Южно - Российский государственный

Южно - Российский государственный

технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ

ТРАССЫ

Методические указания к лабораторной работе

Новочеркасск 2007

УДК 528.4 (7)

Рецензент канд. техн. наук С. Б. Снитовский

Составление профиля трассы: Методические указания к лабораторной работе / Южно - Российский гос. техн. ун-т. Новочеркасск: ЮРГТУ, 2007. 19с.

Рассматриваются вопросы по подготовке исходных данных индивидуального задания, даны примеры обработки журнала продольного нивелирования трассы и приводится образец профиля, сформулированы темы заданий по УИРС и НИРС.

Методические указания составлены в соответствии с рабочей программой курса "Геодезия и маркшейдерия" для студентов горных специальностей 090400, 090200 и 060814 всех форм обучения.

© Южно - Российский государственный

технический университет(НПИ), 2007.

© Посыльный Ю. В., 2007

Работа по составлению профиля продольного нивелирования трассы проводится с целью закрепления и углубления теоретических знаний основных вопросов курса "Геодезия и маркшейдерия", а также приобретения навыков самостоятельной работы студентов.

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.

СОСТАВ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

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 =30º30' и R=110 м, для порядкового номера 21

φ =38º40', а R=100м, для 11-го варианта φ =30º30', а R=115м и т. д.

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

RP3   ПКО

795,346

ПКО   ПК1

ПК1   +65,6 Л+20 П+20 ПК2

ПК2   ПК3

ПК3   +30,2 ПК4

ПК4   ПК5

ПК5   RP4

799,346

å3=

å4=

å6=

å7=

=

Таблица 2

Варианты индивидуальных заданий для расчета кривых закруглений

Порядковый номер
Угол поворота φ	30º30'	38º40'	42º20'	28º50'	40º35'	33º45'	28º35'	35º40'	44º10'	32º15'
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 (å₃ и å₄ ) и алгебраические суммы в шестой и седьмой графах (å₆ и å₇ ) .

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

Затем вычисляется невязка по формуле :

,

где åh = Σ₇ - 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   RP8				+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 (см. рис. 2).

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 (см. 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.

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.

ТЕМЫ ЗАДАНИЙ ПО УИРС И НИРС

Визуальное проектирование красной линии трассы сопровождается рядом погрешностей. С целью выявления этих погрешностей возникает необходимость в проведении исследований.

Результаты исследований могут послужить основанием для разработки практических рекомендаций по методическим вопросам проведения практических работ.

Библиографический список

1. Посыльный Ю. В. Основы геодезии и топографии: Учеб. пособие/ Юж. - Рос. техн. ун-т. – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2003. _ 124 с.

2. 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., 2001. – 464 с.: ил.

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

4. Федоров В. И., Шилов П. И. Инженерная геодезия. – М.: Недра, 1982.

5. Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500 / Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР. – М.: Недра. –1989. – 286 с: ил.

6. Бронштейн И. Н., Семендяев К. А. Справочник по математике.- М.: Наука, 1964.

Учебно- практическое издание

Составление профиля продольного нивелирования трассы

Редактор: Н.А.Юшко

Темплан 2007 г. Подписано в печать…………….2007 г.

Формат 60 х 84 1/16. Печать оперативная.

Печ. л. 1,16. Уч.- изд. л. 1,0 Тираж 50

Южно-Российский государственный технический университет

Редакционно -издательский отдел ЮРГТУ

Адрес ун-та: 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

Шахтинский институт:

Адрес ин-та: 346500, пл. им. Ленина № 1

Южно - Российский государственный

технический университет

(Новочеркасский политехнический институт)

СОСТАВЛЕНИЕ ПРОФИЛЯ

ТРАССЫ