Файл: Учебное пособие для вузов Б. Ф. Азаров, ив. Карелина, он. Романенко, ли. Хлебородова под ред. Б. Ф. Азарова е изд, перераб и доп.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 25.10.2023
Просмотров: 263
Скачиваний: 18
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
6.2. Подбор радиусов круговых кривых, расчет их элементов, вынос пикета на кривую Разбивку пикетажа ведут до первой вершины угла поворота. Измерив угол поворота трассы, осуществляют подбор радиуса круговой кривой. По выбранному радиусу R и углу поворота
рассчитывают элементы кривой Т, КБ, Д и по ним вычисляют пикетажные значения главных точек кривой начала кривой НК, ее середины СК и конца кривой КК. Углами поворота трассы являются горизонтальные углы между продолжением ее предыдущего прямолинейного участка и направлением ее последующего прямолинейного участка (рисунок 6.2). Рисунок 6.2 – Углы поворота трассы Углы поворота трассы измеряют способом от нуля (см. пункт
4.1.2 Раздела 4) одним полным приемом. При этом горизонтальный лимб теодолита ориентируют (устанавливая на нем отсчет 0
00
) по направлению на предыдущий пикет или вершину угла поворота. Вовремя измерений зрительную трубу наводят наследующую вершину угла поворота. В результате измерений получают значение угла N. При повороте трассы вправо угол поворота будет равен
= N
180
, (6.1) при повороте трассы влево
= 180
N. (6.2) Например, на рисунке 6.2
1
– правый, а
2
– левый походу углы поворота трассы.
НТ
КТ
ВУ-1
ВУ-2
1
2
S
1
S
2
S
3
0
00
0
00
N
N
127 Вначале и конце трассы следует измерить с помощью ориентир- буссоли магнитные азимуты начального А
н
маг
и конечного А
к
маг
прямолинейных участков трассы (см. пункт 4.1.2 Раздела 4). По измеренному значению угла поворота
1
, зная длины S
1
и участков трассы от НТ до ВУ-1 и от ВУ-1 до ВУ-2 соответственно рисунок, подбирают значения радиуса кривой R
1
так, чтобы тангенс Т первой кривой был меньше половины отрезка S
1
, и длина круговой кривой К была меньше отрезка Т < 0,5S
1
и К < S
2
,
180
,
2
:
1 1
1 1
1 1
R
К
tg
R
Т
где
(6.3) На практике, когда в учебных целях длина трассы невелика и составляет от 0,5 до 1,0 км, длины отрезков S
1
и S
2
могут быть определены по нитяному дальномеру теодолита в процессе рекогносцировки. Для второго угла поворота аналогично получим Т < 0,5S
2
и К S
3
, где S
3
– отрезок от ВУ-2 до точки КТ (рисунок 6.2);
180
,
2 2
2 2
2 2
2
R
К
tg
R
Т
(6.4) Например S
1
= 150,2 мм м. Если
1
= 60
15
;
2
= 86
45
, получим Т = 0,58R
1
; К = 1,05R
1
; Т = 0,94R
2
; К = Согласно условию Т 0,5S
1
и Кили мим откуда
R
1
< (75,1 мм мм. Для первой кривой следует принять радиус, минимальный из х полученных значений. При выборе радиуса второй круговой кривой R
2
получим
0,94R
2
< 92,4 мим или R
2
< 98,2 мм. Следовательно, для второй круговой кривой R
2
< 98,2 м. Так, согласно приведенным выше расчетам, можно принять
R
1
=125 мим. Подобрав радиусы круговых кривых, переходят к расчету их основных элементов Т, КБ, Д (рисунок 6.3)
2
,
1 2
sec
,
180
,
2
К
Т
Д
R
Б
R
K
tg
R
Т
o
(6.5) Рисунок 6.3 – Главные точки и основные элементы круговой кривой Например
1) R
1
= 125 м
1
= 60
15
; Т = 72,53 м Км Б = 19,52 м Дм м
2
= 86
45
; Т = 89,76 м Км Б = 35,70 м Дм. Расстояния по трассе считаются по кривым, а разбивка пикетажа ведется вдоль тангенсов, те. по ломаной. Для того, чтобы учесть разницу между длиной ломаной, состоящей из двух тангенсов, и вписанной в нее круговой кривой, следующий за вершиной угла пикет смещается вперед на величину домера. После расчета элементов круговой кривой вычисляют и заносят в пикетажный журнал пикетажные значения главных точек кривой НК,
СК и КК
0
НК
КК
R Т Т
СК Б Д
/2
ВУ
129 53
,
72 22
,
50 1
ПК
Т
ВУ
53
,
72 22
,
50 1
ПК
Т
ВУ
38
,
131 69
,
77 0
ПК
К
НК
68
,
13 75
,
22 2
ПК
Д
07
,
9 2
ПК
КК
07
,
9 2
ПК
КК
69
,
65 69
,
77 0
5
,
0
ПК
К
НК
38
,
43 1
ПК
СК
Расхождения между вычисленными пикетажными значениями
КК не должно быть более 3 см. На местности должны быть закреплены главные точки круговой кривой ее начало НК, середина СК и конец
КК. Точки НК и КК можно вынести, отложив от ВУ в обе стороны значения Т (рисунок 6.3). Точки закрепляют колышком, штырем или откраской. Также можно осуществить вынос НК и КК от пикетов, отложив от них соответствующие расстояния (например, 77,69 мот ПК0 в сторону ПК1 или 22,31 мот ПК1 в сторону ПК0 для закрепления точки НК им от ПК2 в сторону ПК3 для закрепления точки КК). Середину кривой фиксируют, построив при вершине угла ВУ-1 одним полным приемом горизонтальный угол (см. пункт 3.7 Раздела 3)
2 180
(6.6) При этом одной стороной угла является тангенс круговой кривой Та другой – ее биссектриса Б. За начальное направление при построении угла следует принимать тангенс Т (рисунок 6.3). По направлению биссектрисы откладывают значение Б и получают точку СК, которую на местности закрепляют. Например для первой кривой
1
= 60
15
,
1
= 59
52,5
. Из вершины угла ВУ от направления тангенса Т (например, от точки НК) по направлению биссектрисы откладывают равный ей отрезок Б = 19,52 м (см. пункт 3.8 Раздела 3). Конец отрезка закрепляют на местности и подписывают СК
1
и ПК1+43,38. Точки НК, СК и КК показывают в пикетажном журнале и оформляют как плюсовые.
130 Если на тангенсах круговой кривой находятся пикеты, то они должны быть перенесены на кривую. Для этого по радиусу R и длине дуги кривой Кот начала или конца кривой до пикета вычисляют абсциссу и ординату и (6.7) где
,
,
i
i
о
ПК
КК
k
или
НК
ПК
k
R
k
где ПК
i
– пикетажное значение выносимого пикета
– величина радиана в градусной мере
НК и КК – пикетажные значения начала и конца кривой. Так, в рассмотренном выше примерена кривую должны быть вынесены ПК1 и ПК2. Первый пикет будет выноситься от начала кривой, второй – от ее конца. Примеры
1) k
1
= ПК1 – (ПК0 +77,69) = 22,31 мм 1
м
R
Y
м
R
X
R
k
R
k
о
о
о
о
2) k
2
= ПК2 + 9,07
ПК2 = 9,07 мм 2
м
R
Y
м
R
X
R
k
R
k
о
о
о
о
Для выноса ПК1 на кривую можно от точки НК вдоль тангенса отложить отрезок X
1
= 22,20 м. Конец этого отрезка будет основанием перпендикулярам. Эту же точку основания перпендикуляра можно получить, отложив от ПК1 в сторону НК отрезок
k
1
– X
1
= 22,31 – 22,20 = 0,11 м. Для выноса ПК на кривую от точки КК в сторону ВУ-1 по тангенсу откладывают абсциссу X
1
= 9,06 ми в полученной точке строят
131 перпендикуляр Y
1
= 0,43 м. Конец перпендикуляра фиксирует ПК2 на кривой. Перпендикуляры Y длиной дом можно строить на глаз. Разбивку пикетажа по каждому новому направлению производят с учетом величины домера, те. от ВУ в последующем направлении откладывают величину домера Д и от полученной точки
отрезок, равный разности пикетажного значения ВУ и следующего за ней пикета.
6.3. Нивелирование трассы Из нивелирования трассы получают фактические (черные) отметки всех пикетов, плюсовых точек, главных точек круговых кривых, пикетов, вынесенных на кривую, а также промежуточных точек и точек поперечников. Нивелирный ход, проложенный по трассе, должен опираться не менее чем на два репера. В качестве реперов могут быть использованы точки теодолитного хода или стенные марки с известными отметками. В исключительных случаях, когда нивелирный ход опирается на один репер, его прокладывают в прямом и обратном направлениях или при двух горизонтах инструмента (ГИ) водном направлении. В прямом ходе нивелируют все точки трассы (и связующие, и промежуточные, в обратном – только связующие точки (как правило, все пикеты. Связующие точки (точки, через которые передаются превышения походу) следует совмещать с пикетами. При выборе связующих точек не следует использовать наибольшую длину плеч. Предельное расстояние от нивелира до реек не должно быть большем. Разность плеч на станции контролируется шагами или на глаз и не должна превышать 5 м. Если нет возможности использовать пикет в качестве связующей точки, то используют другие точки трассы (плюсовые, главные точки кривой) или «иксовые» точки (см. пункт 4.1.5 Раздела
4). Превышения входе измеряют по программе технического нивелирования. Согласно Руководству по топографическим съемкам [9] порядок наблюдений на станции при трассировании несколько отличается оттого, который принят при создании высотного обоснования при топографических съемках. На станции нивелирного хода сначала берутся отсчеты по черным сторонам реек, установленным на точках поперечников впереди и позади прибора. Затем рейки устанавливают соответственно на задний и передний походу пикеты и определяют превышения по обычной программе технического нивелирования (см. пункт
4.1.5 раздела 4). После этого рейки устанавливают на плюсовые точки, являющиеся промежуточными, и берут отсчеты по черной стороне.
