614
.pdf
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Г.В. ПОПОВ
МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТЫ ПРИ ТРАССИРОВАНИИ ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Рекомендовано учебно-методическим объединением в качестве учебного пособия
для студентов вузов железнодорожного транспорта
Новосибирск 2010
УДК 528(075.8) П581
П о п о в Г.В. Моделирование и расчеты при трассировании линейных сооружений: Учеб. пособие по инженерной геодезии для студентов строительных специальностей транспортных вузов. — Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2010. — 92 с.
ISBN 5-93461-424-X
Излагаются требования к выполнению геодезических работ на макете местности в лаборатории и практических заданий. Дана методика их выполнения, рекомендации по применению калькуляторов при решении инженерно-гео- дезических задач. Приведены необходимые сведения по использованию программного обеспечения для построения плана макета местности, расчетные формулы планово-высотного обоснования, железнодорожных кривых, насыпей и выемок. Предложены варианты практических заданий для закрепления теоретических вопросов.
Учебное пособие предназначено для студентов I курса строительных специальностей транспортных вузов.
Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия.
О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р канд. техн. наук, доц. В.Г. Чижиков
Р е ц е н з е н т ы:
кафедра «Кадастра» СГГА (завкафедрой канд. техн. наук, проф. Е.И. Аврунев и канд. техн. наук, доц. кафедры «Геодезия» СГГА
В.Ф. Ловягин)
канд. техн. наук, доц. кафедры «Инженерная геодезия» НГАСУ
Ю.С. Обидин
канд. техн. наук, проф. кафедры «Изыскания, проектирование и постройка железных и автомобильных дорог» СГУПСа В.С. Матвиенко
главный инженер А.Б. Басин и начальник отдела инженерных изысканий А.И. Шебанов (СИБГИПРОТРАНСПУТЬ, филиал ОАО «РОСЖЕЛДОРПРОЕКТ»)
ISBN 5-93461-424-X |
© Попов Г.В., 2010 |
|
© Сибирский государственный университет |
|
путей сообщения, 2010 |
Введение
Проектирование линейных сооружений в виде наземных и подземных коммуникаций: железнодорожных и автомобильных трасс, водоводов, линий электропередач и других, — производится после составления плана или карты.
Топографический план местности служит для проектирования
ивыноса сооружения в натуру, для составления проектов реконструкции сооружения, закрепления и привязки сооружений к пунктам геодезической основы и другим целям.
При трассировании линейных сооружений местоположение трассы определяется относительно пунктов опорной геодезической сети, созданной в виде постоянной или временной плановой
ивысотной систем, которые прокладываются от государственной геодезической сети.
Вучебном пособии даны рекомендации по изучению некоторых видов геодезических работ с использованием масштабных моделей местности. Например, трассирования линейных сооружений в лабораторных условиях при наличии физической поверхности. Имеющийся на кафедре в лаборатории «Моделирование инструментальных съемок» макет местности позволяет построить топографический план с помощью компьютера, в памяти которого цифровые данные о рельефе и ситуации местности представляются в виде координат X, Y и H. Макет — это модель, дающая наглядное представление о физической поверхности в уменьшенном виде. Модель, как воспроизведение рельефа в уменьшенном виде, даёт возможность моделировать процессы выполнения инженерно-геодезических изысканий в лабораторных условиях.
Система точек с координатами, образуя цифровую модель местности, позволяет рассчитать и построить чертежи инженерных сооружений, которые выводятся на электронные носители (плоттеры, принтеры, оптические диски и накопители).
Применение в обучении физической модели местности и учебно-методических стендов обусловлено наглядным представлением многих видов геодезических работ при проложении железнодорожных и автомобильных трасс. Наглядное освоение процесса линейных измерений, нивелирования трассы, нивелирования поверхности, разбивки поперечников и решения других задач на модели местности значительно повысит эффективность усвоения материала студентами, что приведёт к быстрой адаптации обучающихся как во время выполнения заданий в лабораторных условиях, так и во время прохождения летней геодезической практики.
Для закрепления теоретического материала, прежде чем перейти к проектированию линейного сооружения, студенты должны выполнить лабораторное задание, включающее следующие виды работ:
Часть 1. Вычисление координат вершин теодолитного хода и построение планового обоснования.
Часть 2. Обработка материалов технического нивелирования линейных сооружений. Составление профилей трассы.
Часть 3. Составление плана трассы. Обработка журнала теодолитной и тахеометрической съемок.
Бланк для практических работ выдается преподавателем (см. прил. Д).
