Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Методичка Разбивка опор мостовых переходов.doc
Скачиваний:
17
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
570.88 Кб
Скачать

1. Решение геодезического четырехугольника

1.1. Исходные данные

Плановое обоснование для разбивки на местности опор мостового перехода выполнено методом геодезического четырехугольника, схема которого представлена на рис. 1. Опорные точки 5, 6, 11 и 12 закреплены на местности по типу временных геодезических знаков в виде столиков для установки теодолита. На каждой точке измерены углы электронным теодолитом 3Та5р, значения которых указаны на рис. 1. Среднеквадратическая погрешность измерения одного угла (паспортная точность теодолита) составляет m = ± 5". На этом же рис.1 в кружках обозначены номера углов № 1,2,3,4,5,6,7,8, в квадратиках номера треугольников № 1, 2, 3, и стороны буквами A,B,C,D,E,F. Для определения допуска на угловую погрешность устанавливается коэффициент значимости t = 1,96 ≈ 2,0, который ограничивает величину фактической погрешности измерений в 95%.

Дирекционный угол линии 5-6 (α56), длина линии A (d56) и координаты опорной точки 6 (X6, Y6). принимаются каждым студентом индивидуально по номеру варианта (табл. 1), назначаемому преподавателем.

6

12

3 62°35' 20"

20°15' 57" 4

D

2

5

63°14' 02"

46°40' 17"

2

3

B

C

A

E

1

33°54' 38"

50°28' 19"

1

6

F

11

5

31°15' 26" 7

8 51°35' 54"

Рис. 1 Схема геодезического четырехугольника

    1. Уравнивание углов, вычисление сторон и координат

Уравнивание углов (табл. 2), вычисление сторон (табл. 3) и координат (табл. 4) геодезического четырехугольника выполнить в стандартных ведомостях.

Уравнивание углов. В соответствии с исходными данными (см. рис. 1) в ведомость уравнивания углов (см. табл. 2, колонка 2) выписать углы измеренные. При этом использовать нумерацию углов рис. 1 и соответствующую нумерацию углов в табл. 2 (колонка 1).

Вычислить сумму восьми измеренных углов ( ) и фактическую угловую невязку δф по условию полигона. Оценить точность угловых измерений, сопоставив фактическую и допустимую (δдоп) угловые невязки. При этом использовать следующие формулы:

(1)

где n – количество измеренных углов;

t – коэффициент значимости (см. выше “исходные данные”);

m – паспортная точность теодолита, используемого для измерения углов, (см. выше “исходные данные”).

Если δф δдоп, то продолжить вычисления.

Вычислить суммы углов (см. рис. 1)

β1+β2; β5+β6; β3+β4; β7+β8.

Вычислить невязки f1 и f2 по формулам:

. (2)

По данным вычисления невязок f1 и f2 выполнить оценку точности измерения углов, используя формулы (1). Если каждая невязка f1 и f2 меньше или равна соответствующей допустимой невязке, то продолжить вычисления.

Вычислить поправки в углы по формулам:

. (3)

где n1, n2 и n3 – количество углов использованных при вычислении соответствующей невязки f1 , f2 и δф.

Причем, поправки v1 в углы β1, β2 принять со знаком минус, в углы β5, β6 – со знаком плюс, и поправки v2 в углы β3, β4 – со знаком плюс, в углы β7, β8 – со знаком минус. Поправки v3 во все углы принять со знаком противоположным знаку невязки δф.

Таблица 2

Уравнивание углов

№ угла

Углы измеренные,

β

° ' "

Суммы

(1+2)

(5+6)

(3+4)

(7+8)

Невязки

f1= β(1+2) - β(5+6)

f2= β(3+4) - β(7+8)

Поправки

Углы уравновншенные

β

° ' "

№ угла

По условиям β(1+2) = β(5+6)

β(3+4) = β(7+8).

