Тема: Составление профиля трассы

ВВЕДЕНИЕ

Продольное нивелирование выполняется для решения различных инженерных задач, связанных с проектированием и строительством железных и автомобильных дорог, каналов, водопроводов, теплосетей, линий связи и электропередачи и т.д.

В состав работ по продольному нивелированию входят:

1. Рекогносцировка трассы.

2. Разбивка проектируемого сооружения (провешивание прямолинейных участков, измерение углов поворотов, разбивка пикетов, поперечников и кривых закруглений).

3. Нивелирование трассы и поперечников.

4. Обработка результатов нивелирования.

5. Составление профиля.

6. Проектирование инженерного сооружения.

В результате проведения этой работы студент должен:

- овладеть навыками по камеральной обработке данных продольного нивелирования;

- составить черный профиль трассы;

- произвести проектирование оси сооружения.

Каждый студент получает индивидуальное задание, которое выполняется им самостоятельно.

Отчет по лабораторной работе оформляется на листах формата А4 (пикетажный журнал, журнал продольного нивелирования трассы) и листе миллиметровой бумаги формата А3 (профиль продольного нивелирования трассы), который складывается по формату А4.

1.СОСТАВ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1.1. Подготовка исходных данных

На участке трассы от ПКО до ПК5 (см. пикетажный журнал на рис. 1) было произведено техническое нивелирование с привязкой к реперам государственной опорной сети № 3 и № 4 (см. табл. 1).

По данным нивелирования необходимо построить черный профиль трассы и проектную (красную) линию с уклоном +0, 007. Красную отметку ПКО принять на 0, 45 м ниже черной отметки этого пикета.

Перед выполнением задания студент устанавливает свои исходные данные по шифру зачетной книжки.

1. Отметка репера № 3 определяется как десятичное число, составленное из всех цифр и разделенное запятой после третьей цифры шифра.

Например, если номер зачетной книжки 795346, то отметка репера № 3 составит 795, 346 м.

2. Отметка репера № 4 получается из отметки репера № 3 с добавлением 4 м. Например, если отметка репера 37 составляет 795, 346 м, то отметка репера № 4 будет равна 795, 346 + 4, 000 = 799, 346 м.

3. Радиус закругления R и угол поворота трассы j задаются преподавателем индивидуально или выбираются из табл. 2 по порядковому номеру студента в журнале группы.

Для порядковых номеров более 10 необходимо использовать различные сочетания углов и радиусов поворота. Например, для порядкового номера 12 следует взять φ =30º 30' и R=110 м, для порядкового номера 21

φ =38º 40', а R=100м, для 11-го варианта φ =30º 30', а R=115м и т. д.

1.2. Обработка журнала нивелирования

Выполнение графических построений и расчетов начинается с зарисовки пикетажного журнала (см. рис. 1), затем подготавливается формуляр журнала продольного нивелирования трассы и заполняются графы 1-5 числами, приведенными в табл. 1.

Графа 1 - номер станции, станция - это место установки нивелира.

Графа 2 - номер точки, на которую устанавливалась рейка и по рейке брался отсчет в мм.

Графа 3 - отсчеты по рейке (первый - по черной стороне рейки, второй - по красной), установленной на связующей точке и находящейся сзади исполнителя.

ПК3+73, 01

ПК2+84, 7

45, 50

2, 69

6, 75

88, 31

150м

33º 45`

Рис. 1. Пикетажный журнал

Таблица 1

Журнал продольного нивелирования трассы

№ стан-ций	№ точки	Отсчеты по рейке, мм	Превышение, мм	Сред- нее превышение, мм	Гори- зонт инструмента, м	Отмет- ки, м
задней	перед-ней	проме-жуточ-ной

	R_P3 ПКО	6458	5102		+1354 +1356	+1 +1355		809, 025 810, 381
ПКО ПК1	4784	5399		-613 -615	+1 -614		810, 381 809, 768
ПК1 +65, 6 Л+20 П+20 ПК2	6985	5265		+1724 +1720	+1 +1722	812, 401	809, 768 809, 935 809, 578 810, 647 811, 491
ПК2 ПК3	6667	5850		+815 +817	+1 +816		811, 491 812, 308
ПК3 +30, 2 ПК4	5148	6050		-904 -902	+1 -903	813, 103	812, 308 811, 080 811, 406
ПК4 ПК5	7249	5301		+1946 +1948	+1 +1947		811, 406 813, 354
ПК5 R_P4	5878	6207		-331 -329	+1 -330		831, 354 813, 025
	å ₃=55868	å ₄=47882		å ₆= 7986	å ₇=3993

=3993-4000=-7мм ±47мм

Таблица 2

Варианты индивидуальных заданий для расчета кривых закруглений

Порядковый номер
Угол поворота φ	30º 30'	38º 40'	42º 20'	28º 50'	40º 35'	33º 45'	28º 35'	35º 40'	44º 10'	32º 15'
Радиус поворота R, м

Графа 4 - отсчеты (первый по черной стороне рейки, второй - по красной) по рейке, установленной на связующей точке и находящейся впереди наблюдателя.

