ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НИВЕЛИРОВАНИИ

Текст:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И МОЛОДЁЖНОЙ ПОЛИТИКИ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ«АНАПСКИЙ КОЛЛЕДЖСФЕРЫ УСЛУГ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

НИВЕЛИРОВАНИЕ ТРАССЫ

44.02.01МДК.03.01ДЗ-41-12

ВЫПОЛНИЛА:Скрылева Людмила Николаевна

ПРОВЕРИЛА: Чайкова

Маргарита Николаевна

Анапа

2016

ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена нивелированию.

Цель работы – получить отметки пикетов и плюсовых точек для построения профиля земли.

Актуальность темы.

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НИВЕЛИРОВАНИИ

1.1 Нивелирование. Виды нивелирования.

1.2 Сущность и способы геометрического нивелирования

Приборы применяемые при нивелировании

Устройство нивелира

ГЛАВА 2. ПРОДОЛЬНОЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Проектирование трассы

Рекогносцировка и разбивка пикетажа на трассе

Нивелирование трассы вдоль местности.

Построение профиля нивелирования трассы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О НИВЕЛИРОВАНИИ

1.1 Нивелирование. Виды нивелирования.

Нивелированием называется совокупность геодезических измерений для определения превышений между точками, а также их высот.

Нивелирование производят для изучения рельефа, определения высот точек при проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений. Результаты нивелирования имеют большое значение для решения научных задач как самой геодезии, так и для других наук о Земле.

В зависимости от применяемых приборов и измеряемых величин нивелирование делится на несколько видов.

1. Геометрическое нивелирование – определение превышения одной точки над другой посредством горизонтального визирного луча. Осуществляют его обычно с помощью нивелиров, но можно использовать и другие приборы, позволяющие получать горизонтальный луч.

2. Тригонометрическое нивелирование – определение превышений с помощью наклонного визирного луча. Превышение при этом определяют как функцию измеренного расстояния и угла наклона, для измерения которых используют соответствующие геодезические приборы (тахеометр, кипрегель).

3. Барометрическое нивелирование – в его основу положена зависимость между атмосферным давлением и высотой точек на местности.

4. Гидростатическое нивелирование – определение превышений основывается на свойстве жидкости в сообщающихся сосудах всегда находиться на одном уровне, независимо от высоты точек, на которых установлены сосуды.

5. Аэрорадионивелирование - превышения определяются путем измерения высот полета летательного аппарата радиовысотомером.

6. Механическое нивелирование - выполняется с помощью приборов, устанавливаемых в путеизмерительных вагонах, тележках, автомобилях, которые при движении вычерчивают профиль пройденного пути. Такие приборы называются профилографы.

7. Стереофотограмметрическое нивелирование основано на определении превышения по паре фотоснимков одной и той же местности, полученных из двух точек базиса фотографирования.

8. Определение превышений по результатам спутниковых измерений. Использование спутниковой системы ГЛОНАСС – Глобальная Навигационная Спутниковая Система позволяет определять пространственные координаты точек.

распространенный способ определения превышений. Его выполняют с помощью нивелира, задающего горизонтальную линию визирования.

Сущность и способы геометрического нивелирования

Геометрическое нивелирование выполняют с помощью нивелира и нивелирных реек.

Нивелиром называют геодезический прибор, обеспечивающий при работе горизонтальную линию визирования. Он представляет собою сочетание зрительной трубы либо с цилиндрическим уровнем, либо с компенсатором. И уровень и компенсатор служат для приведения визирной оси зрительной трубы в горизонтальное положение.

Нивелирные рейки представляют собою деревянные бруски чаще всего с сантиметровыми делениями, оцифрованными снизу (от «пятки» рейки) вверх.

Сущность геометрического нивелирования состоит в определении превышения одной точки над другой горизонтальным лучом нивелира по отсчётам на рейках, отвесно устанавливаемых в точках, между которыми определяют превышение.