± f1/4

± f2/4

По условию ∑β(1-8) = ∑βт

-δ/8

Суммарные поправки,

v

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

33 54 38

97 08 40

f1 =97 08 40 - 97 08 36 =

+ 0 00 04

-1,0

+0,875

-0,125

33 54 37,9

1

2

63 14 02

-1,0

+0,875

-0,125

63 14 01,9

2

5

46 40 17

97 08 36

+1,0

+0,875

+1,875

46 40 18,9

5

6

50 28 19

+1,0

+0,875

+1,875

50 28 20,9

6

f1(доп)=±mt =±2*2 = ±8"

∑ 0,0

∑ +3,500

β(1+2) = 97 08 39,8

β(5+6) = 97 08 39,8

3

62 35 20

82 51 17

f2 =82 51 17 -82 51 20 =

- 0 00 03

+0,75

+0,875

+1,625

62 35 21,6

3

4

20 15 57

+0,75

+0,875

+1,625

20 15 58,6

4

7

31 15 26

82 51 20

-0,75

+0,875

+0,125

31 15 26,1

7

8

51 35 54

-0,75

+0,875

+0,125

51 35 54,1

8

f2(доп)=±mt =±2*2 = ±8"

∑ 0,00

∑ +7,000

∑ +3,500

β(3+4) = 83 51 20,2

β(7+8) = 83 51 20,2

β(1-8)

359 59 53

∑ +7,000

β(1-8)=360 00 00

δф = ∑β(1-8) - ∑βт

δф =359 59 53–360 00 00 = - 0 00 07

δдоп = ± m t = ±2*2 = ± 11,3"

Таблица 3

Вычисление сторон (решение треугольников)

№ треу-голь-ника

№ точки

№ угла

Уравновешенные углы, β

° ' "

Sin углов

Sin β

Вычисленная длина сторон, d, м

Поправки в длины сторон, м

Исправлен-ная длина сторон, d, м

Обозначение сторон

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

11

6+7

81 43 47,0

0,98960054

492,480

492,480

А

5

8

51 35 54,1

0,78367569

390,000

0,000

390,000

E

6

5

46 40 18,9

0,72743652

362,013

0,000

362,013

F

180 00 00,0

2

12

2+3

125 49 23,5

0,81082695

492,480

0,000

492,480

A

6

4

20 15 58,6

0,34638358

210,386

0,000

210,386

C

5

1

33 54 37,9

0,55789761

338,856

+0,001

338,857

D

180 00 00,0

3

11

6

50 28 20,9

0,77131889

338,856

+0,001

338,857

D

6

4+5

66 56 17,5

0,92008283

404,211

+0,001

404,212

B

12

3

62 35 21,6

0,88772970

389,998

+0,002

390,000

E

180 00 00,0

fd = E3 – E1 = 389,998 - 390,000 = -0,002 м

vE = - fd = +0.002; vD = vB = = +0,001 м

Таблица 4

Ведомость вычисления координат точек опорной сети

№ то-чек

Углы исправ-ленные

° ' "

Дирек-ционные углы

° ' "

Исправ-ленные стороны

d, м

Вычисленные прирашения координат, м

Поправки,

м

Исправленные приращения координат, м

Координаты,

м

№ то-чек

∆X

∆Y

δX

δY

∆X

∆Y

X

Y

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

5

прав

5

21 55 18,0

6

46 40 18,9

2954,980

5068,740

6

155 14 59,1

390,000

-354,175

163,279

0

0

-354,175

163,279

11

50 28 20,9

2600,805

5232,019

11

284 46 38,2

404,212

103,099

-390,842

+0,001

0

103,100

-390,842

12

296 45 58,1

2703,905

4841,177

12

168 00 40,1

210,386

-205,797

43,702

0

0

-205,797

43,702

5

326 05 22,1

2498,108

4884,879

5

21 55 18,0

492,480

456,871

183,862

+0,001

-0,001

456,872

183,861

6

2954,980

5068,740

6

β

720 00 00,0

d =1497,078

∑∆X=

-0,002

∑∆Y=

+ 0,001

∑ δX= + 0,002

∑δY= -0,001

∑∆X =

0,000

∑∆Y=

0,000

βт

720 00 00,0

fx =

- 0.002

fy =

+0.001

f(абс) = ± 0.002

f(отн, доп) =

Все вычисленные поправки округлить точностью до 0,1". Учитывая знаки соответствующих поправок вычислить суммарные поправки для каждого угла v = v1 + v3; v = v2 + v3.