Графа 5 - отсчеты по черной стороне рейки, установленной между пикетами на промежуточных точках.

Графа 6. В этой графе записываются превышения между связующими точками. Превышения вычисляются как разность между отсчетом на точках, находящихся сзади и впереди исполнителя.

Так как отсчеты берутся по черной и красной сторонам реек, то в графе 6 будет два значения превышения между связующими точками.

Графа 7. Среднее превышение находится как среднее арифметическое значение из двух превышений, полученных в графе 6, при условии, что разность этих превышений не превышает 5 мм. Если эта разность превышает 5 мм, то следует найти ошибку в записи чисел.

Правильность вычислений превышений и средних превышений контролируется следующим образом. Подсчитываются суммы отсчетов отдельно в третьей, четвертой графах (å ₃ и å ₄) и алгебраические суммы в шестой и седьмой графах (å ₆ и å ₇).

При отсутствии ошибок в вычислениях должно соблюдаться равенство (см. пример на обработку журнала продольного нивелирования в табл. 3):

Затем вычисляется невязка по формуле:

где å h = Σ ₇ - алгебраическая сумма средних превышений (см. графу 7 табл. 1);

H_Rp₃ и H_Rp₄ - отметки реперов № 3 и № 4.

Полученную фактическую невязку сравнивают с допустимой, вычисленной по формуле

где L - длина нивелирного хода в км.

Таблица 3

Пример обработки результатов продольного нивелирования

№ станции	№ точки	Отсчеты по рейке, мм	Превы- шение, мм	Сред- нее превышение, мм	Гори- зонт инстру-мента, м	Отмет- ки, м
задней	передней	проме-жуточ-ной

	R₀7 ПКО				+1354 +1356	-2 +1355		122, 477 123, 830
	ПКО +42 +64 Л+20 П+20 ПК1				-613 -615	-2 -614	124, 373	123, 830 121, 796 122, 925 121, 439 122, 508 123, 214
	ПК1 +20 +50 +80 ПК2				-1004 -1007	-1, 5 -1005, 5	124, 020	123, 214 121, 886 123, 034 123, 298 122, 207
	ПК2 R_P8				+203 +204	-1, 5 +203, 5		122, 207 122, 409
		å =27853	å = 27975		å =-122	å = -61

= -0, 061 - (122, 409 - 122, 477) = +0, 007м = + 7 мм

Если , то приступают к увязке нивелирного хода, которая заключается в равномерном распределении невязки f_h на все превышения. Поправкам придается знак, обратный знаку невязки.

В графе 7 над средними превышениями красным цветом подписываются величины поправок.

После того как превышения увязаны, приступают к вычислению отметок связующих точек, т.е. пикетов ПК0, ПК1, ПК2, ПК3, ПК4, ПК5, по формуле

где H_n+₁- вычисляемая отметка;

h_n - отметка предыдущей точки (пикета);

h_n_{- (}_n+1)- увязанное превышение между n и (n+1) точками (пикетами).

После вычисления отметок пикетов (см. графу 9 табл. 1) приступают к вычислению горизонтов инструмента для тех станций, на которых имеются промежуточные точки и поперечники. В табл. 1 такими станциями являются №3 и №5.

Горизонт инструмента вычисляют по формуле

где H_n - отметка пикета, установленного сзади исполнителя;

- отсчет по черной стороне рейки, установленной на заднем пикете.

Отметку промежуточной точки находят по формуле

где О_пр - отсчет по рейке, установленной на промежуточной точке.

Построение продольного и поперечного профилей трассы выполняют следующим образом. На листе миллиметровой бумаги проводят линию условного горизонта и подписывают её. Ниже этой линии размещают профильную сетку (рис. 2).

1.3. Построение черного профиля

Профили следует построить в масштабах: продольный горизонтальный 1: 2000, продольный вертикальный 1: 200, поперечный (горизонтальный и вертикальный) 1: 500.

В разделе профильной сетки " Расстояния" в масштабе 1: 2000 размечают все пикеты, промежуточные точки и записывают расстояния между промежуточными точками.

Против каждого пикета и промежуточной точки выписывают из журнала нивелирования их отметки в раздел сетки " Черные отметки". Отметки округляют до сотых долей метра ( рис. 2).

По середине раздела сетки " План полосы отвода" красной тушью проводят прямую линию, которая является выпрямленной осью трассы.

Слева и справа линии наносят ситуацию черной тушью согласно пикетажной книжке (см. рис. 2).

В разделе профильной сетки " План прямых и кривых" красным цветом показывают прямые участки трассы и участки, которые проходят по закруглениям. Начало " НК" и конец " КК" кривой привязывают к ближайшим пикетам.

