Нанесення проектної лінії на профіль

7.1. Нанесення проектної лінії на профіль.

7.2. Обчислення ухилів на ділянках з однаковим ухилом.

7.3. Обчислення проектних висот траси.

7.4. Викреслення прямих і кривих на профілі.

Прилади і обладнання: червона, чорна, синя ручки, лінійка, калькулятор.

 

7.1. На поздовжній профіль наносять проектну лінію, яка відповідає положенню майбутньої споруди і задовольняє наступним умовам:

1) об’єм земляних робіт при побудові споруди повинен бути мінімальним;

2) проектна лінія не повинна перевищувати максимальний ухил;

3) об’єми земляних робіт по насипах і виїмках повинні бути приблизно рівними, тобто, щоб грунт із виїмки можна було використати для сусіднього насипу.

Проектна лінія наноситься на профіль червоним кольором. Вона може складатись з декількох відрізків, на кожному з яких ухил є постійним (рис. 7.1).

Проектну лінію на поперечний профіль наносять після завершення викреслювання поздовжнього профілю, оскільки для проектування поперечного профілю необхідні проектні висоти з осі лінійної споруди. Послідовність побудови поперечного профілю залежить від характеру проектної споруди. Наприклад, на рис. 7.2 показаний зразок поперечного профілю автомобільної дороги.

 

Побудова проектної лінії поперечного профілю автомобільної дороги виконується в наступній послідовності:

1) з рядка „ Проектні висоти ” поздовжнього профілю виписуємо запроектовану висоту спільної точки поздовжнього і поперечного профілю (в даному випадку спільним є -1);

2) задавшись шириною смуг руху (по 6 м) та ухилом від центру до краю дороги (-0,02) обчислюємо висоти крайніх точок дорожнього полотна;

Рис. 7.1. Поздовжній профіль

 

Рис. 7.2. Поперечний профіль

3) вздовж дорожнього полотна проектуємо канави для стічних вод – за заданими шириною та глибиною обчислюємо проектні висоти;

4) в заданому вертикальному масштабі відкладаємо обчислені проектні висоти від умовного горизонту та сполучаємо їх ламаною лінією.

 

7.2. В рядку „Ухили\Відстані” поздовжнього профілю необхідно позначити кожен відрізок з однаковим ухилом та підписати значення ухилу та відстані для нього (рис. 7.1). Причому похила лінія в цьому рядку повинна передавати характер запроектованої споруди – підйом чи спуск. Проектні висоти початкової і кінцевої точок кожної прямої ділянки та її довжину визначають графічно за масштабом профілю. Після цього обчислюють ухили кожного проектного відрізка за формулою:

 

, (7.1)

 

де H_K, H_П – висоти відповідно кінцевої та початкової точок відрізка, визначені графічно за профілем;

d – віддаль між цими точками.

7.3. Визначені графічно висоти початкової і кінцевої точок кожної прямої ділянки записуються в рядку „Проектні висоти”. В інших точках споруди проектні висоти обчислюють за формулою:

 

, (7.2)

 

де Н_о – проектна висота початкової точки прямого відрізка;

і – ухил даного відрізка;

d – віддаль від початкової точки відрізка до точки висота якої визначається.

Тобто, проектна висота будь-якої точки дорівнює висоті початкової точки проектного відрізка плюс добуток ухилу на горизонтальне прокладання між початковою точкою і точкою висота якої визначається.

Після цього обчислюють робочі висоти h_і, як різницю між проектними Н_пр і фактичними Н_ф висотами:

 

. (7.3)

 

Робочі висоти показують висоту насипу або глибину виїмки в обчислених точках профілю. При насипі їх виписують на профілі вище (зі знаком плюс), а при виїмках – нижче проектної лінії (зі знаком мінус) червоним кольором.

Точка О утворена перетином проектної лінії СD з лінією АВ фізичної поверхні землі, називається точкою нульових робіт (рис. 7.3). Тобто це точка в якій грунт не потрібно ні знімати, ні насипати.

 

Рис. 7.3. Визначення відстані до точки нульових робіт

 

Віддаль Х від пікету до точки нульових робіт визначають на основі подібності трикутників. Для цього складають відношення:

 

, (7.4)

 

звідки:

 

, (7.5)

 

де ê h₁ ê і ê h₂ ê– робочі висоти, взяті за модулем, в точках, відповідно А та В;

S – віддаль між точками А та В.

Висоти точок нульових робіт Н обчислюють з врахуванням віддалі Х за формулою (7.2).

Всі елементи, що стосуються точок нульових робіт показують на профілі синім кольором.

 

7.4. В рядку „Прямі і криві ” відкладають в масштабі початок і кінець кривих та викреслюють умовний план споруди у вигляді прямих і кривих товщиною 0,7-0,8 мм. Криві позначають дугами, які повернуті догори, або до низу, в залежності від того, в який бік повертає траса. Дуга зверху вказує на поворот праворуч, а знизу – ліворуч. Початок і кінець кожної кривої відмічають перпендикуляром. З лівого боку вздовж перпендикуляра підписують відстань до найближчого меншого пікету, з правого боку – відстань до найближчого більшого пікету. Біля кожної дуги виписують числове значення основних елементів кривої: q, R, T, K, Б і Д. На кожному прямому відрізку траси вказують румб (зверху) та довжину (знизу).