Исправить измеренные углы βиспр = βизм + v, при этом необходимо учитывать знаки суммарных поправок. Вычисления выполнить с точностью 0,1".

Выполнить контрольные вычисления сумм поправок и сумм углов. Данные уравновешивания углов и контрольных вычислений записать в табл. 2 в соответствующие колонки и строки (см. табл. 2).

Вычисление сторон (решение треугольников). По номерам указанным в квадратиках (см. рис. 1) определить номера треугольников и нумерацию их вершин. В соответствии с номером треугольника установить последовательность их записи в ведомость вычисления сторон (см. табл. 3). Для каждого треугольника в ведомости вычисления сторон (см. табл. 3) установить последовательность нумерации точек, которая должна начинаться с номера угла напротив известной стороны А (см. рис. 1), затем продолжаться номером угла напротив промежуточной стороны и заканчиваться номером угла напротив связующей стороны (стороны принадлежащей двум последовательным треугольникам). Из ведомости уравнивания углов (см. табл. 2) в ведомость вычисления сторон (см. табл. 3) в третью колонку выписать уравновешенные углы. Причем необходимо выписать углы в соответствии с их нумерацией указанной в колонке 2 табл. 3. В случае указанной суммы углов произвести их суммирование. Для каждого треугольника (см. рис. 1) вычислить контрольные суммы углов, которые должны быть точно равны 180°. Установить синусы всех углов треугольников с точностью до 0,000000001.

В соответствии с вариантом решения задачи (см. табл. 1) в ведомость вычисления сторон (см. табл. 3) в соответствующие строки и колонки выписать численное значение исходной стороны A (см. рис.1). В ведомости вычисления сторон (см. табл. 3) последовательно, начиная с первого треугольника, вычислить промежуточные и связующие стороны по формуле:

, (4)

где dвыч – вычисляемая сторона треугольника;

dисх – исходная (известная) сторона треугольника (для первого и второго треугольника сторона А, см. рис. 1 и табл. 3);

Sinβвыч – синус угла треугольника, находящегося напротив вычисляемой стороны (см. табл. 3);

Sinβисх – синус угла треугольника, находящегося напротив известной стороны (см. табл. 3).

Вычисления по формуле (4) сторон (см. рис. 1) E и F в первом треугольнике и сторон C и D во втором треугольнике выполнить по известной исходной стороне А (см. рис. 1 и табл. 3). Вычисление сторон B и E в третьем треугольнике выполнить по стороне D, значение которой установлено из вычислений во втором треугольнике. Сопоставить численные значения стороны E установленные по вычислениям в первом (E1) и третьем (E3) треугольнике. Принять за вероятнейшее значение стороны Е, численное ее значение (E1), полученное из первого треугольника. В этом случае невязку установить по формуле:

fd = E3 – E1. (5)

Вычислить поправки для сторон E и B третьего треугольника и для стороны D третьего и второго треугольников по формулам (см. табл. 3):

vE = - fd; и vB = vD = . (6)

Вычислить исправленные стороны по формуле:

dиспр = dвыч + vd (7)

Данные вычислений записать в соответствующие графы и колонки табл. 3.

Вычисление координат. Исходными данными для вычисления координат точек опорной сети в стандартной ведомости (см. табл. 4) являются уравновешенные углы (см. табл. 2), исходный дирекционный угол (α56), принимаемый в соответствии с вариантом решения задачи (см. табл. 1), вычисленными длинами сторон (см. табл. 3) и координатами исходной точки 6, принимаемыми в соответствии с вариантом решения задачи (см. табл. 1).

В первую очередь необходимо принять последовательность нумерации точек. Для этого можно использовать следующие варианты (см. рис.1):

5→6→12→11→5→6; (8)

5→6→11→12→5→6. (9)

В качестве примера решения задачи в настоящих методических указаниях принят вариант по последовательности (8) (см. табл. 4).

Из ведомости уравнивания углов (см. табл. 2) в ведомость вычисления координат (см. табл. 4) выписать левые по принятому варианту последовательности нумерации точек уравновешенные углы. Углы будут левыми, если мысленно встать на предыдущую точку, например 5, и повернувшись лицом по направлению последующей точки (точки 6) на этой последующей точке угол будет слева по ходу. В противном случае углы будут правыми. Например, для последовательности (8) углы будут левые, а для последовательности (9) – правые.