132 Для контроля на промежуточных точках отсчеты могут также браться дополнительно и по красной стороне реек. Образец ведения журналов технического нивелирования приведен в таблицах 6.1
–
6.3. Таблица 6.1 – Журнал нивелирования трассы (ГИ
1
)
№ ст.
№ пикетов Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Отметка
ГИ, м Отметки точек, м задний передн. пром. вычис. средние исправ.
I
ПК0 1588 176 200,000 6388 176 176 201,588
ПК1 1412 200,176 6212
+52 1552 200,036
+60 1542 200,046
II
ПК1 1309
-736 200,176 6109
-736
-736 201,485
ПК2 2045 199,440 6845
+18 1390 200,095
+98 1790 199,695
III
ПК2 2445 319 199,440 7244 318 318 201,884
X
2126 199,758 6926
+29 2140 199,744
IV
X
0016
-2634 199,758 4816
-2634
-2634 199,774
ПК3 2650 197,124 7450
+66 1348 198,426
V
ПК3 0711
-973 197,124 5511
-973
-973
ПК4 1684 196,151 6484 Контроль
36137
43834
-7697
-3849
133 Таблица 6.2 – Журнал нивелирования трассы (ГИ
2
)
№ ст.
№ пикетов Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Отметка
ГИ, м Отметки точек, м задний передн. пром. вычис. средние исправ.
I
ПК0 1600 175 200,000 6400 176 176
ПК1 1425 200,176 6224
II
ПК1 1045
-735 200,176 5844
-736
-736
ПК2 1780 199,440 6580
III
ПК2 2375 320 199,440 7174 318 319
X
2055 199,759 6856
IV
X
0037
-2633 199,759 4837
-2633
-2633
ПК3 2670 197,126 7470
V
ПК3 0815
-973 197,126 5615
-973
-973
ПК4 1788 196,153 6588 Контроль 35742
43436
-7694
-3847 Таблица 6.3 – Ведомость вычисления высот связующих точек трассы
№ пикетов Превышение, мм Расхождение, мм Среднее превышение, мм Отметка точек, м
ГИ
1
ГИ
2
1 2
3 4
5 6
ПК0 200,000 176 176 0
176
ПК1 200,176
134 Продолжение таблицы 6.3 1
2 3
4 5
6
-736
-736 0
-736
ПК2 199,440 318 319
-1 318 Х
199,758
-2634
-2633
-1
-2634
ПК3 197,124
-973
-973 0
-973
ПК4 196,151
= -3849
= -3847
-2
мм
мм
L
мм
f
мм
h
h
f
доп
h
II
I
h
32 4
,
0 50 50 Правильность взятия отсчетов по рейкам на промежуточных точках контролируют по разностям шкал нулей реек РН. Величины РН не должны отличаться от теоретического значения более чем на 5 мм. После заполнения журнала нивелирования выполняют постраничный контроль измерений и по результатам обработки журнала вычисляют отметки точек трассы (см. пункт 4.1.6 Раздела 4).
6.4. Построение продольного и поперечного профилей трассы Профили трассы используются при проектировании линейных объектов (дорог, каналов и т.п.) [15]. Профиль трассы строят на листе миллиметровой бумаги формата А (297
420 мм) поданным журнала нивелирования трассы и пикетажного журнала. Масштабы построения профилей зависят от вида сооружения, характера рельефа местности и других условий. Продольный профиль обычно составляется при соотношении масштабов 1:5, 1:10 или 1:20. В рассматриваемом примере (см. Приложение Ш) для построения продольного профиля приняты следующие масштабы горизонтальный
1:2000 и вертикальный 1:200. Поперечный профиль строят водном масштабе, соответствующем вертикальному масштабу продольного профиля
1:200. Геодезические расчеты, связанные с нанесением на профиль трассы автомобильной дороги (проектной линии, включают все элементы проектирования расчет уклонов, проектных и рабочих отметок, положения точек нулевых работ. Полученные при этом навыки дают возможность в случае необходимости производить геодезические расчеты при построении профилей других коммуникаций (водопровода, канализации и т.п.).
6.4.1. Построение продольного профиля трассы
1) Производят построение сетки профиля в соответствии с рисунком, соблюдая указанную ширину каждой графы (размеры указаны в миллиметрах. При этом линия условного горизонта должна совпадать с утолщенной линией миллиметровой бумаги и начинаться от одной из утолщенных вертикальных линий. Рисунок 6.4 – Графы сетки для построения продольного профиля и их размеры (в мм) От столбца сетки профиля отступают 1 см и проводят тонкую линию отступа. Вычерчивают шкалу вертикального масштаба, для удобства работы затушевывая ее деления через одно.
2) В графе Расстояния наносят в масштабе положение пикетов и плюсовых точек (поданным пикетажного журнала, фиксируя их вертикальными отрезками. Если между пикетами нет плюсовых точек, то расстоянием не указывают (см. Приложение Ш. При наличии Шкала вертикального масштаба Линия отступа ПЛАН ТРАССЫ КРАСНЫЕ ОТМЕТКИ ЧЕРНЫЕ ОТМЕТКИ РАССТОЯНИЯ ПИКЕТЫ УКЛОН, ‰ РАССТОЯНИЯ ПРЯМЫЕ И КРИВЫЕ
25 10 10 10 10 5
20 15 15 15 10 10 70 10 Линия условного горизонта
136 плюсовых точек подписывают расстояние от ближайшего пикета до плюсовой точки и расстояния между плюсовыми точками. Очевидно, что сумма расстояний, записанных между соседними пикетами, должна составлять 100 мВ графе Пикеты отмечают их положение по графе Расстояния, подписывая их номера.
3) В графе Черные отметки (фактические отметки) над пикетами и плюсовыми точками выписывают из журнала нивелирования их высоты, предварительно округлив их дом) Определяют отметку условного горизонта Н
УГ
. Для того, чтобы не откладывать на перпендикулярах большие отрезки, задают отметку линии условного горизонта с таким расчетом, чтобы точка профиля с наименьшей отметкой отстояла от этой линии на 6-8 см. Для этого в журнале технического нивелирования находят минимальное значение фактической отметки Ни определяют предварительное значение
Н
УГ
Н
УГ
= int Нм, где int (Н – целое число (в метрах) отметки Н, округленное в меньшую сторону. Ближайшее число к Н
УГ
, кратное знаменателю вертикального масштаба, и будет являться Н
УГ
, которое выписывают на профиль трассы. Пример Нм вертикальный масштаб профиля 1:200.
Н
УГ
= 119 мм м. Для заданного вертикального масштаба Н
УГ
должна быть кратна 2 м, те. Н
УГ
= 106 мили Н
УГ
= 108 м. Подписывают отметки шкалы вертикального масштаба, начиная от линии условного горизонта (см. Приложение Ш.
5) По фактическим отметкам строят черный профиль трассы. Для этого фактические отметки откладывают вверх от линии условного горизонта, затем полученные точки соединяют ломаной линией. От этих точек до линии условного горизонта проводят вертикали.
6) Посередине графы План трассы проводят горизонтальную линию – ось трассы. В соответствии с масштабом продольного профиля поданным пикетажного журнала строят план прилегающей к трассе местности. При этом наносят элементы ситуации, углы поворота трассы, отмечают контуры угодий (вместо условного обозначения можно записать их названия, подписывают пикеты и плюсовые точки.
7) Посередине графы Прямые и кривые проводят горизонтальную линию, обозначающую ось проектируемой дороги. На эту линию наносят по вычисленным пикетажным значениям (рисунок 6.1, б) главные точки круговой кривой НК и КК, через которые проводят перпендикуляры. На перпендикулярах записывают расстояния от начала и конца кривой до ближайших пикетов. Разность пикетажных значений начала и конца кривой должна соответствовать длине кривой на профиле с учетом его масштаба. Для правых углов поворота выпуклость дуги кривой направляют вверх, для левых – вниз. Внутри дуги выписывают значения всех элементов кривой R,
, Т, К, ДБ. На прямых участках трассы (прямых вставках) выписывают их длину и значения румбов этих участков. Румб участка трассы от ее начала до ВУ-1 получают по значению измеренного магнитного азимута
А
н
маг
, используя формулы, приведенные в таблице 4.6 Раздела 4, принимая А
маг
. Румб каждого следующего прямолинейного участка трассы получают аналогично, предварительно вычислив соответствующий ему магнитный азимут А
маг
через угол поворота
лев
i
i
пр
i
маг
i
маг
или
A
А
1 1
, (6.8) где пр, лев – соответственно, правый или левый походу угол поворота трассы
А
i
маг
, А
i+1
маг
– магнитный азимут соответственно, предыдущего и последующего прямолинейных участков трассы. Контролем правильности расчетов служит соблюдение условия
,
1 1
m
j
j
n
i
i
НТ
КТ
L
К
ПК
ПК
(6.9)
,
)
(
)
(
к
выч
маг
к
изм
маг
А
А
где ПК
КТ
и ПК
НТ
– пикетажные значения конца и начала трассы К сумма длин всех кривых
n – число кривых
m
j
j
L
1
– сумма длин всех прямолинейных участков
138
m – число участков
А
к
маг(выч)
, А
к
маг(изм)
– значения вычисленного и измеренного магнитного азимута конечного участка трассы.