Геометрическое нивелирование можно вести двумя методами: вперёд и из середины.

Для определения превышения h между точками А и В методом вперёд (рис. 1) нивелир устанавливают в точке А так, чтобы окуляр зрительной трубы приходился над этой точкой, а рейку устанавливают отвесно в точке В.

Рис. 1.

В точке А с помощью нивелирной рейки или рулетки измеряют высоту нивелира i как отвесное расстояние от центра окуляра до точки, над которой установлен нивелир. После приведения визирной оси в горизонтальное положение делают отсчёт по рейке. Как видно из рис. 1, h = i – b, т.е. превышение равно высоте нивелира минус отсчёт по рейке (взгляд вперёд).

Для более точного определения высоты нивелира её рекомендуется измерять отсчётом по рейке, устанавливаемой в задней точке А, при этом нивелир находится в двух-трёх метрах от точки А.

Рис. 2.

Для определения превышения методом из середины (рис. 2) в этих точках устанавливают отвесно рейки, а между ними по возможности на одинаковых расстояниях – нивелир. Направив горизонтальную визирную ось на рейки, установленные в точках А и В, и выполнив соответственно отсчёты а и b, получают превышение h = а – b.

Если считать точку А задней, а точку В передней, то формулу можно выразить словами: превышение передней точки над задней равно взгляду назад минус взгляд вперёд. Превышение положительно, если передняя точка выше задней, и отрицательно в ином случае.

Очевидно, что высота последующей точки равна высоте данной точки плюс превышение между ними: НВ = НА + h.

Высоту точки В можно получить также при помощи горизонта прибора, т. е. отвесного расстояния от уровенной поверхности до визирной оси нивелира.

Из рисунков 1 и 2 видно. Что высота точки равна горизонту прибора минус отсчёт по рейке на этой высоте: НВ = ГП ─ b.

С помощью горизонта прибора удобно производить измерения в тех случаях, когда с одной станции выполняются отсчёты по рейке на нескольких точках.

Геометрическое нивелирование разделяют на нивелирование I, II, III, IV классов и техническое нивелирование.

Нивелирование I, II, III, IV классов составляет нивелирную сеть, которая является высотной основой топографических съёмок всех масштабов и геодезических измерений, проводимых для удовлетворения потребностей народного хозяйства и обороны России.

Нивелирная сеть I и II классов – главная высотная основа, посредством которой устанавливается единая система высот на всей территории страны.

Нивелирные сети III и IV классов и технического нивелирования служат высотной основой топографических съёмок и предназначены для решения различных инженерных задач.

Геометрическое нивелирование выполняется горизонтальным лучом визирования. Перед нивелированием точки на местности закрепляют колышками, костылями, башмаками, на которые устанавливают вертикально нивелирные рейки. Место установки нивелира для работы называют станцией, а расстояние от нивелира до рейки - плечом нивелирования.

Различают два способа геометрического нивелирования: из середины и вперед. При нивелировании из середины (рис.30а) нивелир устанавливается примерно на равных расстояниях от реек, поставленных на точки А и В, а превышение вычисляют по формуле:

Способы геометрического нивелирования:

а - из середины; б – вперед

h = a - b,

где а и b - отсчеты в мм по рейкам, установленным соответственно на задней по ходу движения при нивелировании и передней точках.

Знак превышения h получится положительным, если а больше b, и отрицательным, если а меньше b. Если известна высота НА задней точки А, то высота передней точки В

НВ = НА + h.

При нивелировании вперед нивелир ставят так, чтобы его окуляр находился над точкой А, измеряют высоту прибора i, затем визируя на рейку, отвесно поставленную в точке В, берут отсчет b. В этом случае:

h = i - b.

При нивелировании нескольких точек для вычисления их высот используют горизонт прибора, которым называют высоту горизонтальной линии визирования, т.е. горизонт прибора равен высоте точки, на которой установлена рейка, плюс отсчет по рейке. Из рис. 30 б следует:

ГП = HA + i; НB = ГП - b.

