Общие сведения о геодезических изысканиях

ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ТРАССЫ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НИВЕЛИРОВАНИЯ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ

Екатеринбург

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГБОУ ВПО «УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра лесной таксации и лесоустройства

Г.В. Анчугова

Е.Н. Горина

С.С. Зубова

ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ ТРАССЫ

ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НИВЕЛИРОВАНИЯ

И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ

Учебно-методическое пособие

для выполнения расчетно-графической работы № 3

обучающимися по направлениям 35.03.01 «Лесное дело»,

35.03.10 «Ландшафтная архитектура»,

05.03.06 «Экология и природопользование»

всех форм обучения

Екатеринбург

2015

Печатается по рекомендации методической комиссии ИЛП.

Протокол № 1 от 16 октября 2015 г.

Рецензент − канд. с.-х. наук, доцент каф. землеустройства и кадастров

П.А. Коковин

Подписано в печать 20.10.15		Пл. резерв
Плоская печать	Формат 60х84 1/16	Тираж 10 экз.
Заказ №	Печ. л. 1,63	Цена руб. коп.

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

Оглавление

Введение ………………………………………………………………… Задание …………………………………………………………………... 1. Общие сведения о геодезических изысканиях линейных сооружений 2. Плановый расчёт трассы автомобильной дороги …………………….. 3. Работа на трассе ………………………………………………………… 4. Обработка журнала нивелирования …………………………………… 4.1. Вычисление и уравнивание превышений, постраничный контроль ………………………………………………………………………... 4.2. Вычисление высот точек земной поверхности по трассе ………. 5. Построение плана трассы ………………………………………………. 6. Построение продольного и поперечного профилей ………………….. 7. Оформление работы ……………………………………………………. Библиографический список …………………………………………….

Введение

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальностей 35.03.10 Ландшафтная архитектура, 35.03.01 Лесное дело, 05.03.06 Экология и природопользование для выполнения расчетно-графической работы «Построение профиля трассы по результатам нивелирования и проектирование линейного сооружения». В них даются рекомендации по обработке результатов нивелирования трассы, построения профиля и проектирования по нему.

Задание

1. Произвести плановый расчёт автомобильной дороги, протяжённостью 600 м с двумя углами поворота и одним поперечным профилем.

2. Обработать журнал нивелирования трассы автомобильной дороги.

3. Рассчитать данные для детальной разбивки одной кривой и выноса пикетов на кривую.

4. Составить и вычертить тушью на листе ватмана план трассы.

5. На миллиметровой бумаге построить и вычертить тушью продольный профиль трассы.

6. Выполнить проектирование на продольном профиле.

7. Оформить работу.

Каждому студенту выдается журнал-задание, на титульном листе которого проставляются: номер варианта, факультет, группа, фамилия и инициалы студента.

В задании приведены дирекционный угол начального участка трассы, углы ее поворота, результаты технического нивелирования трассы автомобильной дороги, опирающейся на начальный (Rр I) и конечный (Rр 2) реперы. Отсчеты по рейке на ПK 0 станции 2 и значение отметки Rр 2 выбираются из таблицы, приведенной в конце журнала, в соответствии с индивидуальным номером задания.

Порядок камеральной обработки результатов нивелирования трассы рассмотрен на следующем примере: длина трассы 600 м, один поперечный профиль, два угла поворота трассы, которая привязана к реперам 9 и 10 с известными отметками.

Работа оформляется в виде отчета, образец титульного листа которого приведен в приложении.

Общие сведения о геодезических изысканиях

линейных сооружений

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного вида, обозначенная и закрепленная на местности или нанесенная на карте, фотоплане или цифровой модели местности. Основными элементами трассы являются план - ее проекция на горизонтальную плоскость и продольный и поперечный профили - вертикальные разрезы вдоль и поперек проектируемой линии сооружения.

Основная задача инженерно-геодезических изысканий для проектирования сооружений линейного типа, независимо от их назначения, сводится к определению на местности положения оси сооружения (трассы) в плане и по высоте, такие работы называются полевым трассированием.

Полевое трассирование начинается с определения и закрепления на местности планового положения оси сооружения. Главные ее точки, к которым относятся начало и конец трассы, вершины углов поворота, точки пересечения с осями различных сооружений, закрепляются специальными геодезическими знаками.