6.4.2. Проведение проектной линии на продольном профиле Проектную (красную) линию профиля наносят согласно основным требованиям а) продольные уклоны трассы не должны превышать заданной величины, зависящей от категории дороги б) объем земляных работ должен быть минимальным в) должен соблюдаться баланс земляных работ сумма объемов грунта, взятого из выемок, должна соответствовать сумме объемов грунта, необходимого для насыпей. Начальной проектной отметкой служит, как правило, отметка примыкания трассы к существующей дороге, а конечной – отметка поверхности объекта, к которому трасса подходит. На практике эти отметки задаются преподавателем.
1) Проектный профиль трассы строят методом приближений. Для этого на отдельных участках проводят прямые, соблюдая примерное равенство площадей фигур, образованных проектной (красной) линией и черной линией профиля, совпадающей с поверхностью земли. Для каждого участка трассы определяют значение уклона
,
1
d
H
Н
i
пр
n
пр
n
(6.10) где Н
пр
n+1
и Н
пр
n
– проектные отметки последующей и предыдущей точек участка трассы соответственно
d – длина участка трассы. Если вычисленный уклон проектной линии на участке не превышает установленного предела (предельный уклон задается преподавателем, то полученное значение уклона, выраженное в промиллях или процентах, в виде целого числа подписывают над диагоналями (или горизонтальной чертой) соответствующего участка трассы. При этом символы ‰ (промилле, % (проценты) и знак «-» не подписывают – на направление уклона трассы указывает наклон диагонали, проведенной на участке. Пример На участке от ПК0 до ПК2+60 (см. Приложение Ш) значение уклона определится как
139 30
%
3 03
,
0 260 03
,
110 23
,
102
оо
о
м
м
м
i
Начальную и конечную точки участка проектного уклона желательно совместить с пикетами или плюсовыми точками профиля. Линия под заданным уклоном должна проходить через фиксированные точки (точки, положение которых на трассе нельзя менять нив плане, ни по высоте.
2) В графе Уклон / Расстояния в точках перелома проектной линии (в Приложении Ш это ПК0, ПК2+60, ПК3+80, ПК6) прочерчивают вертикальные отрезки. Слева и справа вдоль каждого отрезка записывают расстояния до ближайших пикетов. В образовавшихся в графе вытянутых прямоугольниках проводят диагонали, показывающие положительное или отрицательное направление уклонов, или горизонтальную черту на отрезке трассы, где уклон равен нулю. Под диагоналями (или горизонтальной чертой) посередине записывают расстояния в метрах по каждому участку с заданным уклоном. Контролем служит соответствие суммы всех расстояний по трассе с пикетажным значением ее конечной точки.
3) В графе Красные отметки подписывают отметки остальных точек (пикетов, плюсовых точек) на каждом участке трассы с округлением дом предварительно определив их значения по формуле
,
1
d
i
Н
Н
пр
n
пр
n
(6.11) где Н
n
пр
, Н
n+1
пр
– проектные отметки предыдущей и последующей точек проектный уклон на участке трассы, выраженный в тысячных долях с учетом знака «+» для подъема, «-» для спуска
d – горизонтальное расстояние между точками n и n+1. Пример Проектная отметка точки ПК4 (см. Приложение Ш) определится как
69
,
102 20 1000 23 23
,
102 80 3
4
м
м
м
d
i
Н
Н
оо
о
оо
о
пр
ПК
пр
ПК
Контролем правильности вычислений служит совпадение полученной конечной отметки участка с проектным уклоном i, с ее значением в графе Красные отметки, вычисленным ранее по формуле
(6.2).
4) На каждом пикете и плюсовой точке профиля вычисляют рабочие отметки – высоты насыпей или глубины выемок
r = пр – Н
факт
, (6.12) где пр – проектная отметка точки
Н
факт
– фактическая отметка точки. Полученные рабочие отметки r выписывают на профиле у соответствующей точки над проектной линией для насыпей и под проектной линией на выемках, не указывая знака.
5) Точки пересечения линии черного профиля с проектной линией являются точками нулевых работ. Из этих точек восстанавливают перпендикуляры на линию условного горизонта и вычисляют горизонтальные расстояния до них от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля (рисунок
6.5). Для вычислений используют формулы Рисунок 6.5 – Схема расчета расстояний до точки нулевых работ 1
2 2
2 1
1 1
d
r
r
r
x
d
r
r
r
x
(6.13) где x
1
и x
2
– соответственно, расстояния от ближней и дальней точек профиля с разными по знаку рабочими отметками до точки нулевых работ
r
1
и r
2
– рабочие отметки ближней и дальней точек профиля соответственно расстояние между ближней и дальней точками профиля. Контролем правильности вычислений служит выполнение равенства) Пример Расстояния до точки нулевых работ, расположенной между ПК0 и ПК0+52 будут равны проектная линия
r
1
d
x
1
x
2
ПК2
ПК3
r
2
141 63
,
24 52 45
,
0 50
,
0 45
,
0
,
37
,
27 52 45
,
0 50
,
0 50
,
0 2
1
м
м
x
м
м
x
Контроль: d = x
1
+x
2
= 27,37 +24,63 = 52,00 м. Значения x
1
и x
2
выписывают над линией условного горизонта, округлив до 0,01. Отметки точек нулевых работ (синие отметки) определяют по формуле (6.11). Полученные значения отметок округляют дом и записывают вдоль перпендикуляров, проведенных из точек нулевых работ до линии условного горизонта или в графу Красные отметки синим цветом.
6.4.3. Построение поперечного профиля и оформление профилей трассы Справа от продольного профиля или на отдельном листе миллиметровой бумаги формата А (297
210 мм) строят поперечный профиль трассы в заданном преподавателем масштабе (рисунок 6.6). Для этого предварительно строят сетку профиля в соответствии с рисунком
6.7, соблюдая указанную ширину каждой графы (размеры приведены в миллиметрах. Правила построения поперечного профиля те же, что и продольного заполняют графы Черные отметки и Расстояния поданным для поперечного створа из журнала нивелирования трассы отметка линии условного горизонта совпадает с отметкой аналогичной линии на продольном профиле. Рисунок 6.6 – Профиль поперечника трассы автодороги
142 Рисунок 6.7 – Графы сетки поперечного профиля и их размеры (в мм) Профили вычерчиваются тушью или чернилами трех основных цветов. Красным цветом оформляются
- все линии и надписи в графах Прямые и кривые, Красные отметки, Уклон / Расстояния
- проектная линия профиля
- значения рабочих отметок всех точек профиля. Синим цветом оформляются
- линии перпендикуляров, опущенных из точек нулевых работ
- значения расстояний от ближней и дальней, соответственно, точек профиля до точки нулевых работ (x
1
и x
2
);
- проектные отметки точек нулевых работ. Все остальные линии и надписи на профилях оформляются черным цветом. Шкала вертикального масштаба Линия отступа ЧЕРНЫЕ ОТМЕТКИ РАССТОЯНИЯ ПИКЕТЫ
10 10 10 10 5
15 10 10 70 10 Линия условного горизонта
143 Раздел 7. ПОДГОТОВКА РАЗБИВОЧНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ВЫНОСА ОБЪЕКТА НА МЕСТНОСТЬ Вынос объекта на местность – это комплекс геодезических работ по подготовке данных для разбивки его основных осей, а также построение и закрепление на местности точек и линий, определяющих проектное плановое и высотное положение объекта (здания, сооружения. Геодезическая подготовка проекта заключается в составлении документации, которая содержит все необходимые данные для выполнения разбивочных работ на местности.
Разбивочными данными служат
1) схема разбивки точек и осей сооружения
2) координаты пунктов геодезической разбивочной основы и характерных точек объекта
3) числовые значения разбивочных элементов (угловых и линейных величин, которые непосредственно строят на местности при выносе. Исходным материалом для получения разбивочных элементов служат строительный генеральный план участка застройки или топографический план с нанесенными на нем точками геодезической раз- бивочной основы и местами пересечения основных осей сооружения. Геодезической разбивочной основой при перенесении проекта в натуру могут служить пункты геодезических сетей (государственных, сгущения, съемочных. В данном случаев качестве разбивочной основы принимают точки съемочного обоснования (теодолитного хода.