Профіль оформлюють в туші. При цьому всі проектні елементи показують червоним кольором (рядки „Ухили\Відстані”, „Проектні висоти”, „Прямі і криві ” та вісь споруди в рядку „План траси ”).

 

Приклади типових завдань:

Завдання 1.

Завершити побудову поздовжнього і поперечного профілів.

Розв’язок:

Нанести на поздовжній профіль проектну лінію. Заповнити графи „Ухили/Відстані”, „Проектні висоти”, „Прямі та криві”. Нанести на поперечний профіль проектну лінію та заповнити графу „Проектні висоти”.

 

Контрольні запитання:

1. Нанесення проектної лінії на профіль. Визначення проектного ухилу.

2. Обчислення проектних висот точок профілю.

3. Розрахунок робочих висот. Точки нульових робіт.

4. Прив’язування точок нульових робіт до найближчих пікетів або плюсових точок. Визначення їх висот.

Лабораторна робота 8. (2 год)

Геометричне нівелювання

8.1. Приведення нівеліра в робоче положення.

8.2. Технічне нівелювання зв’язуючих і проміжних точок.

8.3. Обчислення перевищень і висот точок.

Прилади і обладнання: нівелір Н-3, штатив, комплект рейок.

 

8.1. Для визначення висот точок місцевості необхідно виконати комплекс геодезичних вимірювань, який називають нівелюванням. В процесі нівелювання визначають перевищення одних точок земної поверхні над іншими, а потім за відомими висотами вихідних точок і відомими перевищеннями між точками визначають висотне положення інших точок над прийнятою рівневою поверхнею.

В залежності від приладів, які застосовують для нівелювання, його поділяють на геометричне – нівелювання горизонтальним променем візування за допомогою нівеліра; тригонометричне – нівелювання похилим променем візування за допомогою теодоліта; гідростатичне – виконується за принципом, що рідина в сполучених посудинах завжди знаходиться на однаковому рівні; барометричне – при якому перевищення між точками визначають за різницею атмосферного тиску в точках; механічне – виконується за допомогою приладів, які автоматично записують профіль місцевості.

Відомі такі способи геометричного нівелювання: нівелювання із середини та нівелювання вперед (рис. 8.1). При нівелюванні із середини в точках 1 і 2 встановлюють нівелірні рейки, а посередині між точками – нівелір. Коли нівелювання виконують в напрямку від першої точки до другої, то першу точку називають задньою, а другу – передньою. При нівелюванні вперед нівелір встановлюється або біля однієї з точок або на одній з точок. При прокладанні нівелірних ходів більш поширеним є нівелювання зсередини, оскільки в ньому компенсується похибка за невиконання головної умови нівеліра.

 

Рис. 8.1. Способи геометричного нівелювання:

а) нівелювання зсередини; б) нівелювання вперед

 

Для визначення висот точок 1 та 2 нівелюванням зсередини (рис. 8.1, а) необхідно:

1) встановити нівелір посередині між точками 1 та 2;

2) на точках 1 та 2 встановити нівелірні рейки;

3) привести нівелір в робоче положення:

· бульбашку круглого рівня необхідно вивести в нуль-пункт за допомогою піднімальних гвинтів;

· навести зорову трубу на задню рейку і добитися чіткого зображення поділок на рейці (за допомогою кремальєри) та сітки ниток (за допомогою окуляра);

· привести бульбашку циліндричного рівня в нуль-пункт при допомозі елеваційного гвинта;

4) зняти відліки за рейками.

Детальніше послідовність приведення нівеліра в робоче положення та знімання відліків описана в питанні 2 лабораторної роботи 5.

 

8.2. Геометричне нівелювання за точністю поділяють на нівелювання I, II, III, IV класів і технічне нівелювання. Технічне нівелювання застосовується для визначення висот точок знімального обґрунтування при виконанні топографічних знімань, виконанні трасування лінійних споруд а також при вирішенні різних задач в процесі будівництва і експлуатації інженерних споруд.

Хід технічного нівелювання починають з передачі висоти від репера державної геодезичної мережі на початковий пункт ходу. Таку операцію називають прив’язкою ходу до репера. В кінці хід також повинен бути прив’язаний до репера державної геодезичної мережі. Розрізняють замкнені та розімкнені нівелірні ходи (рис. 8.2). Замкнений нівелірний хід розпочинається і закінчується на одному репері. Розімкнений нівелірний хід розпочинається на одному репері, а закінчується на іншому. Репер – це пункт з відомою висотою.