Последовательное нивелирование применяется для измерения превышений между точками А и D, разделенными значительным расстоянием или превышениями.

Приборы применяемые при нивелировании

Вдоль всей разбитой на местности трассы, но за пределами зоны работ закрепляются точки, называемые реперами. Они могут быть временными и постоянными. Временные реперы – это столбы, закапываемые ниже глубины промерзания. Внизу закрепляется крестовина. Такой репер называется временным грунтовым. В качестве временного репера можно использовать пни деревьев диаметром 0,5 м и более. Временные реперы размещают по трассе через каждые 2 – 3 км, а через 20 – 30 км устраивают постоянные реперы. Особенно необходимо их устраивать в начале и в конце трассы, на станциях, вблизи будущих мостов и тоннелей. Постоянные реперы могут быть стенными или грунтовыми.

Нивелирные рейки

Нивелирные рейки для нивелирования III – IV класса и технического изготавливают из деревянных брусьев двутаврового сечения шириной 8 – 10 и толщиной 2 – 3 см.

Рейка РН-3 (рис. 66) имеет длину 3 м. Деления нанесены через 1 см. Нижняя часть рейки заключена в металлическую оковку и называется пяткой.

Основная шкала имеет деления черного и белого цвета, ноль совмещен с пяткой рейки. Дополнительная шкала на другой стороне рейки имеет чередующиеся красные и белые деления. С пяткой рейки совмещен отсчет больше 4000 мм. Часто встречаются комплекты реек, у которых с пятками красных сторон совпадают отсчеты 4687 и 4787 мм. Поэтому превышения, измеренные по красным сторонам реек, будут больше или меньше на 100 мм измеренных по черным сторонам реек.

Устройство нивелира

Нивелир крепят к штативу с помощью станового винта и пружинящей пластины. В отвесное положение ось вращения нивелира устанавливают по круглому уровню 3 с помощью подъемных винтов 1, винтовая нарезка которых входит в гнезда подставки (трегера) 7. Для приближенного наведения трубы на рейку служит мушка над объективом зрительной трубы нивелира, для точного - наводящий винт 6, который работает, когда труба зафиксирована закрепительным винтом 8. Винт кремальеры 4 служит для фокусировки трубы, а резкость изображения сетки нитей достигается вращением диоптрийного кольца окуляра 10. Перед каждым отсчетом по рейке визирную ось нивелира устанавливают в горизонтальное положение элевационным винтом 2. Изображения половинок концов пузырька контактного цилиндрического уровня 11 через систему призм передаются в поле зрения трубы. Если центр пузырька уровня совместить с нуль-пунктом ампулы, то произойдет оптический контакт - изображения половинок концов пузырька уровня будут равными по длине и образуют в верхней части один овал (рис.7,в).

 Рис.6. Точный нивелир Н: а – вид со стороны круглого уровня; б – вид со стороны цилиндрического уровня; в – вид со стороны окуляра зрительной трубы без предохранительного колпачка: 1 – подъемные винты; 2 – элевационный винт; 3 – круглый уровень; 4 – кремальера; 5 – корпус зрительной трубы; 6 – наводящий винт; 7 – трегер; 8 – закрепительный винт; 9 – объектив; 10 – окуляр с диоптрийным кольцом; 11 – контактный цилиндрический уровень; 12 – юстировочные винты цилиндрического уровня; 13 – крышка; 14 – сетка нитей; 15 – металлическая пластина; 16 – крепежные винты сетки нитей

ГЛАВА 2. ПРОДОЛЬНОЕ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ НИВЕЛИРОВАНИЕ

Проектирование трассы

Проектирование трассы выполняют по топографическим картам и планам, либо аэрофотоснимкам. В зависимости от характера рельефа местности различают трассирование линейного сооружения по заданному направлению и по заданному уклону. Трассирование по заданному направлению выполняют в равнинных и слабопересеченных районах, где естественные уклоны не превышают допустимых. В условиях холмистой и гористой местности, где уклоны значительно превышают допустимые значения, трассы проектируют по заданному уклону.