После перенесения на местность главных точек по трассе прокладывают теодолитный ход, который разбивается с помощью пикетов на стометровые отрезки. Пикеты закрепляются деревянными кольями, забиваемыми вровень с землей. Начало трассы обозначаются пикетом с номером 0, в результате чего номер каждого обозначает число сотен метров трассы от ее начала. Характерные точки рельефа, встречающиеся между пикетами, отмечаются плюсовыми точками, на которых указываются расстояния до ближайшего заднего пикета, например, ПК 2 + 19,0. Плюсовые точки предназначены для уточнения рельефа между пикетами. При разбивке пикетажа ведется полевой пикетажный журнал, в котором помимо пикетов и плюсовых точек наносится ситуация притрассовой полосы. Для съемки рельефа в притрассовой полосе производится разбивка поперечников перпендикулярно трассе. Теодолитный ход пролагается от репера № 1 до репера № 2, которые находятся за пределами трассы, с целью получения исходной отметки и контроля нивелирования.

Нивелирование производится геометрическим методом «из середины» по черной и красной сторонам реек. Отсчеты на плюсовые точки, расположенные на продольной оси и поперечниках, берутся только по черной стороне рейки.

Все отсчеты записаны в соответствующие графы журнала технического нивелирования (см. табл. 1), который приводится в задании на выполнение расчетно-графической работы.

Поворот

Вершины углов поворота (УП)°

Величины углов поворота (УП)

Элементы кривых, м

Начало кривых

Конец кривых

Длина прямых, Р

Расстояние между вершинами углов, S

Румбы кривых

ПК

+

Влево

Вправо

Р

Т

К

Д

Б

ПК

+

ПК

+

Вычисленные, А

Наблюденные, Ч

НТ

95,12

138,00

58°45'

СВ:58°45'

ПК

24012'

42,876

84,474

1,278

4,544

95,124

79,598

131,23

213,278

82°57'

СВ:82°57'

ПК

42°47'

39,173

74,671

3,675

7,399

10,827

85,498

214,50

253,675

40°10'

СВ:40°10'

КТ

∑

82,049

159,145

4,953

440,85

604,953

Контроль:

1. 2∑Т-∑К=∑Д 2*82,049-159,145=4,953 4,953=4,953

2. ∑S-∑Д-∑Р=∑К 604,953-4,953-440,855=159,145 159,145=159,145

3. ∑Р+∑К=∑S-∑Д 440,855+159,145=604,953-4,953 600=600

4. αкон-αнач=∑φправ-∑φлев 40°10'-58°45'=24012'-42°47' 341°25'=341°25'

Таблица 1

Ведомость углов поворота, прямых и кривых трасс

Плановый расчёт трассы автомобильной дороги

Плановый расчёт трассы предшествует её нивелированию и нанесению трассы на план. Для этого выполняют расчёт основных элементов круговых кривых, определяют местоположение основных точек кривых и величину прямолинейных участков будущей автомобильной дороги, сориентированных по сторонам света. Эти вычисления сводятся к обработке ведомости углов поворота, прямых и кривых трассы.

Из пикетажного журнала (последняя страница, рис.1) производится выборка узловых точек трассы (начало трассы, вершины углов поворота и конец трассы), указывается их пикетажное положение на трассе.

Основные элементы кривых определяются по таблицам В.Н. Ганьшин, Л.С. Хренов «Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых», для этого нужно знать величину угла поворота и радиус кривой.

Основные элементы круговых кривых определяются по таблице [I]. По величине угла поворота 24^°12^' (УП 1) выписываем значения Т = 214,38 м; К = 422,37 м; Д = 6,39 м; Б = 22,72 м для радиуса кривой 1000 м. Производим перерасчет основных элементов кривой для заданного радиуса, для этого полученные величины Т, К, Д, Б делим на 1000 и умножаем на значение радиуса (R = 200 м). Результаты заносим в соответствующие колонки табл.1 (Т = 42,876; К = 84,474; Д = 1,278; Б = 4,544).

Далее определяется пикетажное местоположение на трассе начала и конца кривых по формулам:

НК_i = УП_i - Т_i (1)

KK_i = НК_i + К_i ,

где НК_i , КК_i - соответственно начало и конец кривой;

УП_i - пикетажное местоположение на трассе вершины угла поворота данной кривой.

Прямолинейные отрезки трассы в плане характеризуются длиной прямых Р, расстоянием между вершинами углов поворота S, дирекционными углами α и румбами r этих отрезков.

Для данного примера значения Р определяются из выражений:

Р₁ = УП_i - Т_i ,

Р₂ = НК₂ – КК₁, (2)

Р₃ = КТ – КК₂.