Разбивочные работы представляют собой действия, по смыслу обратные топографической съемке. Если в результате съемки контур какого-либо сооружения изображается на плане, то разбивка сооружения заключается в перенесении с плана на местность его геометрических форм. Для перенесения проекта на местность используются следующие способы полярных координат (рисунок 7.1, а, угловых или- нейных засечек (рисунок 7.1, б, прямоугольных координат (перпендикуляров) (рисунок 7.1, в. Горизонтальные углы β и длины линий d являются разбивочными элементами. Способ полярных координат применяется на открытой и удобной для измерения линий местности. Способ линейных засечек и прямоугольных координат используется для разбивки зданий и сооружений, расположенных вблизи сторон теодолитных ходов, используемых в качестве геодезической раз- бивочной основы. Промеры при линейной засечке не должны превышать длины мерного прибора, а треугольник, образуемый засечкой, должен стремиться к равностороннему. Способ угловой засечки применяется для выноса удаленных точек, а также в тех случаях, когда непосредственно измерить линию трудно. Угол засечки
(рисунок 7.1, б) должен быть не менее 30
и не более Традиционно при проектировании застройки на топографических планах городов применяют три способа геодезической подготовки проекта графический, аналитический и комбинированный (графоана- литический) [7]. Графический способ наиболее простой и легко реализуемый. Суть метода заключается в том, что все разбивочные элементы определяют непосредственно с топографического плана с помощью масштабной линейки, измерителя и транспортира. При этом точность получения разбивочных элементов зависит от масштаба топографической основы чем крупнее масштаб, тем выше точность. Ошибка в определении длины линии вычисляется по формуле КМ) где К – предельная графическая точность плана, обычно К = 0,2 мм М – знаменатель масштаба. Например, для масштаба 1:500 величина
d = 0,02 см
500 = 10 см. Рисунок 7.1 – Способы выноса проекта на местность а – способ полярных координат, б – угловых и линейных засечек, в – прямоугольных координата) б) в)
145 Предельная ошибка в определении дирекционного угла, измеренного геодезическим транспортиром сценой деления 30
,
= 6
, горизонтального угла
8 Определение элементов, как правило, выполняется на копиях оригиналов топографических планов, поэтому точность будет намного нижеуказанной. Для повышения точности необходимо вводить поправки за деформацию бумаги. Данный способна практике применяется для контроля разбивоч- ных элементов, а также для выноса точек, к точности положения которых не предъявляется высоких требований (перенесение границ сельскохозяйственных угодий, земляных сооружений и пр. Аналитический способ считается наиболее трудоемким, но ибо- лее точным. Суть способа заключается в том, что все данные для разбивки получают путем вычислений. При этом координаты существующих зданий, сооружений определяют из геодезических измерений на местности, а координаты характерных точек проектируемого объекта задаются в той же системе координат. Разбивочные элементы вычисляют аналитически. Для этого решают прямые и обратные геодезические задачи, в результате переходят от прямоугольных координат к полярным, получая в итоге разбивочный отрезок (полярное расстояние) и его дирекционный угол, используемый для вычисления разби- вочного (полярного) угла (рисунок 7.2). Рисунок 7.2 – Связь между прямоугольными и полярными координатами Комбинированный (графоаналитический) способ – это сочетание графического и аналитического методов, когда часть данных (например, координаты отдельных точек, дирекционные углы осей сооружения) получают графически с плана, а другие – аналитически, путем расчетов. х
y
y
1
y
2
х
1
х
2
1
2 х
y
146 При графическом определении координат и дирекционных углов вводят поправки за деформацию бумаги. Для этого определяют коэффициенты деформации плана по оси X – К и по оси Y – К по формуле
,
,
,
Т
Y
X
Т
Y
X
D
D
D
К
(7.2) где К – коэффициент деформации по оси X или Y; Т – теоретическая длина стороны квадрата координатной сетки
D
X,Y
– ее фактическая длина по соответствующей координатной оси. Зная К и К можно вычислить поправки в длину линии заде- формацию бумаги по формуле
d
= d
K
X
cos
2
+ d
K
Y
sin
2
, (7.3) где
– дирекционный угол
d – длина линии, измеренная по плану. Поправку в измеренный на плане дирекционный угол определяют по формуле
8 где (7.4) Для повышения точности графического определения координат и учета деформации бумаги расстояние от линий координатной сетки до определяемой точки измеряют на плане от двух сторон квадрата, внутри которого расположена точка. Из двух измерений берут среднее значение. Дальнейшие вычисления выполняются по формулам аналитического метода. Комбинированный метод наиболее часто применяют в практике подготовки данных для разбивки. Следует отметить, что разбивочные элементы могут быть получены с использованием специальных функций систем автоматизированного проектирования, например, AutoCAD. Для этого координаты пунктов геодезической основы и характерных точек проектируемого объекта должны быть заданы в единой системе координат. Выполнив средствами AutoCAD построение на экране персонального компьютера точек объекта и пунктов разбивочной основы по их координатам, разбивочные отрезки и углы определяют с заданной точностью (до миллиметров и угловых секунд, активизируя соответствующие значки на панели инструментов. Далее построенный чертежи значения разби-
147 вочных элементов могут быть выведены на печать. В этом случае отпадает необходимость в расчетах и графических построениях на бумаге. Получение исходных данных для выноса объекта на местность Преподаватель на топографическом плане задает положение одной или двух точек пересечения основных осей сооружения (тт. А, В. Точки сооружения намечают так, чтобы на местности была прямая видимость между ними и пунктами разбивочной основы. В соответствии с указанным условием, исходя из сложности ситуации на топографическом плане, существует два варианта получения исходных данных.
1) Графически с точностью масштаба определяют координаты точки А (А, А. Проектное значение расстояния d
АВ
и дирекционный угол линии АВ
АВ
задаются преподавателем.
Решая прямую геодезическую задачу, определяют прямоугольные координаты точки В по формулам
sin
,
cos
AB
AB
A
B
AB
AB
A
B
d
Y
Y
d
X
X
(По вычисленным прямоугольным координатам точка В наносится на топографический план. Контролем правильности построения служит выполнение условия
d
изм
– d
АВ
≤ пред, где d
изм
– измеренное на плане расстояние между точками Аи В пред – предельная точность масштаба пред = 0,3 мм
М (7.6) где М – знаменатель масштаба топографического плана.
2) Графически определяют координаты точек Аи В (А, Аи В, В, проектное значение расстояния d
АВ
задается преподавателем. Решая обратную геодезическую задачу по стороне АВ, находят длину линии d
выч
и ее дирекционный угол
АВ
148 Контролем правильности определения координат точек служит соблюдение условия
d
выч
d
АВ
≤ пред, где пред предельная точность масштаба. После того, как определены исходные данные, составляют схему разбивки. Для этого на листе формата А строят координатную сетку и наносят по координатам с помощью измерителя и масштабной линейки точки съемочного обоснования 1, 2 и точки пересечения основных осей здания Аи В. Контролируют правильность нанесения точек, измеряя расстояния между смежными точками и сравнивая их с горизонтальными проложениями соответствующих линий. Правильность ориентирования нанесенных линий проверяют с помощью геодезического транспортира – измеряют
1-2
, сравнивая его с исходным значением из ведомости вычисления координат точек теодолитного хода, и
АВ
, сравнивая его с известным (заданным преподавателем) или вычисленным из решения обратной геодезической задачи значением. Для выноса на местность точек Аи В рекомендуется использовать самый распространенный способ – полярных координат. При этом в качестве исходной точки разбивочной основы, с которой будет осуществляться разбивка точки пересечения осей, выбирают ближайшую к ней точку съемочного обоснования (рисунок 7.3).
Разбивочными элементами для выноса способом полярных координат точки А являются горизонтальный угол β
1
и горизонтальное проложение d
1
(для точки Аи, соответственно, β
2
и d
2
для точки В. Рисунок 7.3 – Фрагмент схемы разбивки
1 2 А В
β
1
d
1
β
2
d
2
150 400 150 450
d
АВ
149 Горизонтальные углы β обычно строят от исходного направления. Соответственно, для точки А – это направление 1-2, для точки В –
2-1. Отрезки d
1 и d
2 откладывают от точек 1 и 2 разбивочной основы рисунок 7.3).
7.2. Подготовка разбивочных данных для выноса объекта на местность Для вычисления разбивочных элементов β
1
и d
1
, β
2
и d
2
необходимо решить обратные геодезические задачи по сторонам Аи В таблица 7.1), чтобы определить горизонтальные проложения d иди- рекционные углы
, через которые далее будут вычисляться разбивоч- ные углы [1, 14]. От румба отрезка r переходят к его дирекционному углу
по формулам связи, приведенным в таблице 7.2. При этом название румба определяется в соответствии со знаками приращений координат
X и
Y. Таблица 7.1 – Решение обратных геодезических задач Обозначение По стороне__1-А__ По стороне__2-В___
1 (н) А (кн) В км кн, мм кн, м
12,44 18,58
X
Y
4,21695 3,80738
,
X
Y
arctg
r
ЮВ: 76,65940 СВ 75,28377
r,
ЮВ: СВ 75
17,0
,
103
20,4
75
17,0
sin
0,97302 0,96719
cos
-0,23073 0,25404 м 19,210
150 Продолжение таблицы 7.1 мм
м
d
d
d
ср
,
2
12,785 19,210 Контроль граф
12,6 19,0 Таблица 7.2 – Формулы связи дирекционного угла и румба Четверть Направление линии Знаки приращений координат Формула связи дирекци- онного угла и румба
X
Y
I СВ
+
+
= r
II
ЮВ
-
+
= 180
r
III ЮЗ
-
-
= 180
+ r
IV
СЗ
+
-
=360
r Расстояния следует вычислять до миллиметров, значения тригонометрических функций берут с пятью знаками после запятой. Значение граф получают измерением соответствующей длины линии с помощью измерителя и масштабной линейки с точностью до дециметров. Контролем правильности определения горизонтальных проложе- ний служит соблюдение условии ми
м
d
d
граф
ср
5
,
0
После определения разбивочных отрезков вычисляют разбивоч- ные углы по формуле
=
прав
лев
, (где
прав
,
лев
– соответственно, дирекционный угол правого и левого направления, образующего горизонтальный угол β. Данные вычислений согласно рисунку 7.4 вносят в таблицу 7.3. Пример
1
= А = 173
21,8
103
20,4
= 70
01,4
рассчитывают элементы кривой Т, КБ, Д и по ним вычисляют пикетажные значения главных точек кривой начала кривой НК, ее середины СК и конца кривой КК. Углами поворота трассы являются горизонтальные углы между продолжением ее предыдущего прямолинейного участка и направлением ее последующего прямолинейного участка (рисунок 6.2). Рисунок 6.2 – Углы поворота трассы Углы поворота трассы измеряют способом от нуля (см. пункт
4.1.2 Раздела 4) одним полным приемом. При этом горизонтальный лимб теодолита ориентируют (устанавливая на нем отсчет 0
00
) по направлению на предыдущий пикет или вершину угла поворота. Вовремя измерений зрительную трубу наводят наследующую вершину угла поворота. В результате измерений получают значение угла N. При повороте трассы вправо угол поворота будет равен
= N
180
, (6.1) при повороте трассы влево
= 180
N. (6.2) Например, на рисунке 6.2
1
– правый, а
2
– левый походу углы поворота трассы.
