хода, Нк – высота исходного репера в конце хода.

Количество точек с неизвестными высотами равно (n-1), т.е. в ходе имеется одно избыточное измерение, которое порождает одно геометрическое условие, и, следовательно, вычисление высот необходимо выполнять методом уравнивания.

Запишем формулы для последовательного вычисления высот точек хода:

Н1 = НН +h1,

Н2 = Н1 +h2,

…………….

Нn-1 = Нn-2 +hn-1, НK = Нn-1 +hn.

Сложим эти уравнения и получим:

(H1 = H2 + ……+Hn-1)+HK = HН + (Н1 + Н2 + ….+Нn-1)+ h

или

Формула (1) представляет собой математическую запись условия, существующего в разомкнутом нивелирном ходе: сумма превышений в нивелирном ходе должна быть равна разности высот конечного и начального исходных реперов. Сумму превышений,

59

В замкнутом ходе (полигоне) теоретическая сумма превышений (по аналогии с

Значение допустимой невязки в превышениях по Инструкции равно:

При значительных углах наклона местности, когда число станций на 1км хода превышает 25, допустимую невязку подсчитывают по формуле

где n - - число станций в ходе.

При допустимых невязках (fh < fhдon) производят уравнивание превышений. Суть которого состоит в распределении невязок поровну в превышения каждой станции или на сумму превышений каждого километра хода со знаком, обратным знаку невязки. Сумма поправок должна быть равна невязке с обратным знаком

Заключительным контролем правильности вычислений является получение в конце хода высоты конечного исходного репера.

После завершения полевых работ производят вычислительную обработку результатов нивелирования. В журналах проверяют все полевые записи и вычисления. Составляют схему высотного обоснования на которую наносят исходные данные (номера и высоты реперов) и результаты нивелирования (длины ходов, число станций, значения превышений,полученные невязки).

60

Лекция 10. «Геометрическое нивелирование трассы»

1.Трассирование линейных сооружений. Стадии проектирования.

2.Разбивка пикетажа.

3.Расчет основных элементов круговой кривой.

4.Детальная разбивка круговой кривой.

5.Вынос пикетов на кривые.

1. Трассирование линейных сооружений. Стадии проектирования.

Практически любому строительству предшествуют изыскания - комплекс экономических, геодезических, геологических, гидрогеологических и других исследований участка предполагаемого строительства с целью получения данных, необходимых для решения задач проектирования, строительства и эксплуатации различных объектов. В результате инженерно-геодезических изысканий составляют топопланы и профили, создают на местности основу для выноса и разбивки проекта в натуре.

При геодезических изысканиях линейных сооружении (дорог, каналов, линий электропередач и т.д.) выполняют трассирование. Под трассой понимают ось линейного сооружения, обозначенная на плане, карте или закрепленная на местности. В плане трасса часто состоит из прямолинейных участков, плавно соединяемых между собой кривыми различных радиусов кривизны. В продольном профиле трасса состоит из линий разного уклона, сопрягающихся вертикальными круговыми кривыми.

К трассам предъявляют определенные требования, обусловленные видами проектируемых сооружений. Например, при проектировании дорог с твердым покрытием прежде всего обращают внимание на плавность и безопасность движения при заданных скоростях движения транспорта. В связи с этим на трассах дорог устанавливают максимально допустимые уклоны и максимальные радиусы кривизны кривых.

Работы по трассированию линейных сооружений разделяются на две стадии:

-стадию проектного задания (камеральное трассирование);

-стадию рабочих чертежей (полевое трассирование).

На стадии проектного задания собирают, анализируют и систематизируют топографо-геодезические материалы на территорию будущей трассы сооружения, при этом особое внимание обращают на высотную часть материалов. Камеральное трассирование производят в нескольких вариантах на картах масштабов 1:5000 - 1:25000 с сечением рельефа горизонталями 1-5 м . При этом делается расчет габаритов линейных сооружений. Подсчитывается объем земляных работ по вариантам, определяют уклоны трассы, выбирают местоположение технического сооружения.

Окончательный вариант трассы линейного сооружения наносится на топографическую карту.

На стадии рабочих чертежей окончательный вариант линейного сооружения трассируют (укладывают) на местности. На местности трасса линейного сооружения определяется положением точек начала и конца оси сооружения, вершин углов