 

Рис. 8.2. Схема нівелірного ходу:

а) розімкненого; б) замкненого

 

Нівелювання виконують на станціях. Станцією називають одноразове встановлення нівеліра з наступним зніманням відліків за рейками, які називають задніми, передніми і проміжними. Технічне нівелювання виконується способом із середини. Довжина візирного променя від нівеліра до рейки (плече нівелювання) не повинна перевищувати 120 м. Розбіжність перевищень, визначених за відліками з чорного та червоного боків задньої і передньої рейок допускається ±5 мм. Відліки знімають тільки з середньої нитки. Точки, які являються спільними для двох суміжних станцій і через які передають висоти на наступні точки, називають зв’язуючими, решта точок називаються проміжними.

Спостереження на станції виконують в такій послідовності:

а) встановлюють нівелір в робоче положення на визначеному місці;

б) наводять зорову трубу на задню рейку і знімають відлік з чорного боку рейки;

в) наводять зорову трубу на передню рейку і знімають відліки з чорного та червоного боків рейки;

г) наводять зорову трубу на задню рейку і знімають відлік з червоного боку рейки;

д) якщо на станції є проміжні точки, то задню рейку послідовно встановлюють на ці точки і знімають відліки лише з чорного боку.

Така послідовність знімання відліків дозволяє контролювати стійкість штатива на станції. Перед зніманням відліків необхідно щоразу приводити кінці бульбашки циліндричного рівня в контакт.

Всі результати спостережень записують у журналі технічного нівелювання (табл.8.1) і відразу на станції для контролю правильності знімання відліків обчислюють перевищення та п’ятки. Схема нівелірного ходу до табл. 8.1 показана на рис. 8.3.

 

Таблиця 8.1

Журнал технічного нівелювання

Нівелір Н-3 №4675

№№ ст	№№ точок нівелю-вання	Відліки з рейок	Переви-щення, мм	Середнє переви-щення, мм	Горизонт приладу, м	Висоти точок, м
задня	передня	про-міжна
	Рп 1	1647(1)						166,159
		6430(4)			-456 (7)	+2
		4783(5)	2103(2)			-455 (9)		165,706
			6884(3)		-454 (8)	-453
			4781(6)
								165,706
					+211	+1
						+212		165,919
					+213	+213
							167,773	165,919
					+237	+2
						+238		165,925
	Рп 1					+240		166,159
					+240
Посторін- ковий контроль	24122(Sз) 24131( Sп ) -9 (S2h) -4,5	24131(Sп)		-9 (S2h)	Shвим =-5 Shтеор =0 fh =-5 fh доп =±35

Позначеннями (1)-(9) показана послідовність запису відліків та обчислень.

Рис. 8.3. Схема нівелірного ходу до табл. 8.1

 

8.3. Записавши в журналі відліки (1), (2), (3), (4), обчислюють („ п’ятки ”) (5) і (6), для чого від відліку з червоного боку рейки віднімають відлік з чорного боку цієї ж рейки:

 

(5)=(4)-(1) і (6)=(3)-(2). (8.1)

 

Значення „п’ятки” повинне залишатись постійним і коливатись в межах до 5 мм, що контролює правильність зняття відліків з рейок.

Значення перевищень h між зв’язуючими точками обчислюють як різницю відліків за задньою і передньою рейками з чорних і червоних боків, тобто:

 

(7)=(1)-(2) і (8)=(4)-(3). (8.2)

 

Якщо розбіжність між перевищеннями не перевищує ±5 мм, то обчислюють їх середнє значення, яке заокруглюють до цілого числа міліметрів (9). Якщо значення перевищень або п’яток відрізняються більше як на ±5 мм, то всі записи в журналі закреслюють, а вимірювання повторюють. На наступній станції вимірювання, записи і їх контроль виконують в такій самій послідовності.

Після цього виконують посторінковий контроль та врівноважування нівелірного ходу як описано в питанні 1 лабораторної роботи 6.

 

Приклади типових завдань:

Завдання 1.

Виконати технічне нівелювання заданого замкненого полігону.

Розв’язок:

Встановити нівелір посередині між першою і другою заданими точками та привести його в робоче положення. Встановити вертикально рейку на задню точку і навести на неї зорову трубу. Зняти відлік з чорного боку рейки за вище наведеною методикою. Отриманий відлік записати в журнал у графу „задня” в позицію (1). Встановити рейку на передню точку і зняти відліки з чорного та червоного боків рейки, записуючи їх в журнал у графу „передня” в позиції (2) та (3). Зняти відлік з червоного боку задньої рейки і записати в журналі – (4). Якщо на станції є проміжні точки, то встановлюють на них рейки і також знімають відліки з чорного боку та записують в журнал у графу „проміжна”. Виконати обчислення на станції та контроль вимірювань за розбіжностями „п’яток” і перевищень. В такій самій послідовності виконати нівелювання на інших станціях.

 

Завдання 2.

Виконати камеральну обробку журналу технічного нівелювання.

Розв’язок:

Обчислити посторінковий контроль в журналі нівелювання та виконати зрівноважування нівелірного ходу в послідовності, описаній в питанні 1 лабораторної роботи 6.

 

Контрольні запитання:

1. Способи геометричного нівелювання.

2. Геометричне нівелювання. Послідовність роботи на станції.

3. Обробка журналу технічного нівелювання.

4. Обчислення висот зв’язуючих і проміжних точок.

Лабораторна робота 9. (2 год)