Разнообразие видов линейных сооружений, их эксплуатационные и конструктивные особенности обуславливают некоторые различия в производстве инженерно-геодезических работ в каждом конкретном случае. Наиболее типичной является программа геодезических измерений при дорожных изысканиях.

Проектирование плана трассы выполняется в следующей последовательности:

1. По ходу трассы последовательно нумеруются углы поворота – угол между продолжением направления трассы и новым ее направлением.

Рисунок 4 – Схема разбивки закругления

2. Ориентируют трассу относительно сторон света. Для этого вычисляют румб начала трассы (например, означает, что участок длиной 260,3 м, расположен под углом 87 градусов 30 минут к меридиану). Румбы последующих прямых участков трассы определяются расчетом.

3. Далее по углу поворота и расчетному значению радиуса определяют основные элементы кривой и в точки перелома магистрального хода вписываются кривые. Различают следующие геометрические элементы закруглений (рисунок 4): угол α, радиус R, кривая К, тангенс Т, биссектриса Б, а также домер Д – разность между тангенсами кривой и длиной кривой. Данные параметры рассчитывают по формулам:

(

где R – принятый радиус вписываемой круговой кривой, м;

α – величина угла поворота, град.

Рисунок 5 – Схема угла поворота трассы

4. Разбивку пикетажа ведут от начала трассы до вершины первого угла поворота, и устанавливают его пикетажное значение. Например, вершина угла поворота, (ВУП 1) имеет пикетажное значение ПК 9+50 (рисунок 4). Для того чтобы продолжить разбивку пикетажа, необходимо определить значения начала (НК) и конца (КК) закругления, вынести пикеты на кривую и продолжить разбивку пикетажа до вершины следующего угла поворота.

Геометрическое положение точки начала кривой (НК) на трассе легко определить, если отложить от вершины угла поворота величину тангенса назад по ходу пикетажа, а положение точки конца кривой (КК) – вперед по ходу трассы (рисунок 4). Пропущенные пикеты в пределах закругления расставляются по кривой с учетом масштаба карты.

Рекогносцировка и разбивка пикетажа на трассе

Рекогносцировка – осмотр и обследование местности с целью выбора положения геодезических опорных пунктов для обоснования топографических съёмок и ходов.

Разбивка пикетажа – разбивка на круговой кривой трассы пикетов и назначение радиусов кривых.

Для точного обозначения на местности криволинейного участка трассы строят на кривой дополнительное число промежуточных точек с таким расчетом, чтобы промежутки между ними можно было бы считать прямыми. Для кривых радиусом менее 100 м этот промежуток принимают равным 5 м, при радиусах 100-500 м – 10 м, при радиусе более 500 м – 20 м.

Самым распространенным способом детальной разбивки кривых является способ прямоугольных координат x и y:

x1 = R sinj
y1 = 2R sin2j/2
x2 = R sin2j
y2 = 2R sin2j

Принимаем начало координат условной системы начало кривой НК, а за ось абсцисс tgT для построения точек 1 и 2, а за ось ординат – радиус. От начала кривой откладывают вдоль абсциссы отрезки x1 и x2, а по ординаты y1 и y2. Те же действия выполняют до конца кривой.

Поперечники на кривых строят перпендикулярно к трассе данной точки. Поперечники разбивают на пикетах и плюсовых точках. Длины поперечников должны быть несколько больших размеров проектируемых сооружений, их разбивают на 10-30 м в каждую сторону от трассы. Для составления продольного и поперечного профиля по пикетажу трассы и поперечникам, а также для определения отметок постоянных и временных реперов вдоль трассы производят техническое нивелирование. Нивелирование по трассе делают в два нивелира:
1) нивелируют все пикетные точки и плюсовые , а также геологические выработки и реперы;
2) нивелируют для контроля реперы связывающие пикеты и поперечники.

