Орел 2007 2 страница

Цель – изучить устройство нивелира и нивелирной рейки; научиться производить отсчеты по нивелирной рейке; научиться вычислять превышения методом нивелирования из середины.

Оборудование: нивелир НВ-1, штатив, отвес, нивелирная рейка.

Одной из самых распространенных геодезических работ является нивелирование. Нивелированием называют комплекс работ, направленный на определение превышений между точками местности. Одним из самых распространенных приборов для определения превышений является нивелир НВ-1.

3.1. Устройство нивелира НВ-1.

Нивелир НВ-1 предназначен для нивелирования III, IV классов и технического. Он имеет следующие основные детали:

Рис. 5. Устройство нивелира НВ-1.

1 – трегер; 2 – подъемные винты; 3 – закрепительный винт; 4 - наводящий винт; 5 – элевационный винт; 6 – круглый уровень; 7 – исправительные винты круглого уровня; 8 – зрительная труба; 9 – кремальера; 10 – окуляр; 11 – объектив.

3.2. Устройство нивелирной рейки.

Нивелирные рейки изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8-12 см и толщиной 2-3 см.

При нивелировании III и IV классов, а также техническом применяют рейки цельные длиной 3 м и складные длиной 3 или 4 м с шашечными делениями величиной 1 см. Деления могут быть с одной стороны (односторонние) рейки и с двух сторон (двусторонние).

На двусторонних рейках с одной стороны чередуются красные и белые деления (красная сторона реек), а на другой стороне – черные и белые (черная сторона). На черной стороне счет делений идет от пятки рейки, с которой совмещен нуль.

Красная сторона реек может быть двух видов:

а) деления сантиметровые, с пяткой совмещен отсчет 4687 или 4787, т.е. на рейках одного комплекта отсчеты различаются на 100 мм;

б) деления одиннадцатиметровые, с пяткой рейки совмещен отсчет, равный нулю.

Каждый дециметр рейки подписан перевернутыми цифрами, что дает возможность в трубу нивелира видеть их прямое изображение.

Рейки во время работы устанавливают на деревянные колья, башмаки или костыли.

3.3. Поверки нивелира НВ-1.

1. Ось цилиндрического уровня должно быть перпендикулярна оси инструмента.

Производят предварительную установки оси нивелира в отвесное положение, для чего, действуя подъемными винтами, приводят пузырек круглого уровня на середину.

Далее цилиндрический уровень устанавливают по направлению двух подъемных винтов и, действуя ими, приводят пузырек в нульпункт (приводят концы половинок пузырька в контакт). Вращением верхней части нивелира поворачивают уровень на 180^о. Если после поворота уровня концы пузырька остались в контакте, то условие выполнено. В противном случае, действуя исправительным винтом, уменьшают величину расхождения изображения концов пузырька на половину. Поверку контроля повторяют.

2. Средняя горизонтальная нить сетки должна быть перпендикулярна к оси нивелира.

Поверка производится аналогично поверке перпендикулярности вертикальной нити сетки к оси вращения трубы теодолита.

Юстировка производится поворотом оправы сетки нитей. Для этого надо снять окулярную часть трубы и ослабить винты, которыми сетка крепится к корпусу трубы. После поворота сетки винты надо закрепить.

3. Поверка главного условия: параллельности оси цилиндрического уровня и визирной оси.

Поверка производится двойным нивелированием одной и той же линии. Линия длиной 50-70 м должна быть закреплена кольями.

Рис. 6. Поверка главного условия.

Над точкой А устанавливают нивелир так, чтобы окуляр трубы был на отвесной линии, проходящей через эту точку. Приводят ось нивелира в отвесное положение, измеряют высоту i₁ инструмента и производят отсчет b₁ по рейке, установленной в точке B.

Высота инструмента должна быть измерена с точностью отсчета по рейке. Для этого на колышек устанавливают отвесно рейку, надевают на объектив колпачок с отверстием в центре.

Рис. 7. Измерение высоты нивелира.

Глядя на рейку через отверстие, вводят в поле зрения острие карандаша и делают метку. Высота инструмента i₁ будет равна отсчету по рейке от ее пятки до карандашной метки.

Переставляют местами нивелир и рейку, определяют высоту инструмента i₂ на точке B и производят отсчет b₂ по рейке в точке A.