НТ
КТ
ВУ-1
ВУ-2
1
2
S
1
S
2
S
3
0
00
0
00
N
N
127 Вначале и конце трассы следует измерить с помощью ориентир- буссоли магнитные азимуты начального А
н
маг
и конечного А
к
маг
прямолинейных участков трассы (см. пункт 4.1.2 Раздела 4). По измеренному значению угла поворота
1
, зная длины S
1
и участков трассы от НТ до ВУ-1 и от ВУ-1 до ВУ-2 соответственно рисунок, подбирают значения радиуса кривой R
1
так, чтобы тангенс Т первой кривой был меньше половины отрезка S
1
, и длина круговой кривой К была меньше отрезка Т < 0,5S
1
и К < S
2
,
180
,
2
:
1 1
1 1
1 1
R
К
tg
R
Т
где
(6.3) На практике, когда в учебных целях длина трассы невелика и составляет от 0,5 до 1,0 км, длины отрезков S
1
и S
2
могут быть определены по нитяному дальномеру теодолита в процессе рекогносцировки. Для второго угла поворота аналогично получим Т < 0,5S
2
и К S
3
, где S
3
– отрезок от ВУ-2 до точки КТ (рисунок 6.2);
180
,
2 2
2 2
2 2
2
R
К
tg
R
Т
(6.4) Например S
1
= 150,2 мм м. Если
1
= 60
15
;
2
= 86
45
, получим Т = 0,58R
1
; К = 1,05R
1
; Т = 0,94R
2
; К = Согласно условию Т 0,5S
1
и Кили мим откуда
R
1
< (75,1 мм мм. Для первой кривой следует принять радиус, минимальный из х полученных значений. При выборе радиуса второй круговой кривой R
2
получим
0,94R
2
< 92,4 мим или R
2
< 98,2 мм. Следовательно, для второй круговой кривой R
2
< 98,2 м. Так, согласно приведенным выше расчетам, можно принять
R
1
=125 мим. Подобрав радиусы круговых кривых, переходят к расчету их основных элементов Т, КБ, Д (рисунок 6.3)
2
,
1 2
sec
,
180
,
2
К
Т
Д
R
Б
R
K
tg
R
Т
o
(6.5) Рисунок 6.3 – Главные точки и основные элементы круговой кривой Например
1) R
1
= 125 м
1
= 60
15
; Т = 72,53 м Км Б = 19,52 м Дм м
2
= 86
45
; Т = 89,76 м Км Б = 35,70 м Дм. Расстояния по трассе считаются по кривым, а разбивка пикетажа ведется вдоль тангенсов, те. по ломаной. Для того, чтобы учесть разницу между длиной ломаной, состоящей из двух тангенсов, и вписанной в нее круговой кривой, следующий за вершиной угла пикет смещается вперед на величину домера. После расчета элементов круговой кривой вычисляют и заносят в пикетажный журнал пикетажные значения главных точек кривой НК,
СК и КК
0
НК
КК
R Т Т
СК Б Д
/2
ВУ
129 53
,
72 22
,
50 1
ПК
Т
ВУ
53
,
72 22
,
50 1
ПК
Т
ВУ
38
,
131 69
,
77 0
ПК
К
НК
68
,
13 75
,
22 2
ПК
Д
07
,
9 2
ПК
КК
07
,
9 2
ПК
КК
69
,
65 69
,
77 0
5
,
0
ПК
К
НК
38
,
43 1
ПК
СК
Расхождения между вычисленными пикетажными значениями
КК не должно быть более 3 см. На местности должны быть закреплены главные точки круговой кривой ее начало НК, середина СК и конец
КК. Точки НК и КК можно вынести, отложив от ВУ в обе стороны значения Т (рисунок 6.3). Точки закрепляют колышком, штырем или откраской. Также можно осуществить вынос НК и КК от пикетов, отложив от них соответствующие расстояния (например, 77,69 мот ПК0 в сторону ПК1 или 22,31 мот ПК1 в сторону ПК0 для закрепления точки НК им от ПК2 в сторону ПК3 для закрепления точки КК). Середину кривой фиксируют, построив при вершине угла ВУ-1 одним полным приемом горизонтальный угол (см. пункт 3.7 Раздела 3)
2 180
(6.6) При этом одной стороной угла является тангенс круговой кривой Та другой – ее биссектриса Б. За начальное направление при построении угла следует принимать тангенс Т (рисунок 6.3). По направлению биссектрисы откладывают значение Б и получают точку СК, которую на местности закрепляют. Например для первой кривой
1
= 60
15
,
1
= 59
52,5
. Из вершины угла ВУ от направления тангенса Т (например, от точки НК) по направлению биссектрисы откладывают равный ей отрезок Б = 19,52 м (см. пункт 3.8 Раздела 3). Конец отрезка закрепляют на местности и подписывают СК
1
и ПК1+43,38. Точки НК, СК и КК показывают в пикетажном журнале и оформляют как плюсовые.
130 Если на тангенсах круговой кривой находятся пикеты, то они должны быть перенесены на кривую. Для этого по радиусу R и длине дуги кривой Кот начала или конца кривой до пикета вычисляют абсциссу и ординату и (6.7) где
,
,
i
i
о
ПК
КК
k
или
НК
ПК
k
R
k
где ПК
i
– пикетажное значение выносимого пикета
– величина радиана в градусной мере
НК и КК – пикетажные значения начала и конца кривой. Так, в рассмотренном выше примерена кривую должны быть вынесены ПК1 и ПК2. Первый пикет будет выноситься от начала кривой, второй – от ее конца. Примеры
1) k
1
= ПК1 – (ПК0 +77,69) = 22,31 мм 1
м
R
Y
м
R
X
R
k
R
k
о
о
о
о
2) k
2
= ПК2 + 9,07
ПК2 = 9,07 мм 2
м
R
Y
м
R
X
R
k
R
k
о
о
о
о
Для выноса ПК1 на кривую можно от точки НК вдоль тангенса отложить отрезок X
1
= 22,20 м. Конец этого отрезка будет основанием перпендикулярам. Эту же точку основания перпендикуляра можно получить, отложив от ПК1 в сторону НК отрезок
k
1
– X
1
= 22,31 – 22,20 = 0,11 м. Для выноса ПК на кривую от точки КК в сторону ВУ-1 по тангенсу откладывают абсциссу X
1
= 9,06 ми в полученной точке строят
131 перпендикуляр Y
1
= 0,43 м. Конец перпендикуляра фиксирует ПК2 на кривой. Перпендикуляры Y длиной дом можно строить на глаз. Разбивку пикетажа по каждому новому направлению производят с учетом величины домера, те. от ВУ в последующем направлении откладывают величину домера Д и от полученной точки
отрезок, равный разности пикетажного значения ВУ и следующего за ней пикета.
6.3. Нивелирование трассы Из нивелирования трассы получают фактические (черные) отметки всех пикетов, плюсовых точек, главных точек круговых кривых, пикетов, вынесенных на кривую, а также промежуточных точек и точек поперечников. Нивелирный ход, проложенный по трассе, должен опираться не менее чем на два репера. В качестве реперов могут быть использованы точки теодолитного хода или стенные марки с известными отметками. В исключительных случаях, когда нивелирный ход опирается на один репер, его прокладывают в прямом и обратном направлениях или при двух горизонтах инструмента (ГИ) водном направлении. В прямом ходе нивелируют все точки трассы (и связующие, и промежуточные, в обратном – только связующие точки (как правило, все пикеты. Связующие точки (точки, через которые передаются превышения походу) следует совмещать с пикетами. При выборе связующих точек не следует использовать наибольшую длину плеч. Предельное расстояние от нивелира до реек не должно быть большем. Разность плеч на станции контролируется шагами или на глаз и не должна превышать 5 м. Если нет возможности использовать пикет в качестве связующей точки, то используют другие точки трассы (плюсовые, главные точки кривой) или «иксовые» точки (см. пункт 4.1.5 Раздела
4). Превышения входе измеряют по программе технического нивелирования. Согласно Руководству по топографическим съемкам [9] порядок наблюдений на станции при трассировании несколько отличается оттого, который принят при создании высотного обоснования при топографических съемках. На станции нивелирного хода сначала берутся отсчеты по черным сторонам реек, установленным на точках поперечников впереди и позади прибора. Затем рейки устанавливают соответственно на задний и передний походу пикеты и определяют превышения по обычной программе технического нивелирования (см. пункт
4.1.5 раздела 4). После этого рейки устанавливают на плюсовые точки, являющиеся промежуточными, и берут отсчеты по черной стороне.