1. ПРОЛОЖЕНИЕ трассы на макете МЕСТНОСТИ. Методика обработки результатов измерений планового съемочного обоснования
(ЧАСТЬ 1)
При выносе продольных осей линейных сооружений с проекта в натуру выполняется комплекс геодезических работ: закрепление вершин трассы на местности, измерение правых по ходу
горизонтальных углов, горизонтальных проложений, превышений и ведение пикетажной книжки.
Начало трассы (ПК0), вершины углов поворота и конец трассы необходимо привязать к близко расположенным четким контурам или к опорным пунктам одним из способов: способом полярных координат, прямой угловой засечкой, линейной засечкой и др.
Полевые работы предусматривают измерение горизонтальных углов одним полным приемом теодолитом 2Т30П либо 4Т30П с ошибкой не более ±1´ [1]. При измерении расстояний используют либо рулетку, либо электронный тахеометр 3Та5. Относительная ошибка измерений в благоприятных условиях не менее 1: 2000, в трудных условиях — 1: 800 [4].
Длина теодолитного хода зависит от масштаба съемки и условий местности, а также от степени застроенности территории, по которой прокладывается ход [4].
В камеральных условиях по данным полевых измерений вычисляется ведомость координат, вычерчивается графическое отображение профилей и плана трассы, составляется пояснительная записка.
Процесс выполнения геодезических работ предварительно изучается на макете местности.
1.1. Описание устройства учебного макета местности
Использование учебного макета для моделирования съемок в лаборатории способствует приобретению навыков освоения полевых инженерно-геодезических работ. На макете размером 9190 1020 мм (рис. 1.1) изображены пересеченная местность, водоемы, группы деревьев и кустарники.
На модели местности в характерных точках горизонтально закреплены металлические основы диаметром 25 мм (рис. 1.2) для установки на них миниприборов: учебного лазерного теодолита, нивелира и односторонних реек с миллиметровыми делениями. Перечисленные приборы имеют магнитные основы, позволяющие устанавливать их в строго вертикальное положение.
Постоянные точки или реперы пронумерованы. Реперная система закрепленных и пронивелированных точек представляет опорную геодезическую сеть учебного макета. При наличии в лаборатории нескольких экземпляров миниприборов учебную группу для работы на макете разбивают на бригады из трех человек. Размеры макета местности позволяют заниматься трасси-
рованием линейных сооружений на его поверхности в различных направлениях одновременно нескольким бригадам.
Рис. 1.1. Фрагмент макета местности
1.2. Вычисление координат вершин разомкнутого теодолитного хода
и построение планового обоснования
Решение геодезических задач связано с выполнением полевых измерений, соблюдением требований к точности их выполнения и обработкой результатов.
1.2.1. Исходные данные
Для задания оси железной дороги на местности проложен разомкнутый теодолитный ход между полигонометрическими пунктами пп. 41 и пп. 43 (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схема разомкнутого теодолитного хода
Студентами выбираются данные полевых измерений по разомкнутому теодолитному ходу, представляющие средние значения:
—правых по ходу горизонтальных углов, измеренных одним полным приемом;
—длины сторон между вершинами углов (см. прил. А).
1.2.2. Обработка материалов полевых измерений в разомкнутом теодолитном ходе
Перед уравниванием теодолитного хода необходимо привести измеренные линии к горизонту.
Координаты вершин разомкнутого теодолитного хода (см. рис. 1.3) вычисляются в специальной ведомости в следующем порядке:
а) выписывают измеренные горизонтальные углы в теодолитном ходе из журнала и уравнивают их, определяя невязки ƒ
и ƒ доп;
б) по исправленным горизонтальным углам и исходным дирекционным вычисляют дирекционные углы сторон хода;
в) вычисляют приращения координат, подсчитывают абсолютные невязки ƒх и ƒу хода, находят относительную линейную невязку;
г) распределяют невязки, вводя поправки с обратным знаком в приращения координат, и вычисляют исправленные приращения;
д) вычисляют координаты точек теодолитного хода последовательным алгебраическим сложением;
е) вычерчивают план теодолитного хода.
1.2.2.1.Уравнивание горизонтальных углов хода
Вгр. 1 ведомости (табл. 1.1) выписывают номера вершин хода, начиная с «твердых» пунктов — пп. 40, пп. 41 и т.д. и заканчивают конечными «твердыми» пунктами — пп. 43 и пп. 44. В гр. 2 и 6 записывают средние значения измеренных углов и горизонтальных проложений длин сторон соответственно, взятые из прил. А.
Контролем измерения и вычисления горизонтальных углов является угловая невязка f , которую определяют по формуле