Вычисляют ошибку x, возникающую из-за несоблюдения главного условия, по формуле:

(8).

Если оказалось, что |x| ≤ 4 мм, то условие выполнено. В противном случае отвинчивают крышку и, действуя исправительными винтами сетки, устанавливают ее центр на отсчет b₂^/=b₂-x.

Ход работы.

3.4. Нивелирование «из середины».

Измерение превышений при геометрическом нивелировании производят чаще всего по способу «из середины».

Рис. 8. Схема нивелирования «из середины».

А, В – задняя и передняя точки, a и b – отсчеты по рейкам, h – превышение.

При этом пользуются формулой

(9),

где h – превышение, a, b – отсчеты соответственно по задней и передней рейкам.

Преподавателем выбираются две точки, между которыми надо вычислить превышение. Результаты заносятся в журнал наблюдений.

Журнал технического нивелирования.

№ станций	№ точек	Отсчеты по рейкам, мм	Превышения, мм	Средние превышения, мм	Горизонт инструмента, м	Отметки, м
задний	передний	промежуточный	+	-	+	-	вычисленные	исправленные

Лабораторная работа №4. Нивелирование поверхности по квадратам.

Цель работы - по вычисленным отметкам вершин квадратов построить план нивелирования поверхности в горизонталях.

Оборудование: схема нивелирования, журнал нивелирования, линейка.

Нивелирование поверхности по квадратам выполняется с целью установления рельефа местности на строительной площадке, для дальнейшего отображения на плане, или при выполнении отдельных работ, таких как зачистка дна котлована.

Ход работы.

Согласно отсчетам по рейке, приведенным в ведомости вычисления отметок связующих точек, найти средние превышения.

Таблица

Ведомость вычислений отметок связующих точек

№ станции	№ нивелируемых точек	Отсчеты по рейке	Превышения	Горизонт инструмента	Отметки
задний	передний	вычисленные	средние
+	-	+	-
I	1А   3Д
II	3Д   5Б
III	5Б   1А

11642 11631

+ 11 мм

Алгебраическая сумма средних превышений для замкнутого нивелирного хода (1А-ЗД-5Б-1А) теоретически должна быть равна нулю, т.е.

(10)

В противном случае получится невязка в превышениях равная:

(11)

Величина допустимой невязки определяется по формуле:

(12)

где n – число станций.

Вычисляют отметки связующих точек 3Д и 5Б. Отметка связующей точки 1А задается преподавателем, к ней в зависимости от знака или прибавляются, или вычитаются средние превышения.

Вычисляют горизонты инструмента (ГИ) на станциях I, II, III. ГИ на станции вычисляют дважды с учетом отсчетов по задней и передней связующим точкам по формуле:

(13)

где H_a и H_b – отметки связующих точек для данной станции,

a_ч и b_ч – соответственно задний и передний отсчеты по черной стороне рейки на станции.

Вычисляют отметки вершин квадратов, используя вычисленные горизонты инструмента и отсчеты по рейке по формуле:

(14)

Рис. 10. Схема нивелирования по квадратам.

После вычисления отметок вершин квадратов на листе ватмана строят сетку квадратов со сторонами 20 м в масштабе 1:500 (1см – 5 м). В вершинах квадратов пишут отметки. Название плана надписывают сверху, а внизу указывают масштаб и сечение горизонталей. После этого приступают к интерполяции и проведению горизонталей

Интерполяция отметок выполняется через 0,25м. Для удобства сначала проводятся горизонтали с целыми отметками, затем с отметками 0,5м, после этого с отметками 0,25м и 0,75м. Для интерполяции составляется пропорция:

20 – h

x – a

где 20м – сторона квадрата;

h – перепад высот между вершинами квадрата, м;

x – расстояние от вершины квадрата до горизонтали в плане, м;

a – превышение горизонтали над вершиной квадрата, м.

Превышение горизонтали над вершиной квадрата находится по формуле:

(15)

Чтобы получить высотную отметку горизонтали надо к отметке вершины квадрата прибавить превышение. Далее последовательно проводят горизонталь через соседние квадраты.

Отметки горизонталей кратные 1м (каждая пятая), подписывают на плане так, чтобы верх цифр был направлен к возвышенной части рельефа.

Рис. 11. Пример построения горизонталей по результатам нивелирования.

4.2. Задания.