132 Для контроля на промежуточных точках отсчеты могут также браться дополнительно и по красной стороне реек. Образец ведения журналов технического нивелирования приведен в таблицах 6.1
–
6.3. Таблица 6.1 – Журнал нивелирования трассы (ГИ
1
)
№ ст.
№ пикетов Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Отметка
ГИ, м Отметки точек, м задний передн. пром. вычис. средние исправ.
I
ПК0 1588 176 200,000 6388 176 176 201,588
ПК1 1412 200,176 6212
+52 1552 200,036
+60 1542 200,046
II
ПК1 1309
-736 200,176 6109
-736
-736 201,485
ПК2 2045 199,440 6845
+18 1390 200,095
+98 1790 199,695
III
ПК2 2445 319 199,440 7244 318 318 201,884
X
2126 199,758 6926
+29 2140 199,744
IV
X
0016
-2634 199,758 4816
-2634
-2634 199,774
ПК3 2650 197,124 7450
+66 1348 198,426
V
ПК3 0711
-973 197,124 5511
-973
-973
ПК4 1684 196,151 6484 Контроль
36137
43834
-7697
-3849
133 Таблица 6.2 – Журнал нивелирования трассы (ГИ
2
)
№ ст.
№ пикетов Отсчеты по рейке, мм Превышения, мм Отметка
ГИ, м Отметки точек, м задний передн. пром. вычис. средние исправ.
I
ПК0 1600 175 200,000 6400 176 176
ПК1 1425 200,176 6224
II
ПК1 1045
-735 200,176 5844
-736
-736
ПК2 1780 199,440 6580
III
ПК2 2375 320 199,440 7174 318 319
X
2055 199,759 6856
IV
X
0037
-2633 199,759 4837
-2633
-2633
ПК3 2670 197,126 7470
V
ПК3 0815
-973 197,126 5615
-973
-973
ПК4 1788 196,153 6588 Контроль 35742
43436
-7694
-3847 Таблица 6.3 – Ведомость вычисления высот связующих точек трассы
№ пикетов Превышение, мм Расхождение, мм Среднее превышение, мм Отметка точек, м
ГИ
1
ГИ
2
1 2
3 4
5 6
ПК0 200,000 176 176 0
176
ПК1 200,176
134 Продолжение таблицы 6.3 1
2 3
4 5
6
-736
-736 0
-736
ПК2 199,440 318 319
-1 318 Х
199,758
-2634
-2633
-1
-2634
ПК3 197,124
-973
-973 0
-973
ПК4 196,151
= -3849
= -3847
-2
мм
мм
L
мм
f
мм
h
h
f
доп
h
II
I
h
32 4
,
0 50 50 Правильность взятия отсчетов по рейкам на промежуточных точках контролируют по разностям шкал нулей реек РН. Величины РН не должны отличаться от теоретического значения более чем на 5 мм. После заполнения журнала нивелирования выполняют постраничный контроль измерений и по результатам обработки журнала вычисляют отметки точек трассы (см. пункт 4.1.6 Раздела 4).
6.4. Построение продольного и поперечного профилей трассы Профили трассы используются при проектировании линейных объектов (дорог, каналов и т.п.) [15]. Профиль трассы строят на листе миллиметровой бумаги формата А (297
420 мм) поданным журнала нивелирования трассы и пикетажного журнала. Масштабы построения профилей зависят от вида сооружения, характера рельефа местности и других условий. Продольный профиль обычно составляется при соотношении масштабов 1:5, 1:10 или 1:20. В рассматриваемом примере (см. Приложение Ш) для построения продольного профиля приняты следующие масштабы горизонтальный
1:2000 и вертикальный 1:200. Поперечный профиль строят водном масштабе, соответствующем вертикальному масштабу продольного профиля
1:200. Геодезические расчеты, связанные с нанесением на профиль трассы автомобильной дороги (проектной линии, включают все элементы проектирования расчет уклонов, проектных и рабочих отметок, положения точек нулевых работ. Полученные при этом навыки дают возможность в случае необходимости производить геодезические расчеты при построении профилей других коммуникаций (водопровода, канализации и т.п.).
6.4.1. Построение продольного профиля трассы
1) Производят построение сетки профиля в соответствии с рисунком, соблюдая указанную ширину каждой графы (размеры указаны в миллиметрах. При этом линия условного горизонта должна совпадать с утолщенной линией миллиметровой бумаги и начинаться от одной из утолщенных вертикальных линий. Рисунок 6.4 – Графы сетки для построения продольного профиля и их размеры (в мм) От столбца сетки профиля отступают 1 см и проводят тонкую линию отступа. Вычерчивают шкалу вертикального масштаба, для удобства работы затушевывая ее деления через одно.
2) В графе Расстояния наносят в масштабе положение пикетов и плюсовых точек (поданным пикетажного журнала, фиксируя их вертикальными отрезками. Если между пикетами нет плюсовых точек, то расстоянием не указывают (см. Приложение Ш. При наличии Шкала вертикального масштаба Линия отступа ПЛАН ТРАССЫ КРАСНЫЕ ОТМЕТКИ ЧЕРНЫЕ ОТМЕТКИ РАССТОЯНИЯ ПИКЕТЫ УКЛОН, ‰ РАССТОЯНИЯ ПРЯМЫЕ И КРИВЫЕ
25 10 10 10 10 5
20 15 15 15 10 10 70 10 Линия условного горизонта
136 плюсовых точек подписывают расстояние от ближайшего пикета до плюсовой точки и расстояния между плюсовыми точками. Очевидно, что сумма расстояний, записанных между соседними пикетами, должна составлять 100 мВ графе Пикеты отмечают их положение по графе Расстояния, подписывая их номера.
3) В графе Черные отметки (фактические отметки) над пикетами и плюсовыми точками выписывают из журнала нивелирования их высоты, предварительно округлив их дом) Определяют отметку условного горизонта Н
УГ
. Для того, чтобы не откладывать на перпендикулярах большие отрезки, задают отметку линии условного горизонта с таким расчетом, чтобы точка профиля с наименьшей отметкой отстояла от этой линии на 6-8 см. Для этого в журнале технического нивелирования находят минимальное значение фактической отметки Ни определяют предварительное значение
Н
УГ
Н
УГ
= int Нм, где int (Н – целое число (в метрах) отметки Н, округленное в меньшую сторону. Ближайшее число к Н
УГ
, кратное знаменателю вертикального масштаба, и будет являться Н
УГ
, которое выписывают на профиль трассы. Пример Нм вертикальный масштаб профиля 1:200.
Н
УГ
= 119 мм м. Для заданного вертикального масштаба Н
УГ
должна быть кратна 2 м, те. Н
УГ
= 106 мили Н
УГ
= 108 м. Подписывают отметки шкалы вертикального масштаба, начиная от линии условного горизонта (см. Приложение Ш.
5) По фактическим отметкам строят черный профиль трассы. Для этого фактические отметки откладывают вверх от линии условного горизонта, затем полученные точки соединяют ломаной линией. От этих точек до линии условного горизонта проводят вертикали.
6) Посередине графы План трассы проводят горизонтальную линию – ось трассы. В соответствии с масштабом продольного профиля поданным пикетажного журнала строят план прилегающей к трассе местности. При этом наносят элементы ситуации, углы поворота трассы, отмечают контуры угодий (вместо условного обозначения можно записать их названия, подписывают пикеты и плюсовые точки.
7) Посередине графы Прямые и кривые проводят горизонтальную линию, обозначающую ось проектируемой дороги. На эту линию наносят по вычисленным пикетажным значениям (рисунок 6.1, б) главные точки круговой кривой НК и КК, через которые проводят перпендикуляры. На перпендикулярах записывают расстояния от начала и конца кривой до ближайших пикетов. Разность пикетажных значений начала и конца кривой должна соответствовать длине кривой на профиле с учетом его масштаба. Для правых углов поворота выпуклость дуги кривой направляют вверх, для левых – вниз. Внутри дуги выписывают значения всех элементов кривой R,
, Т, К, ДБ. На прямых участках трассы (прямых вставках) выписывают их длину и значения румбов этих участков. Румб участка трассы от ее начала до ВУ-1 получают по значению измеренного магнитного азимута
А
н
маг
, используя формулы, приведенные в таблице 4.6 Раздела 4, принимая А
маг
. Румб каждого следующего прямолинейного участка трассы получают аналогично, предварительно вычислив соответствующий ему магнитный азимут А
маг
через угол поворота
лев
i
i
пр
i
маг
i
маг
или
A
А
1 1
, (6.8) где пр, лев – соответственно, правый или левый походу угол поворота трассы
А
i
маг
, А
i+1
маг
– магнитный азимут соответственно, предыдущего и последующего прямолинейных участков трассы. Контролем правильности расчетов служит соблюдение условия
,
1 1
m
j
j
n
i
i
НТ
КТ
L
К
ПК
ПК
(6.9)
,
)
(
)
(
к
выч
маг
к
изм
маг
А
А
где ПК
КТ
и ПК
НТ
– пикетажные значения конца и начала трассы К сумма длин всех кривых
n – число кривых
m
j
j
L
1
– сумма длин всех прямолинейных участков
138
m – число участков
А
к
маг(выч)
, А
к
маг(изм)
– значения вычисленного и измеренного магнитного азимута конечного участка трассы.