Проверить правильность выписки углов путем их суммирования. При этом, поскольку на двух (m = 2) точках 11 и 5 необходимо вычислять левые по ходу углы, как дополнения до 360°, то теоретическая сумма углов будет равна:

. (10)

По принятому варианту решения задачи из табл. 1 в ведомость вычисления координат выписать исходный дирекционный угол (α56), который записать в соответствующие строки колонки 3 (см. табл. 4).

Вычислить дирекционные углы остальных линий хода по формуле:

для левых углов, принятых по последовательности точек (8)

αпосл = αпред + βлев - 180°; (11)

или для правых углов, если принята последовательность точек (9)

αпосл = αпред + 180° - βправ. (12)

Если при вычислении по формуле (11) αпред + βлев < 180°, то использовать формулу: αпосл = αпред + βлев + 360° - 180°;

и если αпред + βлев - 180° > 360°, то αпосл = αпред + βлев - 180° - 360°.

Если при вычислении по формуле (12) αпред + 180° < βправ, то использовать формулу: αпосл = αпред + 180° + 360° - βправ;

и если αпред + 180° - βправ > 360°, то αпосл = αпред + 180° - βправ - 360°.

Контролем правильности вычисления дирекционных углов служит критерий точного равенства вычисленного дирекционного угла α56, при последовательном вычислении по формулам (11) или (12) и того же угла, записанного как исходного для линии 5-6 в нижней строке третьей колонки табл. 4.

Из ведомости вычисления сторон (см. табл. 3.) в ведомость вычисления координат (см. табл. 4, колонка 4) по принятой последовательности вычислений (8) или (9) выписать соответствующие стороны. Вычислить приращения координат по формулам:

Xi = di Cos αi; (13)

Yi = di Sin αi. (14)

Подсчитать в соответствующих колонках табл.4

di; ∑Xi; ∑Yi

и вычислить невязки по осям координат:

fx = ∑Xi - ∑XТ; (15)

fy = Yi - ∑YТ, (16)

где ∑XТ = ∑YТ = 0.

Вычислить абсолютную погрешность:

(17)

и, наконец, относительную погрешность, которая должна удовлетворять неравенству

. (18)

В случае выполнения неравенства (18) можно продолжить вычисления. В противном случае проверить правильность выписки сторон из ведомости их вычисления или правильность вычислений по формулам (13), (14) или вычисления сумм ∑di; ∑Xi; ∑Yi, а также вычисления по формулам (15), (16), (17) и (18).

Определить поправки в приращения координат vx и vy с точностью 0,001 метра. При этом необходимо использовать следующие принципы: знаки поправок должны быть обратными по отношению к знаку невязок, вычисленных по формулам (15), (16); большие численные значения поправок vx и vy должны соответствовать большим численным значениям сторон (d) полигона; сумма поправок ∑vx или ∑vy должна быть равна с обратным знаком соответствующим невязкам fx или fy. Если быть точным, то поправки необходимо вычислять по формулам:

, (19)

при точном выполнении условий

vx = -fx; ∑vy = -fy. (20)

Однако вычисления по формулам (19) небольших численных значений невязок приводят к поправкам, которые могут иметь значащую цифру только в четвертом или пятом разряде после запятой. Такие поправки для практической цели не имеют смысла. Поэтому необходимо выдержать требование округления поправок с точностью 0,001 метра и выше сформулированные принципы. Это достигается путем введения поправок равных 0,001 м в приращения координат только для тех сторон, которые имеют большие численные значения. Для других приращений координат поправки будут равны нулю. В любом случае при определении поправок должны выполняться условия (20).

Вычислить исправленные приращения координат:

Xиспр = Xвыч + vx; (21)Yиспр = Yвыч + vy. (22)

Вычислить координаты точек опорной сети:

Xпосл = Xпред + ∆Xиспр (23)

Yпосл = Yпред + ∆Yиспр (24)

Контролем вычисления координат опорной сети является следующее правило: координаты последней точки (исходной), вычисленные при использовании формул (23) или (24), должны быть точно равны координатам той же исходной точки.