1. Найти отметку точки А, взятой между соседними горизонталями. Точка А намечается студентом между двумя любыми горизонталями. Найденную отметку надписать на плане около точки.

2. Определить уклон отрезка между двумя соседними горизонталями. Отрезок ВС проводят в любом месте плана так, чтобы его точки В и С лежали на двух соседних горизонталях. Найденное значение уклона записать вдоль отрезка.

3. Построить продольный профиль по плану нивелирования поверхности в направлении через точки 3А-1Б-2Д-4Г-5А в масштабах: горизонтальном 1:500 и вертикальном 1:50.

Лабораторная работа №5. Построение разбивочного чертежа котлована.

Цель работы – ознакомиться с методикой построения разбивочного чертежа котлована.

Оборудование: журнал нивелирования, план строительной площадки.

Прежде чем приступают к работам по отрывке и обустройству котлована, необходимо составить разбивочный чертеж котлована. Чертеж представляет собой схему будущего котлована, выполненную в выбранном масштабе, с нанесенными контурами, нижним и верхним.

Ход работы.

Составляют разбивочный чертеж котлована прямоугольного очертания под фундамент сооружения. Для этого, по плану нивелирования поверхности по квадратам (см. лабораторную работу № 4) принимают размеры контура дна котлована (20x40м), ограниченного вершинами квадратов 3Б, 3Г, 4Г, 4Б, отметки точек (черные): 3Б, 3В, 3Г, 4Г, 4В, 4Б.

Проектную отметку H_пр дна котлована принимают на 3 метра меньше отметки вершины 4Г. Вычисляют рабочие отметки h_i у точек дна котлована:

Таблица

Точки	Hi	hi= Hпр- Hi
3Б 3В 3Г 4Г 4В 4Б

Рис. 12. Схема элементов откоса.

Вычисляют расстояние l в плане между точками нижнего контура и верхней бровки котлована, при коэффициенте откоса m=0,33, по формуле:

(16)

для точек 3В и 4В.

По формуле:

(17)

для точек 3Б, 3Г, 4Б, 4Г.

По полученным данным составить разбивочный чертеж в масштабе 1:200, показав на нем границы дна и верхней бровки котлована, а также численные значения рабочих отметок в точках 3Б, 3Г, 4Г, 4В, 4Б и расстояний l_п (у точек 3В и 4В) и l_б (у точек 3Б, 3Г, 4Г, 4Б).

Рис. 13. Разбивочный чертеж котлована.

Лабораторная работа №6. Разбивка линий.

Цель – ознакомиться с методикой проведения расчетов способом прямой угловой засечки, полярным способом.

Оборудование: разбивочный чертеж котлована, план строительной площадки, линейка, транспортир.

Разбивка линий возводимого сооружения является одной из основных работ в геодезической практике. Перенесение на местность линий, отличается тем, что все расстояния и углы на местности не измеряются, а откладываются.

6.1. Ход работы.

Необходимо произвести расчеты для перенесения на местность контура котлована ABCD, прямоугольного очертания относительно двух твердых точек M и N, закрепленных на местности. Задача ограничивается расчетами двух точек A и B.

Рис. 14. Схема разбивки проектных точек A и B.

Для составления полевой разбивочной схемы определяют по координатам точек N, M, A, B (задается преподавателем) аналитические данные, необходимые для нахождения на местности положения проектных точек способом прямой угловой засечки (А) и полярным способом (В), так как взаимная видимость между точками M и N отсутствует.

Для нахождения положения точки А вычисляют углы β₁ и β₂, образованные стороной MN между твердыми точками M и N и направлениями NA MA с этих точек на точку А.

Для нахождения положения точки В вычисляют полярный угол β₃ и полярное расстояние S.

6.2. Определение аналитических данных для перенесения на местность проектной точки А способом прямой угловой засечки.

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

(23)

Средняя квадратическая m_β положения точки А может быть вычислена по формуле:

(24)

где m_β – средняя квадратическая ошибка измерения горизонтального угла;

p^/ - радиан, выраженный в мин и равный 3438^/;

b_з – базис засечки;

γ – угол при засекаемой точке;

β₁ и β₂ – углы при базисе.

(25)

6.3. Определение аналитических данных для перенесения на местность проектной точки В способом полярных координат.