Километровые пикеты и реперы нивелируют как связующие точки обоими нивелирами. Нивелирные хода привязывают к реперам Государственной нивелирной сети (ГНС). Невязка в ходе между реперами нивелирной сети не должна быть более , а расхождение в случае превышений полученных по результатам нивелирования двумя нивелирами не должна превышать:

Нивелирование трассы производят вслед за разбивкой пикетажа, обычно в два нивелира по двухсторонним рейкам. Первым прибором нивелируют все точки по трассе: пикеты, плюсовые точки, реперы, главные точки кривой. Вторым инструментом нивелируют для контроля только реперы, связующие пикеты, а также поперечники и геологические выработки на трассе. Километровые пикеты и реперы обязательно нивелируют, как связующие точки, обоими нивелирами. Связующими называют точки общие для двух стоянок нивелира. Все остальные точки на трассе называют промежуточными.

Нивелирование трассы производят путем проложения вдоль трассы нивелирного хода, состоящего из нескольких станций (рисунок 1.13).

Нивелирование по ходу обычно ведут методом из середины, устанавливая равенство плеч «на глаз». При этом в зависимости от увеличения зрительной трубы связующие точки можно брать через 100 или 200 м. В первом случае ими будут служить все пикеты, а во втором – 50 % их (через пикет). Превышения между связующими и пикетными точками определяют по черной и красной сторонам реек, а при работе с односторонними рейками – при двух горизонтах нивелира.

Условия местности (крутые склоны и др.) часто заставляют значительно уменьшать расстояния между связующими точками, что является нежелательным, так как увеличение числа станций в ходе ведет к увеличению объема работы и к большему накоплении погрешностей в суммарном превышении.

Рассмотрим сначала нивелирование трассы методом из середины при расстояниях в 50 м от нивелира до связующих точек (см. рисунок 1.13):

h = h1 + h2 + h3 = Σh = Σ(З – П) = ΣЗ – ΣП,

Нпк2 = Нрп1 + Σh.

Если отсутствует второй нивелир, то трассу нивелируют по разбитому пикетажу два раза: в прямом и обратном направлениях. Высотная привязка трассы к реперам производится нивелирными ходами от реперов до точек трассы. В качестве связующих точек, если позволяют условия местности, надо выбирать соседние пикеты и нивелировать с одной станции все промежуточные точки между ними.

При нивелировании трассы рекомендуется следующий порядок работы на станции:

а) на связующие точки реечники ставят рейки на верх колышка, забитого вровень с землей; сообразуясь с рельефом местности, нивелир устанавливают между связующими точками так, чтобы при горизонтальном положении визирного луча можно было взять отсчеты по задней и передней рейкам, при этом надо стремиться к тому, чтобы расстояния от нивелира до реек были примерно равны;

б) после приведения вертикальной оси нивелира в отвесное положение наводят трубу на черную сторону задней рейки, берут по среднему горизонтальному штриху сетки нитей отсчет и записывают его в графу 3 журнала нивелирования

Построение профиля нивелирования трассы

План трассы автомобильной дороги составляем в М 1:5000 на листе

ватмана А4. Выбирается направление на север таким образом, чтобы план

симметрично расположился на листе. Если направление на север не совпа-

дает с длинной стороной листа, то оно стрелкой показывается на плане. На

листе намечается начальная точка трассы. Из этой точки от северного на-

правления откладывается румб первого прямолинейного участка трассы. В

данном направлении откладывается величина отрезка S1 (табл.1), получаем

точку - вершину первого поворота (УП I). Второй угол поворота и все по-

следующие находятся аналогичным образом.

Вблизи каждого угла поворота дается следующая информация: φ , R,

Т, К, Д, Б. От начала трассы (НТ) в масштабе плана, откладываются пике-