Расстояния между вершинами углов поворота определим

по формулам:

S₁ = T₁ + P₁ = УП₁,

S₂ = T_i + P₁ + T₂ = УП₂ - УП₁ + Д₁, (3)

S₃ = T₂ + Р₃ = КT - УП₂ + Д₂.

Ориентирование прямолинейных отрезков по сторонам света производится в следующем порядке. Румб начальной стороны дан в пикетажном журнале. Переводим его в дирекционный угол в зависимости от четверти, в которой находится эта линия.

Рис.1. Пикетажный журнал.

I четверть (СВ) r = α,

II четверть (ЮВ) r = 180° - α,

III четверть (ЮЗ) r = α - 180°, (4)

IV четверть (СЗ) r = 360° - α.

Дирекционные углы второго и всех последующих прямолинейных отрезков трассы вычисляются по формулам:

α_i = α_i*1 + φ_прав , (5)

α_i = α_i*1 - φ_лев

В том случае, когда левый угол поворота больше дирекционного угла предыдущей стороны, к последнему прибавляется 360°. Вычисленные дирекционные углы переводятся в румбы и заносятся в соответствующую колонку табл.1.

Для осуществления контроля вычислений в ведомости, нахо­дятся суммарные значения Т, К, Д, Р, S.

Контроль 2 ∑T - ∑ К = ∑Д,

∑ S - ∑Д - ∑Р = ∑ К, (6)

∑Р + ∑К = ∑S - ∑Д = КТ,

α_кон – α_нач = ∑ φ_прав - ∑ φ_лев

Следует иметь в виду, что если при вычислении дирекционных углов прибавлялось 360°, то на эту величину будут отличаться правая и левая части пункта 4 формул (6).

Детальная разбивка кривой

При строительстве автодороги возникает необходимость обозначения на местности оси трассы на криволинейном участке с помощью дополнительных точек, таким образом, чтобы получаемые при этом ходы незначительно отличались от кривой.

Все расчеты проводятся в ведомости детальной разбивки кривой способом прямоугольных координат. Расчет производится в два этапа. Сначала разбивается ветвь с началом осей координат в точке начала кривой (НК), затем конечная ветвь с началом осей прямоугольных координат в точке конца кривой (КК). При этом ось Х совпадает с касательными, а ось Y с радиусами кривой. В ведомости записывается НК с его пикетажным местоположением. Выбирается длина хорды детальной разбивки (10,20 и т.д. м), принимаем ее равной 10 м, т.е. через 10 м на кривой будут закреплены дополнительные точки. Первая точка на кривой будет отстоять от НК на расстояние 10 м и находится на ПК1+05,124. Вторая точка удалена от НК на 20 м и располагается на ПК0+15,124 и т.д. Разбивка таким образом производится до середины кривой (СК), т.е. СК = = 42,237 м. Таким образом в дополнение к существующим уже на местности НК И СК дополнительно закрепляются 4 точки.

Для определения координат этих точек из таблицы [I] по заданному радиусу кривой 200 м выписываем значения координат X и Y, соответствующие расстояниям по кривой (10, 20, 30, 40м). Находим разность К – X, которая показывает, на сколько X короче хорды кривой. Эта разность необходима для удобства разбивочных работ, т.к. по тангенсу отмеряются отрезки 10, 20, 30, 40м и от концов в обратном направлении откладывается К - X. В полученной точке к тангенсу восстанавливается перпендикуляр и в его направлении откладывается значение Y. Таким образом на кривой получаем дополнительную точку.

Конечная ветвь кривой разбивается аналогично, отличие заключается в следующем. Поскольку точки кривой удаляясь на 10, 20 и т.д. м от КК (начало координат), приближаются к середине кривой СК, их пикетажное положение уменьшается на те же 10, 20 и т.д. м.

Аналогично производится расчет координат для выноса пикетов на кривую.

Аналогично производится расчет координат для и выноса пикетов на кривую. При этом определяется расстояния по кривой от НК или КК до пикета, который подлежит выносу на кривую.

В табл. 2 выносу на кривую подлежит ПК 1.