(26)

(27)

(28)

(29)

Средняя квадратическая ошибка m_n положения точки В при полярном способе может быть вычислена по формуле:

(30)

где - средняя ошибка разбивки полярного расстояния S;

- средняя квадратическая ошибка разбивки полярного угла β₃;

- средняя квадратическая ошибка фиксирования (закрепления) проектной точки В на местности.

; см.

К лабораторной работе должен быть приложен чертеж разбивочной схемы, выполненный в масштабе 1:2000, ориентированный по меридиану.

Лабораторная работа №7. Расчет и разбивка основных элементов круговых кривых.

Цель работы – научиться выполнять расчеты по разбивке основных элементов круговых кривых.

Оборудование: пикетажный журнал, план местности, линейка, транспортир.

Трасса представляет собой отрезки прямых различных направлений сопряженных между собой под различными углами. При прокладке трассы в местах сопряжения прямых проводят скругление. Таким образом получаются кривые линии поврота.

7.1. Ход работы.

При вычислении параметры кривой принимают по указанию преподавателя. Формулы для расчета:

(31)

(32)

(33)

(34)

где T – тангенс;

К – длина кривой;

Б – биссектриса;

γ – угол поворота трассы;

Д – домер.

Для круговой кривой вычисляют элементы для ее выноса от тангенсов способом координат.

Формулы для расчета:

(35)

(36)

(37)

где R – радиус кривой, м;

К – длина отрезка кривой, кратная 10 или 20м.

Лабораторная работа №8. Передача отметок на дно котлована.

Цель работы – ознакомиться с методикой передачи отметок на дно котлована.

Оборудование: журнал нивелирования, схема передачи отметок на дно котлована.

Для того чтобы можно было выполнять работы по устройству фундамента (разбивка осей, забивка свай и т.д.) и их контроля, от ближайшего закрепленного репера переносят отметки на дно котлована.

8.1. Ход работы.

Записывают в журнал нивелирования, представленные преподавателем, отсчеты по рейке и рулетки при передаче отметки на дно котлована. На листе плотной бумаги составляют схему передачи и обрабатывают журнал нивелирования.

Рис. 15. Схема передачи отметок на дно котлована.

На строительный репер А устанавливают рейку, а над котлованом подвешивают рулетку, к началу которой прикреплен груз. Нивелир устанавливают на равном удалении от рейки и рулетки, берут отсчеты a₁ по черной стороне рейки и b₁ по рулетке. Отсчеты под номерами (1) и (2) записывают в журнал нивелирования. Затем меняют высоту прибора и берут отсчеты b^/ (3) и a^/ (4). Для контроля вычисляют разности отсчетов по рейке (5) и рулетке(6). Расхождение между ними более 6мм не допускают.

Затем нивелир и рейку переносят в котлован и берут отсчеты a₂(7) и b₂(8) по рейке, установленной в точке В. Снова меняют горизонт прибора и берут отсчет по рейке b₂^/ (9) и рулетке a₂^/ (10). Расхождение в разностях отсчетов по рейке (11) и рулетке (12) зависят от условий измерений и глубины котлована. Для осредненных условий разности не должны различаться более чем на 8-10мм.

Обработку журнала и вычисления отметок проводят как при техническом нивелировании. На первой станции вычисляют превышения по первым парам отсчетов h₁=a₁-b₁ (13) и по вторым парам h₂^/=a₂^/-b₂^/ (14). За окончательное значение превышения берут среднее h_ср=0,5(h₁+h₂^/) (15). Аналогичные вычисления выполняются и на второй станции h_ср2 (18).

Затем обрабатывают журнал и вычисляют отметку точки В в котловане по формуле:

(38)

Таблица.

Журнал нивелирования при передаче отметок на дно котлована.

№ станции	Точки	Отсчеты по рейкам, мм	Превышения	Средние превышения	ГИ	Отметки
Задний	Передний	+	-	+	-
	А	1348(1) 1136(4) -212(5)	18321(2) 18105(3) -215(6)		(13) (14)		(15)
	В	397(7) 529(10) +135(11)	1241(8) 1371(9) +130(12)		(16) (17)		(18)

Список литературы.

1. Хейфец Б.С., Данилевич Б. Практикум по инженерной геодезии \ 2-е изд. перераб. и доп.-М.: Недра, 1979.

Комиссаров А.В. Методические указания по выполнению лабораторных работ (часть 2) – Орел: ОрелГТУ, 1996.

Дата добавления: 2015-06-30