МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Сочинский филиал МАДИ (ГТУ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

для выполнения контрольных работ

по дисциплине «Инженерная геодезия» студентам – заочникам специальностей

270205 «Автомобильные дороги и аэродромы»

270201 «Мосты и транспортные тоннели»

Сочи 2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 3

Контрольная работа № 1. Составление топографического плана строительной площадки 4

1.1. Камеральные работы при теодолитной съемке. 7

1.2. Обработка журнала тахеометрической съемки. 12

1.3. Построение плана топографической съемки. 13

Контрольная работа № 2. Камеральная обработка результатов изысканий трассы линейного сооружения 15

2.1. Обработка материалов технического нивелирования трассы

автодороги. 18

2.2. Составление продольного и поперечного профилей. 21

Приложения 24

1.Образец оформления продольного профиля автодороги.

2.Пикетажный журнал.

Литература 26

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания и задания для выполнения контрольных работ по дисциплине «Инженерная геодезия» предназначены для студентов – заочников специальностей 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» 270201 «Мосты и транспортные тоннели».

Студенты, пользуясь методическими указаниями, рекомендуемой литературой, должны самостоятельно изучить следующие разделы: общие сведения по геодезии; геодезические съёмки (теодолитная, тахеометрическая съёмки, геометрическое нивелирование).

Методические указания состоят из двух заданий:

1. Составление топографического плана строительной площадки.

2. Камеральная обработка результатов изысканий трассы линейного сооружения.

При оформлении контрольной работы в нее вкладываются выполненные расчеты и чертежи. По возможности расчеты следует приводить в табличной форме. Чертежи и схемы оформляются в туши. Вся документация должна соответствовать требованиям действующих условных знаков и инструкций. Контрольную работу следует оформлять на листах писчей бумаги формата А4. Все записи делаются на одной стороне листа.

Контрольная работа № 1

СОСТАВЛЕНИЕ ТОПОГРАФИЧЕСКОГО ПЛАНА

СТРОИТЕЛЬНОЙ ПЛОЩАДКИ

Целью расчетно-графической работы является обучение студентов процессам обработки журналов полевых измерений, вычисления плановых координат и высот точек и составления планов топографической съемки.

Задание

По данным полевых измерений составить и вычертить топографический план участка в масштабе 1:1000 с высотой сечения рельефа 1м.

Исходные данные

1.Для съемки участка на местности проложен высотно-теодолитный ход (рис.1.1), измерены длины сторон, горизонтальные углы и измерены превышения. Результаты измерений горизонтальных углов, превышений и линий (табл.1.1) являются общими для всех вариантов.

Рис.1.1. Схема теодолитного хода

2. Координаты пункта полигонометрии № 77 для всех вариантов

Х = 2751, 15 м

У = 4125, 98 м

Дирекционный угол α0 = αл 77-1 берется в соответствии с шифром и фамилией студента: число градусов равно двузначному числу, состоящему из двух последних цифр шифра, число минут равно количеству букв в фамилии студента.

Пример: Петров ПГС – 300218 α0 = 18º 06'

Соловьева ПГС – 399286 α0 = 86º 09'

Отметка пункта полигонометрии № 77 принимается равной 100,00 м + две последние цифры шифра.

Пример: Петров ПГС – 399218 Н77 = 100,00 + 18,00 = 118,00

Таблица 1.1

Результаты измерений горизонтальных углов, превышений и длин сторон.

№ точек

горизонтальные углы β0

длины сторон

d, м

превышения,

Н, м

 

1

2

3

4

 

п. 77

76º 25'

125,04

-3,52

I

95º 05'

130,65

+0,20

II

74º 02'

112,12

-0,07

III

114º 30'

112,25

+3,35

п. 77

 

При съемке участка были составлены абрисы теодолитной (рис.1.2) и тахеометрической (рис.1.3) съемок.

Рис.1.2. Абрис теодолитной съемки

Рис.1.3. Абрис тахеометрической съемки

Последовательность выполнения работы.

1. 1. Камеральные работы при теодолитной съемке.

Обработка угловых измерений и вычисление дирекционных углов сторон.