Таблица 2

ВЕДОМОСТЬ

детальной разбивки кривой

№ п/п	Расстояние по кривой К, м	Местоположение	Х, м	Y, м	К-Х, м
ПК	+
НК1			95,124
ПК1	4,876			4,876	0,017
			05,124	10,00	0,25
			15,124	19,97	1,00	0,03
			25,124	29,89	2,25	0,11
			35,124	39,73	3,99	0,27
СК1	42,237		37,361	41,95	4,21	0,287
КК1			79,598
			69,598	10,00	0,25
			59,598	19,97	1,00	0,03
			49,598	29,89	2,25	0,11
			39,598	39,73	3,99	0,27
СК1	42,237		37,361	41,95	4,21	0,287

Расстояние по кривой до ПК1 от НК составляет: К = ПК1 – НК₁ = ПК1+00 – ПK0+ 95,124 = 4,876 м. Для полученного расстояния и радиуса кривой 200 м по таблице [I] определяем значение координат X и Y. При этом доли метров в расстоянии учитываются прямой интерполяцией. Выписываем значения X для кривой 4, а затем 5 м. Они соответственно составляют 4,00 и 5,00 м. При изменении кривой на 1 м значение y изменяется на 4,00 -5,00 м = 1,00 м. У нас расстояние увеличивается с 4 м на 0,876 м. В соответствии с этим Х увеличится 1,00 * 0,876 = 0,876 м. Полученное значение прибавляем к значению Х для кривой 4 м: 4,00м + 0,876м = 4,876 м. Аналогично определяется значение Y. Выполнением этих работ завершается подготовка трассы к нивелирования.

Работа на трассе

Трасса на всем протяжении через каждые 100 и разбивается на пикеты (ПК), кроме этого в местах перегиба местности закрепляются плюсовые точки. Нивелирование трассы производится со станций. Станция - это место установки нивелира.

С каждой станции нивелируются пикеты и плюсовые точки на расстоянии 100-150 м в обе стороны. Таким образом, с одной станции могут быть пронивелированы несколько пикетов и плюсовых точек (рис.2). При этом ПК 1 называется задним, а ПК 3 - передним. Кроме того, эти точки связывают данную станцию с соседними, и поэтому они называются связующими точками.

Рис.2. Схема станции 2

В том случае, когда превышение между соседними точками (ПК или плюсовыми точками) больше длины используемой рейки, то связующей точкой между соседними станциями является иксовая точка (Х). Она служит для передачи отметки на соседнюю точку, но не имеет фиксированного планового положения.

От точности определении высотного положения связующих точек зависят высоты всех последующих точек, поэтому по рейкам, установленным на задней и передней точках, отсчеты берутся по черной и красной стороне. Их значения записываются в соответствующую колонку журнала (табл.3). Все ПК и плюсовые точки, расположенные между передней и задней точками, называются промежуточными. Они нивелируются с меньшей точностью (только по черной стороне рейки), результаты заносятся в колонку «промежуточные».

Таблица 3

Журнал технического нивелирования трассы

№№ станции	№№ пикетов	Отчеты по рейке, мм	Превышения, мм	Поправка к средним превышениям, мм	Горизонт инструмента, ГИ, м	Высота пикетов	Примечание
Считанные	вычисленные	средние	исправленные
задние	передние	промежуточные
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	Rp. 14										Нач. репер 14
	ПК0				733	732	730	-2
					731
	ПК0	3085							76443	73359	ПК0
		7870
	+63									76139	+63
	ПК1				1235	1235	1233	-2
					1235
	ПК1									74592	ПК1
	ПК2				1088	1088	1086	-2
					1087
	ПК2
										75678	ПК2
	Х				-1591	-1592	-1594	-2
					-1593
	∑	34222	31297		2925	1463	ГИ 2= 73,359+3,085=76,444
					1463		ГИ 2= 74,592+1,850=76,442
							ГИср =(76,444+76,442)/2=76,443
							Нпром= 76,443-0,304=76,139

Продолжение таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	Х									74084	Х
	ПК3				-1868	-1868	-1870	-2
					-1868
	ПК3									72214	ПК3
	ПК4				-2781	-2782	-2785	-3
					-2782
	ПК4								70179	69429	ПК4
	+44									67545	+44
	+60									66347	+60
	+70									67178	+70
	ПК5				-2225	-2224	-2226	-2
					-2223
	∑	19585	33332		-13747	-6874
					-6874
							ГИ 7 =69,429+0,750=70,179
							ГИ 7 =67,203+2,975=70,178
							ГИ ср=(70,179+70,178)/2=70,1785≈70,179

Окончание таблицы 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	ПК5								68871	67203	ПК5
	+8									66991	+8
	+13									68063	+13
	ПК6				-1059	-1059	-1061	-2			ПК6
					-1059
	ПК6									66142	ПК6
	Rp. 15				-1839	-1840	-1842	-2		64300	Rp. 15
					-1840
	∑	13448	19245		-5797	-2899
					-2899
							ГИ 8=67,203+1,669=68,872
							ГИ 8=66,142+2,728=68,870
							ГИ ср=(68,872+68,870)/2=68,871