6.4.2. Проведение проектной линии на продольном профиле Проектную (красную) линию профиля наносят согласно основным требованиям а) продольные уклоны трассы не должны превышать заданной величины, зависящей от категории дороги б) объем земляных работ должен быть минимальным в) должен соблюдаться баланс земляных работ сумма объемов грунта, взятого из выемок, должна соответствовать сумме объемов грунта, необходимого для насыпей. Начальной проектной отметкой служит, как правило, отметка примыкания трассы к существующей дороге, а конечной – отметка поверхности объекта, к которому трасса подходит. На практике эти отметки задаются преподавателем.
1) Проектный профиль трассы строят методом приближений. Для этого на отдельных участках проводят прямые, соблюдая примерное равенство площадей фигур, образованных проектной (красной) линией и черной линией профиля, совпадающей с поверхностью земли. Для каждого участка трассы определяют значение уклона
,
1
d
H
Н
i
пр
n
пр
n
(6.10) где Н
пр
n+1
и Н
пр
n
– проектные отметки последующей и предыдущей точек участка трассы соответственно
d – длина участка трассы. Если вычисленный уклон проектной линии на участке не превышает установленного предела (предельный уклон задается преподавателем, то полученное значение уклона, выраженное в промиллях или процентах, в виде целого числа подписывают над диагоналями (или горизонтальной чертой) соответствующего участка трассы. При этом символы ‰ (промилле, % (проценты) и знак «-» не подписывают – на направление уклона трассы указывает наклон диагонали, проведенной на участке. Пример На участке от ПК0 до ПК2+60 (см. Приложение Ш) значение уклона определится как
139 30
%
3 03
,
0 260 03
,
110 23
,
102
оо
о
м
м
м
i
Начальную и конечную точки участка проектного уклона желательно совместить с пикетами или плюсовыми точками профиля. Линия под заданным уклоном должна проходить через фиксированные точки (точки, положение которых на трассе нельзя менять нив плане, ни по высоте.
2) В графе Уклон / Расстояния в точках перелома проектной линии (в Приложении Ш это ПК0, ПК2+60, ПК3+80, ПК6) прочерчивают вертикальные отрезки. Слева и справа вдоль каждого отрезка записывают расстояния до ближайших пикетов. В образовавшихся в графе вытянутых прямоугольниках проводят диагонали, показывающие положительное или отрицательное направление уклонов, или горизонтальную черту на отрезке трассы, где уклон равен нулю. Под диагоналями (или горизонтальной чертой) посередине записывают расстояния в метрах по каждому участку с заданным уклоном. Контролем служит соответствие суммы всех расстояний по трассе с пикетажным значением ее конечной точки.
3) В графе Красные отметки подписывают отметки остальных точек (пикетов, плюсовых точек) на каждом участке трассы с округлением дом предварительно определив их значения по формуле
,
1
d
i
Н
Н
пр
n
пр
n
(6.11) где Н
n
пр
, Н
n+1
пр
– проектные отметки предыдущей и последующей точек проектный уклон на участке трассы, выраженный в тысячных долях с учетом знака «+» для подъема, «-» для спуска
d – горизонтальное расстояние между точками n и n+1. Пример Проектная отметка точки ПК4 (см. Приложение Ш) определится как
69
,
102 20 1000 23 23
,
102 80 3
4
м
м
м
d
i
Н
Н
оо
о
оо
о
пр
ПК
пр
ПК
Контролем правильности вычислений служит совпадение полученной конечной отметки участка с проектным уклоном i, с ее значением в графе Красные отметки, вычисленным ранее по формуле
(6.2).
4) На каждом пикете и плюсовой точке профиля вычисляют рабочие отметки – высоты насыпей или глубины выемок
r = пр – Н
факт
, (6.12) где пр – проектная отметка точки
Н
факт
– фактическая отметка точки. Полученные рабочие отметки r выписывают на профиле у соответствующей точки над проектной линией для насыпей и под проектной линией на выемках, не указывая знака.
5) Точки пересечения линии черного профиля с проектной линией являются точками нулевых работ. Из этих точек восстанавливают перпендикуляры на линию условного горизонта и вычисляют горизонтальные расстояния до них от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля (рисунок
6.5). Для вычислений используют формулы Рисунок 6.5 – Схема расчета расстояний до точки нулевых работ 1
2 2
2 1
1 1
d
r
r
r
x
d
r
r
r
x
(6.13) где x
1
и x
2
– соответственно, расстояния от ближней и дальней точек профиля с разными по знаку рабочими отметками до точки нулевых работ
r
1
и r
2
– рабочие отметки ближней и дальней точек профиля соответственно расстояние между ближней и дальней точками профиля. Контролем правильности вычислений служит выполнение равенства) Пример Расстояния до точки нулевых работ, расположенной между ПК0 и ПК0+52 будут равны проектная линия
1 ... 7 8 9 10 11 12 13 14 ... 19
r
1
d
x
1
x
2
ПК2
ПК3
r
2
141 63
,
24 52 45
,
0 50
,
0 45
,
0
,
37
,
27 52 45
,
0 50
,
0 50
,
0 2
1
м
м
x
м
м
x
Контроль: d = x
1
+x
2
= 27,37 +24,63 = 52,00 м. Значения x
1
и x
2
выписывают над линией условного горизонта, округлив до 0,01. Отметки точек нулевых работ (синие отметки) определяют по формуле (6.11). Полученные значения отметок округляют дом и записывают вдоль перпендикуляров, проведенных из точек нулевых работ до линии условного горизонта или в графу Красные отметки синим цветом.
6.4.3. Построение поперечного профиля и оформление профилей трассы Справа от продольного профиля или на отдельном листе миллиметровой бумаги формата А (297
210 мм) строят поперечный профиль трассы в заданном преподавателем масштабе (рисунок 6.6). Для этого предварительно строят сетку профиля в соответствии с рисунком
6.7, соблюдая указанную ширину каждой графы (размеры приведены в миллиметрах. Правила построения поперечного профиля те же, что и продольного заполняют графы Черные отметки и Расстояния поданным для поперечного створа из журнала нивелирования трассы отметка линии условного горизонта совпадает с отметкой аналогичной линии на продольном профиле. Рисунок 6.6 – Профиль поперечника трассы автодороги
142 Рисунок 6.7 – Графы сетки поперечного профиля и их размеры (в мм) Профили вычерчиваются тушью или чернилами трех основных цветов. Красным цветом оформляются
- все линии и надписи в графах Прямые и кривые, Красные отметки, Уклон / Расстояния
- проектная линия профиля
- значения рабочих отметок всех точек профиля. Синим цветом оформляются
- линии перпендикуляров, опущенных из точек нулевых работ
- значения расстояний от ближней и дальней, соответственно, точек профиля до точки нулевых работ (x
1
и x
2
);
- проектные отметки точек нулевых работ. Все остальные линии и надписи на профилях оформляются черным цветом. Шкала вертикального масштаба Линия отступа ЧЕРНЫЕ ОТМЕТКИ РАССТОЯНИЯ ПИКЕТЫ
10 10 10 10 5
15 10 10 70 10 Линия условного горизонта
143 Раздел 7. ПОДГОТОВКА РАЗБИВОЧНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ ВЫНОСА ОБЪЕКТА НА МЕСТНОСТЬ Вынос объекта на местность – это комплекс геодезических работ по подготовке данных для разбивки его основных осей, а также построение и закрепление на местности точек и линий, определяющих проектное плановое и высотное положение объекта (здания, сооружения. Геодезическая подготовка проекта заключается в составлении документации, которая содержит все необходимые данные для выполнения разбивочных работ на местности.
Разбивочными данными служат
1) схема разбивки точек и осей сооружения
2) координаты пунктов геодезической разбивочной основы и характерных точек объекта
3) числовые значения разбивочных элементов (угловых и линейных величин, которые непосредственно строят на местности при выносе. Исходным материалом для получения разбивочных элементов служат строительный генеральный план участка застройки или топографический план с нанесенными на нем точками геодезической раз- бивочной основы и местами пересечения основных осей сооружения. Геодезической разбивочной основой при перенесении проекта в натуру могут служить пункты геодезических сетей (государственных, сгущения, съемочных. В данном случаев качестве разбивочной основы принимают точки съемочного обоснования (теодолитного хода.
Разбивочные работы представляют собой действия, по смыслу обратные топографической съемке. Если в результате съемки контур какого-либо сооружения изображается на плане, то разбивка сооружения заключается в перенесении с плана на местность его геометрических форм. Для перенесения проекта на местность используются следующие способы полярных координат (рисунок 7.1, а, угловых или- нейных засечек (рисунок 7.1, б, прямоугольных координат (перпендикуляров) (рисунок 7.1, в. Горизонтальные углы β и длины линий d являются разбивочными элементами. Способ полярных координат применяется на открытой и удобной для измерения линий местности. Способ линейных засечек и прямоугольных координат используется для разбивки зданий и сооружений, расположенных вблизи сторон теодолитных ходов, используемых в качестве геодезической раз- бивочной основы. Промеры при линейной засечке не должны превышать длины мерного прибора, а треугольник, образуемый засечкой, должен стремиться к равностороннему. Способ угловой засечки применяется для выноса удаленных точек, а также в тех случаях, когда непосредственно измерить линию трудно. Угол засечки
(рисунок 7.1, б) должен быть не менее 30
и не более Традиционно при проектировании застройки на топографических планах городов применяют три способа геодезической подготовки проекта графический, аналитический и комбинированный (графоана- литический) [7]. Графический способ наиболее простой и легко реализуемый. Суть метода заключается в том, что все разбивочные элементы определяют непосредственно с топографического плана с помощью масштабной линейки, измерителя и транспортира. При этом точность получения разбивочных элементов зависит от масштаба топографической основы чем крупнее масштаб, тем выше точность. Ошибка в определении длины линии вычисляется по формуле КМ) где К – предельная графическая точность плана, обычно К = 0,2 мм М – знаменатель масштаба. Например, для масштаба 1:500 величина
d = 0,02 см
500 = 10 см. Рисунок 7.1 – Способы выноса проекта на местность а – способ полярных координат, б – угловых и линейных засечек, в – прямоугольных координата) б) в)
145 Предельная ошибка в определении дирекционного угла, измеренного геодезическим транспортиром сценой деления 30
,
= 6
, горизонтального угла
8 Определение элементов, как правило, выполняется на копиях оригиналов топографических планов, поэтому точность будет намного нижеуказанной. Для повышения точности необходимо вводить поправки за деформацию бумаги. Данный способна практике применяется для контроля разбивоч- ных элементов, а также для выноса точек, к точности положения которых не предъявляется высоких требований (перенесение границ сельскохозяйственных угодий, земляных сооружений и пр. Аналитический способ считается наиболее трудоемким, но ибо- лее точным. Суть способа заключается в том, что все данные для разбивки получают путем вычислений. При этом координаты существующих зданий, сооружений определяют из геодезических измерений на местности, а координаты характерных точек проектируемого объекта задаются в той же системе координат. Разбивочные элементы вычисляют аналитически. Для этого решают прямые и обратные геодезические задачи, в результате переходят от прямоугольных координат к полярным, получая в итоге разбивочный отрезок (полярное расстояние) и его дирекционный угол, используемый для вычисления разби- вочного (полярного) угла (рисунок 7.2). Рисунок 7.2 – Связь между прямоугольными и полярными координатами Комбинированный (графоаналитический) способ – это сочетание графического и аналитического методов, когда часть данных (например, координаты отдельных точек, дирекционные углы осей сооружения) получают графически с плана, а другие – аналитически, путем расчетов. х
y
y
1
y
2
х
1
х
2
1
2 х
y
146 При графическом определении координат и дирекционных углов вводят поправки за деформацию бумаги. Для этого определяют коэффициенты деформации плана по оси X – К и по оси Y – К по формуле
,
,
,
Т
Y
X
Т
Y
X
D
D
D
К
(7.2) где К – коэффициент деформации по оси X или Y; Т – теоретическая длина стороны квадрата координатной сетки
D
X,Y
– ее фактическая длина по соответствующей координатной оси. Зная К и К можно вычислить поправки в длину линии заде- формацию бумаги по формуле
d
= d
K
X
cos
2
+ d
K
Y
sin
2
, (7.3) где
– дирекционный угол
d – длина линии, измеренная по плану. Поправку в измеренный на плане дирекционный угол определяют по формуле
8 где (7.4) Для повышения точности графического определения координат и учета деформации бумаги расстояние от линий координатной сетки до определяемой точки измеряют на плане от двух сторон квадрата, внутри которого расположена точка. Из двух измерений берут среднее значение. Дальнейшие вычисления выполняются по формулам аналитического метода. Комбинированный метод наиболее часто применяют в практике подготовки данных для разбивки. Следует отметить, что разбивочные элементы могут быть получены с использованием специальных функций систем автоматизированного проектирования, например, AutoCAD. Для этого координаты пунктов геодезической основы и характерных точек проектируемого объекта должны быть заданы в единой системе координат. Выполнив средствами AutoCAD построение на экране персонального компьютера точек объекта и пунктов разбивочной основы по их координатам, разбивочные отрезки и углы определяют с заданной точностью (до миллиметров и угловых секунд, активизируя соответствующие значки на панели инструментов. Далее построенный чертежи значения разби-
147 вочных элементов могут быть выведены на печать. В этом случае отпадает необходимость в расчетах и графических построениях на бумаге. Получение исходных данных для выноса объекта на местность Преподаватель на топографическом плане задает положение одной или двух точек пересечения основных осей сооружения (тт. А, В. Точки сооружения намечают так, чтобы на местности была прямая видимость между ними и пунктами разбивочной основы. В соответствии с указанным условием, исходя из сложности ситуации на топографическом плане, существует два варианта получения исходных данных.
1) Графически с точностью масштаба определяют координаты точки А (А, А. Проектное значение расстояния d
АВ
и дирекционный угол линии АВ
АВ
задаются преподавателем.
Решая прямую геодезическую задачу, определяют прямоугольные координаты точки В по формулам
sin
,
cos
AB
AB
A
B
AB
AB
A
B
d
Y
Y
d
X
X
(По вычисленным прямоугольным координатам точка В наносится на топографический план. Контролем правильности построения служит выполнение условия
d
изм
– d
АВ
≤ пред, где d
изм
– измеренное на плане расстояние между точками Аи В пред – предельная точность масштаба пред = 0,3 мм
М (7.6) где М – знаменатель масштаба топографического плана.
2) Графически определяют координаты точек Аи В (А, Аи В, В, проектное значение расстояния d
АВ
задается преподавателем. Решая обратную геодезическую задачу по стороне АВ, находят длину линии d
выч
и ее дирекционный угол
АВ
148 Контролем правильности определения координат точек служит соблюдение условия
d
выч
d
АВ
≤ пред, где пред предельная точность масштаба. После того, как определены исходные данные, составляют схему разбивки. Для этого на листе формата А строят координатную сетку и наносят по координатам с помощью измерителя и масштабной линейки точки съемочного обоснования 1, 2 и точки пересечения основных осей здания Аи В. Контролируют правильность нанесения точек, измеряя расстояния между смежными точками и сравнивая их с горизонтальными проложениями соответствующих линий. Правильность ориентирования нанесенных линий проверяют с помощью геодезического транспортира – измеряют
1-2
, сравнивая его с исходным значением из ведомости вычисления координат точек теодолитного хода, и
АВ
, сравнивая его с известным (заданным преподавателем) или вычисленным из решения обратной геодезической задачи значением. Для выноса на местность точек Аи В рекомендуется использовать самый распространенный способ – полярных координат. При этом в качестве исходной точки разбивочной основы, с которой будет осуществляться разбивка точки пересечения осей, выбирают ближайшую к ней точку съемочного обоснования (рисунок 7.3).
Разбивочными элементами для выноса способом полярных координат точки А являются горизонтальный угол β
1
и горизонтальное проложение d
1
(для точки Аи, соответственно, β
2
и d
2
для точки В. Рисунок 7.3 – Фрагмент схемы разбивки
1 2 А В
β
1
d
1
β
2
d
2
150 400 150 450
d
АВ
149 Горизонтальные углы β обычно строят от исходного направления. Соответственно, для точки А – это направление 1-2, для точки В –
2-1. Отрезки d
1 и d
2 откладывают от точек 1 и 2 разбивочной основы рисунок 7.3).
7.2. Подготовка разбивочных данных для выноса объекта на местность Для вычисления разбивочных элементов β
1
и d
1
, β
2
и d
2
необходимо решить обратные геодезические задачи по сторонам Аи В таблица 7.1), чтобы определить горизонтальные проложения d иди- рекционные углы
, через которые далее будут вычисляться разбивоч- ные углы [1, 14]. От румба отрезка r переходят к его дирекционному углу
по формулам связи, приведенным в таблице 7.2. При этом название румба определяется в соответствии со знаками приращений координат
X и
Y. Таблица 7.1 – Решение обратных геодезических задач Обозначение По стороне__1-А__ По стороне__2-В___
1 (н) А (кн) В км кн, мм кн, м
12,44 18,58
X
Y
4,21695 3,80738
,
X
Y
arctg
r
ЮВ: 76,65940 СВ 75,28377
r,
ЮВ: СВ 75
17,0
,
103
20,4
75
17,0
sin
0,97302 0,96719
cos
-0,23073 0,25404 м 19,210
150 Продолжение таблицы 7.1 мм
м
d
d
d
ср
,
2
12,785 19,210 Контроль граф
12,6 19,0 Таблица 7.2 – Формулы связи дирекционного угла и румба Четверть Направление линии Знаки приращений координат Формула связи дирекци- онного угла и румба
X
Y
I СВ
+
+
= r
II
ЮВ
-
+
= 180
r
III ЮЗ
-
-
= 180
+ r
IV
СЗ
+
-
=360
r Расстояния следует вычислять до миллиметров, значения тригонометрических функций берут с пятью знаками после запятой. Значение граф получают измерением соответствующей длины линии с помощью измерителя и масштабной линейки с точностью до дециметров. Контролем правильности определения горизонтальных проложе- ний служит соблюдение условии ми
м
d
d
граф
ср
5
,
0
После определения разбивочных отрезков вычисляют разбивоч- ные углы по формуле
=
прав
лев
, (где
прав
,
лев
– соответственно, дирекционный угол правого и левого направления, образующего горизонтальный угол β. Данные вычислений согласно рисунку 7.4 вносят в таблицу 7.3. Пример
1
= А = 173
21,8
103
20,4
= 70
01,4