Если в замкнутом теодолитном ходе (полигоне) из n вершин измерены все внутренние углы (рис. 14, а), то сумма измеренных углов будет

В то же время теоретическая сумма углов, определенная по известной формуле геометрии, должна быть равна

Разность суммы измеренных углов и теоретической суммы углов полигона называется угловой невязкой хода, т. е.

Величина угловой невязки характеризует точность измерения углов; она не должна быть больше предельно допустимой величины, определяемой по формуле

Если фактическая угловая невязка не превышает допустимой, т. е. выполняется условие

то качество угловых измерений следует признать удовлетворительным. В противном случае тщательно проверяют вычисления и записи в журналах и ведомости и, убедившись в их безошибочности, повторяют полевые измерения всех или отдельных углов полигона.

При выполнении условия угловая невязка распределяется по измеренным углам полигона поровну с обратным знаком. Поправка в каждый угол

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Если невязка fβ не делится без остатка на число углов n, то несколько большие поправки вводят в углы с короткими сторонами, так как на результатах таких углов в большей степени сказывается неточность центрирования теодолита и визирных знаков (вех). Поправки δβ с округлением до десятых долей минуты выписывают со своими знаками в ведомость над значениями соответствующих измеренных углов. При этом во всех случаях должно соблюдаться условие

т. е. сумма поправок должна равняться невязке с обратным знаком.

Алгебраически складывая вычисленные поправки с измеренными углами, получают исправленные углы.

Контролем правильности обработки угловых измерений является равенство

По известному дирекционному углу начальной стороны и значениям исправленных внутренних углов полигона последовательно вычисляют дирекционные углы всех других сторон

или

где βПРАВ ИСПР i , βЛЕВ ИСПР i - соответственно правые и левые по ходу исправленные углы.

Вычисление приращений координат и координат вершин теодолитного хода.

Приращения координат вычисляются по формулам прямой геодезической задачи.

Знаки приращений координат определяются с учетом четверти, в которой лежит данное направление, т. е. по дирекционному углу стороны.

Поскольку полигон имеет вид замкнутого многоугольника, то теоретическая сумма приращений координат по каждой оси должна быть равна нулю, т. е.

Однако на практике вследствие погрешностей угловых и линейных измерений суммы приращений координат равны не нулю, а некоторым величинам fx и fy , которые называются невязками в приращениях координат (рис. 14,б):

В результате этих невязок полигон, который должен быть замкнутым, окажется разомкнутым на величину отрезка 1 - 1′, называемую абсолютной линейной невязкой хода fАБС. Как следует из рис. 14,б, проекции абсолютной невязки fАБС. на оси координат являются невязками в приращениях координат fx и fy; отсюда

Точность угловых и линейных измерений в теодолитном ходе оценивается по величине относительной линейной невязки

где Р – периметр полигона.

Вычисленная относительная невязка сравнивается с допустимой; при этом должно выполняться условие

где f ДОП ОТН – допустимая относительная невязка, величина которой устанавливается соответствующими инструкциями в зависимости от масштаба съемки и условий измерений; принимается в пределах 1:2000 – 1:1000.

Если относительная невязка допустима то это дает основание произвести увязку (уравнивание) приращений координат раздельно по абсциссам и ординатам. Невязки fx и fy распределяются по вычисленным приращениям координат пропорционально длинам сторон с обратным знаком. При этом поправки в приращения координат определяются по формулам

их значения с округлением до сантиметра записывают в ведомости над соответствующими вычисленными приращениями координат. Для контроля вычисляют суммы поправок δx и δy, которые должны быть равны соответствующим невязкам с обратным знаком, т. е.

По вычисленным приращениям координат и поправкам вычисляют исправленные приращения координат:

Суммы исправленных приращений координат должны быть равны нулю:

По исправленным приращениям и координатам начальной точки последовательно вычисляют координаты всех вершин полигона

Окончательным контролем правильности вычислений координат служит получение координат начальной точки теодолитного хода.

Таблица 1.2

Ведомость вычисления координат точек теодолитного хода

№

точек

горизонтальный угол

дирекцион.

угол

α

длин

линии

d, м

приращения координат(м)

координаты (м)

 

измер-

ный

уравнен

ный

вычисл

уравнен

х

у

 

Δх

Δу

Δх

Δу

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

 

п. 77

18º 06'

125,04

2751,15

4125,98

I

95º 05'

95º04'30

103º 01'30

130,65

II

74º02'

112,12

III

114º30

112,25

п. 77

76º 25'

2751,15

4125,98

18º 06'

I

Σβизм = Σβ = Р = ΣΔхвыч= ΣΔувыч= ΣΔх=0 ΣΔу=0

Σβт =ΣΔх fх = fу =

fβ =

доп fβ =

1.2. Обработка журнала тахеометрической съемки.

Вычисление отметок станций (табл.1.3).

Таблица 1.3

Ведомость вычисления отметок станций

№ станций

измеренные

превышения (м)

поправки

исправленные

превышения (м)

отметки (м)

 

1

2

3

4

5

 

п. 77

-3,52

+0,01

-3,51

118,00

I

+0,20

+0,01

+0,21

II

-0,07

III

+3,35

п. 77

118,00

Σhср = - 0,04 м Σhисп = 0

Определяют невязку fh хода

fh = Σhср

и ее допустимую величину

доп.fh = м

где Р – длина хода (периметра), м;

n – число сторон в ходе.

В графу 3 записывают поправки в измеренные превышения и по исправленным превышениям вычисляют отметки станций.

НI = H77 + hур 77-1

НII = HI + hур I-I1 и т. д.

Вычисление отметок реечных точек.

Вычисленные отметки станций п. 77 и II выписывают в графу 10 табл.1.4. Вычисляют углы наклона

υ = КЛ – МО,

горизонтальные проложения

d = Д· cos2 υ

и превышения

h = d tgυ + ВП - l,

где ВП – высота прибора, l – высота визирования.

Отметки реечных точек получают путем алгебраического сложения отметки данной станции с соответствующим превышением.

Нi = Нп 77 – hi = 118,00 – (-1,16) = 116,84 и т. д.

1.3. Построение плана топографической съемки.

На листе чертежной бумаги (формат А4) вычерчивают координатную сетку со стороной квадрата 5 см. Точки теодолитного хода наносят на план по их координатам (см. табл. 1.4, графы 10 и 11) в масштабе 1:1000 и выписывают отметки (см. табл. 1.3, графа 5). Накладку ситуации и реечных точек производят по абрису теодолитной съемки (табл. 1.4) и абрису (рис.1.3).

По отметкам станций и реечных точек проводят горизонтали с сечением рельефа 1м. Интерполирование выполняют графическим способом. После интерполирования все точки с одинаковыми отметками соединить горизонталями – плавными кривыми, сначала карандашом, а затем коричневой тушью.

Оформление плана топографической съемки (рис.1.4) выполняют в соответствии с «условными знаками для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500» (М. «Недра», 1989г).

Журнал тахеометрической съёмки

Таблица 1.4.

№

рееч-

ных

точек

отсчеты по

угол

наклона

горизон-

тальное

проложе-

ние d (м)

высота

визиро-вания l

(см)

превышения (м)

отметка

Н, м

примеча-

ние

дальномеру Д (м)

горизонталь-

ному кругу

вертикаль-

ному кругу

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

Станция 77 ВП 1,49 КЛ МО=+0º 02' Н = 118,00

Ст.1

125,1

0º 00

1

33,1

0º 30

-1º 58

-2º 00

33,08

1,49

-1,16

-1,16

116,84

2

71,5

0º 00

-1º 48

-1º 50

71,50

1,49

-2,29

-2,29

115,71

забор

3

106,1

20º 30

-1º 22

4

80,5

42º 10

-1º 12

5

72,5

52º 55

-1º 25

дерево

6

46,8

75º 10

-1º 48

7

87,4

76º 02

-1º 45

Станция II ВП 1,45 КЛ МО=+0º 02' Н =

Ст. III

112,1

0º 00

ограда

8

36,80

359º 30

+0º 05

+0º 03

1,45

9

82,50

0º 30

0º 00

1,45

10

53,10

33º 20

+2º 43

+2º 41

3,00

+2,49

+0,94

11

55,20

72º 05

+0º 38

1,45

12

72,10

74º 00

+0º 14

1,45

Контрольная работа № 2

КАМЕРАЛЬНАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗЫСКАНИЙ ТРАССЫ ЛИНЕЙНОГО СООРУЖЕНИЯ

Задание

По данным журнала геометрического нивелирования и пикетажного журнала построить продольный и поперечный профили участка трассы дороги. На продольный профиль нанести проектную линию.