1.4. Расчет элементов круговой кривой

По заданным радиусу кривой R и величине угла поворота φ рассчитывают T (тангенс) К (длину кривой), Б (биссектрису), Д (домер):

Д = 2Т - К,

где p = 3, 1416.

Вычисленные значения Т, К, Б и Д заносят в пикетажный журнал.

НК и КК рассчитывают по формулам:

НК = ВУ(вершина угла)- Т,

КК = НК + К.

Контрольная формула: КК = ВУ + Т - Д.

Пример расчета. Исходные данные: вершина угла фиксируется колышком, расположенным на расстоянии 40м от пикета №2, т. е.

ВУ = ПК2 + 40, R = 150 м, j = 37°20¢.

Решение: Т = 150× tg = 50, 67 м;

;

Д = 2× 50, 67 - 97, 74 = 3, 60 м;

НК = ВУ – Т = ПК2 + 40 - 50, 67 = ПК1 + 89, 33;

КК = НК + К = ПК1 + 89, 33 + 97, 74 = ПК2 + 87, 07.

Контроль: КК = ВУ + Т – Д = ПК2 + 40 + 50, 67 - 3, 60 = ПК2 + 87, 07.

От верхней линии профильной сетки против пикетных и промежуточных точек в вертикальном масштабе 1: 200 проводят ординаты высотой, равной разности между черными отметками и отметкой верхней линии сетки. Условная отметка верхней линии сетки выбирается с таким расчетом, чтобы между самой низкой точкой профиля и линией сетки было не менее 8-10 см.

Концы проведенных ординат соединяют и получают черный профиль. Ординаты и профиль вычерчивают черной тушью.

1.5. Проектирование красного профиля

После построения черного профиля следует приступить к нанесению проектной (красной) линии.

В разделе профильной сетки " Уклоны" в виде диагонали красного цвета показывается направление уклона. Над диагональю записывается красной тушью величина проектного уклона, равного +0, 007.

Под диагональю записывается горизонтальное расстояние, на которое распространяется красный уклон.

Отметки пикетов проектной линии вычисляются по формуле

где H_n₊₁ – красная отметка последующей точки;

H_n - красная отметка предыдущей точки;

i – уклон линии;

d – горизонтальное расстояние между последующей и предыдущей точками.

Например, красная отметка плюсовой точки ПК1 + 22, 9 будет равна

Н = 138, 27 + 0, 007× 122, 9 = 139, 13 м,

а отметка плюсовой точки ПК2 + 40, 0 составит

Н = 138, 27 + 0, 007× 240, 0 = 139, 95 м.

В разделе сетки " Красные отметки" красной тушью выписываются вычисленные по приведенной выше формуле красные отметки.

Вычисляются рабочие отметки по формуле

Н_Р= Н_К- Н_Ч,

где Н_Р, Н_К и Н_Ч- рабочая, красная и черная отметки точки соответственно.

Рабочие отметки точки на профиле записываются красной тушью. При этом отрицательные рабочие отметки показываются под проектной линией, а положительные - над ней (см. рис. 2).

Вычисляются синие отметки Н₀, т. е. отметки точек нулевых работ, которые находят по формуле для определения отметок пикетов проектной линии. Расстояние d в этой формуле между точкой 1 с рабочей отметкой H_P₁и точкой нулевых работ рассчитывают по следующей зависимости:

где S - горизонтальное расстояние между точками 1 и 2;

H_P₂- рабочая отметка точки 2;

На рис. 3 видно, что точка 1 имеет рабочую отметку 1, 38м, а точка 2 – 1, 51м, тогда расстояние между точкой 1 и точкой нулевых работ составит

d = 40, 0× = 19, 2 м;

Н₀ = 138, 27 + 0, 007× 219, 2 = 139, 80 м.

Из точки нулевых работ опускается перпендикуляр на сетку в виде синей пунктирной линии, и синим цветом подписываются расстояние 19, 2 м и отметка 139, 80 м.

На рис. 2 буквами ч (черный), к (красный) и с (синий) показано каким цветом необходимо оформлять профиль продольного нивелирования.

Литература

1. Инженерная геодезия: Учеб. для вузов / Е. Б. Клюшин, М. И. Киселев, Д. Ш. Михелев, В.Д. Фельдман; Под ред. Д.Ш. Михелева. – 2-е изд. испр. – М.: Высш. шк., 2004

2. Инженерная геодезия. Учебник под редакцией С.И. Матвеева. М.: Недра. 2008

3. Федоров Г.А Инженерная геодезия: Учебник – М.: Высшая школа, 2002

4. Баканова В. В. Практикум по геодезии.- М.: Недра, 1983.

5. Условные знаки для топографических планов масштабов 1: 5000, 1: 2000, 1: 1000 и 1: 500. - М.: ФПГУ " Картгеоцентр", 2005. - 287 с.: ил.

12	Поделиться: