Реферат: Работа с геодезическими приборами
Содержание
Введение… 2
Работа с геодезическимиприборами… 8
Поверка нивелира… 8
Поверка теодолита… 9
Введение
Инженерная геодезия рассматривает методы геодезическихработ, выполняемых:
– при изысканиях, проектировании,строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений – промышленных,сельскохозяйственных, транспортных, гидротехнических, городских и подземных;
– при установке и монтаже специальногооборудования;
– с целью разведки, использования иэксплуатации природных богатств территории страны и ее недр.
Несколько подробнее задачи инженерной геодезии заключаютсяв следующем:
1) получение геодезических материалов,необходимых для составления проекта работ по строительству сооружения, путемвыполнения полевых геодезических измерений и вычислительно-графических работ;
2) определение на местности положенияосновных осей и границ сооружений и других характерных точек их в соответствиис проектами строительства;
3) обеспечение геометрических форм иразмеров элементов сооружения на местности в соответствии с его проектом впроцессе строительства;
4) обеспечение геометрических условийустановки и наладки специального оборудования;
5) установление отклонений сооруженногообъекта от его проекта («исполнительные съемки»);
6) изучение деформаций основания и теласооружения, происходящих под действием различных нагрузок, под влиянием внешнихфакторов и деятельности человека;
7) определение расположения на поверхностиЗемли (или в ее недрах) отдельных объектов, элементов и характеристик,представляющих интерес для данного вида или отрасли народного хозяйства.
Инженерно-геодезические работы, имеющие прикладноезначение, являются наиболее обширными. Инженерная геодезия использует методывысшей геодезии, топографии и фотограмметрии, а в отдельных случаях и своиприемы и средства.
Все задачи геодезии решаются на основе результатовспециальных измерений, называемых геодезическими. Их выполняют при помощиспециальных геодезических приборов и инструментов, таких как: нивелир, теодолит,нивелирная рейка и др.
В геодезии углами, определяющими направление, являютсяазимуты, дирекционные углы и румбы.
Топографический план – уменьшенное и подобное изображениегоризонтальных проекций контуров и форм рельефа местности на бумаге без учетасферичности земли. Предметы и контуры изображают при помощи условныхтопографических знаков, а рельеф местности при помощи горизонталей.
В течение двух семестров мы изучали курс «Инженернаягеодезия». Наша работа за это время состояла из двух этапов: составлениетопографического плана (1‑й семестр) и построение продольного профилятрассы (2‑й семестр). Так же мы научились пользоваться такимигеодезическими приборами, как теодолит, нивелир, полярный планиметр.
Итог 1‑го семестра – топографический план. Прежде чемего составить, мы заполнили «Полевой журнал топографо-геодезических работ научастке поймы р. Щара». В этот журнал мы записали координаты и высотыгеодезических пунктов и дирекционные углы. Вычислили и записали в полевойжурнал координаты вспомогательных геодезических пунктов (станций Т1, Т2, Т3,Т4, тВ1).
Далее мы нашли высоты данных точек. Затем мы провелитахеометрическую съемку: становились в т1, ориентировались на Т2, потомстановились в Т2 ориентировались на Т3 и т.д. По всей местности были расставленынивелирные рейки. По ним снимают отсчет (в нашем случае со станций 1, 2, 3, 4).Так находят высоты всех этих точек. Координаты для них будут полярными.
Все эти измерения наносят на бумагу. Точки с одинаковымиотметками соединяют плавными линиями, которые называются горизонталями. Затемнаносят объекты (ферма, водонапорная башня, жилые и нежилые постройки). Врезультате мы получили топографический план.
Кроме построения топографического плана мы также решалинекоторые задачи:
1. определили площадь водохранилищапланиметром. Сначала мы определили цену деления планиметра. Для этого мыизмерили планиметром известную нам площадь S 3 раза и сняли показанияпланиметра Δm. Затем вычислили Δmср и нашли цену деления планиметра:/>. Потом обмерилинеизвестную площадь и, зная цену деления планиметра, нашли требуемую площадь.
2. Расчет геодезических элементов длявыноса оси сооружения в натуру.
3. В данной задаче мы к известным(закрепленным на местности) точкам привязывали ось будущего сооружения, т.е.две его точки (А, В). Мы вычислили дирекционные углы, истинные углы ирасстояния до точек для привязки (см. план).
Результат работы во втором семестре – продольный профиль трассы.
В начале на карте мелкого масштаба мы выполнили камеральноетрассирование дороги, т.е. наметили в первом приближении наиболеецелесообразное ее направление. В процессе полевого трассирования утвержденныйвариант трассы переносится на местность по известным координатам вершин угловповорота или по данным их привязки к местным предметам.
По трассе прокладывается теодолитный ход. Вдоль трассыразбивают пикетаж, для чего от ее начального пункта, называемого нулевымпикетом, последовательно откладывают отрезки по 100 метров. концы каждого изних закрепляют деревянными кольями – пикетами, сокращенно обозначаемыми ПК0,ПК1… при таком счете номер пикета указывает расстояние в сотнях метров,пройденных от начала трассы.
Кроме того, кольями обозначаются точки, в которых меняетсяуклон местности, а также места пересечения трассы дорогами, реками, подземнымии надземными коммуникациями.
Для обеспечения плавного движения транспорта в местахповорота трассы ее смежные прямые участки сопрягаются кривыми, чаще всего дугамиокружностей некоторого радиуса. (R1=200 м. R2=150 м.)
Одновременно с разбивкой пикетажа и кривых ведется съемкаситуации прилегающей к трассе местности в полосе шириной по 100 м. скаждой стороны трассы. Результаты съемки заносят в пикетажный журнал, в которомтрасса изображена условно в выпрямленном виде, а углы поворотов показываютсястрелками. На завершающем этапе изысканий проводится техническое нивелированиетрассы в прямом и обратном направлениях. В прямом ходе нивелируются пикеты,плюсовые точки, главные точки кривой и поперечники, в обратном ходе толькопикеты.
В нашем задании трасса имела несколько поворотов, т.е.несколько круговых кривых. Чтобы разбить круговую кривую, достаточно определитьна местности положения ее трех главных точек: начало кривой А (НК), серединыкривой В (СК), конца кривой С (КК).
Для этого от вершины угла поворота В нужно отложить отрезкиВА=ВС=Т, а вдоль биссектрисы угла θ отрезок ВВ’. Эти отрезкиобозначаются соответственно Т и Б и называются тангенсом и биссектрисой кривой.Кроме того необходимо знать длину кривой К и величину домера, т.е. разностьмежду тангенсами и длиной кривой.
/> <td/> />Все эти элементы могут быть найдены по измеренномууглу поворота θ и заданному проектному радиусу R.
/>
На практике значения элементов кривой берутся изспециальных таблиц по известным θ и R.
Установление положения автодороги в продольном профиле поотношению к поверхности земли (положение проектной линии) производится привыполнении ряда технических условий, главным из которых является соблюдениепредельного продольного уклона.
Требованию обеспечить устойчивость земляного полотна,удобства поверхностного водоотвода и защиты дороги от снежных и песчаныхнаносов лучше всего отвечает расположение дороги в насыпи. Однако, как в нашемслучае для уменьшения продольных уклонов дорогу проектируют по секущей, срезаявозвышенные места рельефа. В этом случае проектная линия наносится под условиемнулевого баланса земляных работ, т.е. примерной компенсации объемов насыпей ивыемок.
Положение дороги в профиле определяется также рядом точек,строго фиксированных по высоте: начало и конец трассы, ее пересечение в одномуровне с существующими железными и автомобильными дорогами и т.д.
От этих точек, называемых контрольными, и начинаютнанесение проектной линии на профиль.
Зная отметку контрольной точки Н1, находятпроектную отметку Н2 последующей точки (красную отметку):
Н2=Н1+h=H1+id
Где h – превышения между точками
i –проектное значение уклона
d – расстояниемежду точками.
Разности между проектными отметками и отметками земли пооси дороги (черными отметками) называются рабочими отметками. Положительнаярабочая отметка выражает высоту насыпи, отрицательная – глубину выемки.
Работа с геодезическими приборами Поверка нивелира
Целью поверок и юстировок является выявление отклонений отидеальной геометрической схемы нивелиров, вызванных нарушением правильноговзаимного расположения их частей и осей. Поверки и, если это необходимо, то июстировки следует проводить систематически.
После поверок и юстировок нивелиров с цилиндрическимиуровнями должно быть соблюдено главное геометрическое условие: визирная ось иось цилиндрического уровня должны быть параллельны. Если это условие выполнено,то после приведения пузырька цилиндрического уровня в нульпункт визирная осьзаймет горизонтальное положение.
На занятиях по инженерной геодезии мы проводили проверкуглавного геометрического условия путем двойного нивелирования одной и той желинии с разных концов. Нивелир устанавливают между двумя точками А и В,расстояние между ними и нивелиром должно быть около 50 м. затем снимаютпоказания с реек, установленных в точках А и В, находят превышение одной точкинад другой. После этого перемещают нивелир в другую точку и снова определяютпревышение. Если разность между превышениями точек А и В более 4 мм.значит прибор нуждается в юстировке.
В нашем случае, при первом измерении мы получили превышениеточки В над точкой А – 178 мм, а во втором – 162 мм.
Найдем ошибку: Х=(178–162)/2=8 мм, допустимая ошибка 4 мм,следовательно, прибор нуждается в юстировке.
С
А
170
1124
1620
1105
-927
2051
/>2670
В
После этого мы нивелировали треугольник. Видеальном случае hAB=hBC+hCA но так как имеется ошибка прибора это условие невыполняется.Поверка теодолита
Основные геометрическиеусловия, которые должны быть соблюдены в теодолите, вытекают из принципиальнойсхемы измерения горизонтального угла и заключаются в следующем:
1) вертикальная осьинструмента должна быть отвесна;
2) плоскость лимба должнабыть горизонтальна;
3) визирная плоскостьдолжна быть вертикальна.
Для соблюдения этихусловий выполняются следующие поверки теодолита.
1. Ось цилиндрическогоуровня при алидаде горизонтального круга должна быть перпендикулярна к основнойоси инструмента.
Положим, что осьцилиндрического уровня ии' неперпендикулярна к основной оси инструмента zz1 (рис. 1).
Повернем алидаду на 180°вокруг оси zz1; тогда ось уровня займет положение и1и´1,т.е. отклонится от правильного положения и2и´2 натот же угол, но в противоположную сторону. Изменение наклона оси уровня, котороеможет быть выражено разностью отсчетов по уровню при двух его положениях, дастудвоенное значение угла между правильным положением уровня и2и´2и неправильным ии' (или u1u´1,). Следовательно, дляустранения рассматриваемой неперпендикулярности ось уровня относительно оси zz1 следует изменить(наклонить) на половину угла, соответствующего упомянутой разности отсчетов поуровню.
/>
Рисунок 1
/>
Рисунок 2
Практически поступаюттак: ставят уровень параллельно двум подъемным винтам и посредством их пузырекприводят на середину ампулы.
Вращают алидаду (призакрепленном лимбе), а вместе с ней и поверяемый уровень на 180°; пузырекуровня должен оставаться в центре ампулы. Если он отойдет от середины, тоположение оси уровня следует исправить. Для этого исправительными винтамиуровня перемещают пузырек на половину дуги отклонения его от середины ампулы.На вторую половину дуги отклонения пузырек уровня перемещают при помощиподъемных винтов, по направлению которых он стоит. Эти действия повторяют дотех пор, пока не будет выполнено поверяемое условие.
В отвесное положениеосновную ось теодолита приводят следующим образом. Устанавливают уровень понаправлению двух подъемных винтов, и пузырек приводят на середину трубки.Алидаду поворачивают на 90°, и пузырек снова приводят на середину третьимподъемным винтом. Такие действия повторяют до тех пор, пока пузырек будет уходитьот середины не более чем на одно деление.
2. Визирная ось трубыдолжна быть перпендикулярна к горизонтальной оси вращения трубы.
Угол отклонения визирнойоси трубы от перпендикуляра к горизонтальной оси ее вращения называетсяколлимационной погрешностью с трубы (рис. 2).
Для проверки данногоусловия выбирают удаленную, находящуюся на горизонте ясно видимую точку М.визируют на нее, например, при положении К.П и делают отсчет по лимбу R. Затем переводят трубучерез зенит, визируют на точку М при положении К.Л и снова берут отсчетпо лимбу L. При отсутствии коллимационной погрешности
/> (1)
Если коллимационнаяпогрешность имеет место (см. рис. 2), то при первом наведении трубы (КП)визирная ось займет положение vv', а правильный N отсчет по лимбу будет
/> (2)
При втором наведении (КЛ)визирная ось займет положение v1v1', а правильный отсчет полимбу составит
/> (3)
Сравнивая (2) и (3),видим, что коллимационная погрешность влияет на отсчеты по лимбу с разнымизнаками, следовательно,
/> (4)
т.е. среднее из отсчетовсвободно от влияния коллимационной погрешности.
Для определенияколлимационной погрешности вычтем (2) из (3)
/> (5)
и получим:
/> (6)
Для исключения влиянияколлимационной погрешности устанавливают на лимбе средний отсчет N.Центр сетки нитей при этом сойдет с точки М. Действуя исправительнымивинтами сетки, передвигают ее до совмещения центра сетки нитей с изображениемточки М. Эта поверка повторяется несколько раз, до тех пор покаколлимационная погрешность не будет превышать двойной точности инструмента.
3. Горизонтальная осьвращения трубы должна быть перпендикулярна к вертикальной оси инструмента.
Установив теодолит в 30–40 мот стены какого-либо здания и приведя лимб в горизонтальное положение, центрсетки нитей наводят на некоторую высоко расположенную точку Л стены(рис. 3). При закрепленной алидаде наклоняют трубу до примерногоризонтального положения ее визирной оси и отмечают карандашом на стене точку a1, в которую проектируетсяцентр сетки нитей. Переводят трубу через зенит, открепляют алидаду и при второмположении трубы снова наводят центр сетки нитей на точку А и далееаналогично намечают точку a2. При совпадении точек a1 и a2 условие выполнено. Впротивном случае ось вращения трубы неперпендикулярна к основной осиинструмента. Эта погрешность вызывается неравенством подставок, на которыхрасполагается труба. Среднее из отсчетов по лимбу, взятых после наведения наточку А при двух положениях трубы (КП и КЛ), свободно от влияния даннойпогрешности. В современных конструкциях инструментов подставки трубы не имеютисправительных винтов, поэтому погрешность может быть устранена только взаводских условиях или в мастерской. При наличии исправительных винтов приподставках погрешность устраняется с помощью этих винтов.
/>
4. Одна из нитей сеткидолжна быть горизонтальна, другая вертикальна.
После выполненияописанных выше поверок и юстировки наводят центр сетки нитей на какую-нибудьточку и медленно поворачивают алидаду вокруг ее оси вращения, наблюдая заположением точки. Если при перемещении алидады изображение точки не будетсходить с горизонтальной нити, то условие выполнено. В противном случаепроизводится исправление положения сетки нитей путем ее поворота. После выполненияэтой поверки необходимо повторить поверку перпендикулярности визирной оси кгоризонтальной оси вращения трубы.