Работа состоит из следующих этапов: обработка журнала геометрического нивелирования; построение продольного профиля трассы в масштабах: горизонтальный 1:2000, вертикальный 1:200 для горизонтальных и вертикальных расстояний; построение на продольном профиле проектной линии; оформление профилей.

Исходные данные

1.Пикетажный журнал (см. приложение № 2) для всех вариантов без изменений.

2.Журнал нивелирования трассы автодороги для всех вариантов без изменений.

3.Отметки реперов 1 и 2 выписать из табл. 2.1. в соответствии с двумя последними цифрами шифра.

4.Исходные данные для проектирования по профилю (величины углов поворота, радиусы кривых, проектные уклоны) выписать из табл.2.2. по последней цифре шифра.


Цифра шифра

предпоследняя

последняя

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

0

Rp 1

76,474

73,279

67,641

71,316

68,228

65,069

58,930

62,619

68,973

65,772

63,217

66,920

73,320

70,128

60,240

63,957

75,513

72,336

66,440

70,151

Rp 2

1

Rp 1

76,309

73,135

61,135

64,827

72,794

69,590

63,295

67,007

76,212

73,019

58,953

62,651

76,381

73,202

59,646

63,325

68,291

65,086

58,437

62,121

Rp 2

2

Rp 1

72,675

69,478

60,012

63,704

79,280

76,092

61,746

65,458

70,196

66,989

62,332

66,004

77,686

74,505

63,365

67,071

74,191

71,036

59,836

63,524

Rp 2

3

Rp 1

78,699

75,521

64,227

67,902

72,739

76,533

61,073

64,800

77,619

74,418

57,163

60,878

73,859

70,666

59,419

63,131

75,602

72,422

63,215

66,907

Rp 2

4

Rp 1

78,213

75,034

64,577

68,280

71,888

68,700

65,583

69,258

77,497

74,292

62,773

66,486

67,932

64,721

61,859

65,558

72,763

69,552

66,265

69,981

Rp 2

5

Rp 1

71,403

68,233

61,111

64,831

74,768

71,568

63,607

67,292

67,910

64,713

60,223

63,920

73,093

69,893

59,393

63,121

73,368

70,209

60,736

64,426

Rp 2

6

Rp 1

69,291

66,105

67,534

71,212

70,236

67,066

58,724

62,425

71,521

68,328

57,165

60,849

75,565

72,411

68,650

72,377

75,956

72,785

61,699

65,369

Rp 2

7

Rp 1

73,550

70,349

64,939

68,619

75,616

72,442

58,753

62,449

73,308

70,112

65,590

69,289

70,711

67,545

57,401

61,098

78,662

75,464

68,152

71,831

Rp 2

8

Rp 1

77,771

74,610

69,034

72,760

73,503

70,301

69,074

72,787

71,531

68,325

65,917

69,623

77,942

74,744

61,717

65,435

71,071

67,872

64,822

68,500

Rp 2

9

Rp 1

73,516

70,356

58,085

61,777

68,828

65,654

62,634

66,314

78,520

75,332

63,126

66,836

77,798

74,290

64,451

68,154

68,059

64,867

58,426

62,110

Rp 2

Отметки исходных реперов, м

Таблица 2.1.

Журнал нивелирования трассы автодороги

Таблица 2.2

номера

станций

номера

точек

отсчеты по рейкам, мм

превышения, мм

горизонт

инструм, м

отметки,

м

задний

перед

промеж

вычис

сред

испр

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

Rp 1

ПК 0

1290

6075

1710

6495

2

ПК 0

ПК 1

1829

6613

1171

5956

3

ПК 1

+ 44

ПК 2

1372

6160

1427

1628

6414

4

ПК 2

ПК 3

1789

6576

1211

5994

5

ПК 3

+26

+63

Л 8

Л 14

Л 25

Пр12

Пр25

ПК 4

1465

6252

1786

1294

1143

0809

0658

1720

2052

1535

6322

6

ПК 4

х

0754

5537

2246

7029

7

х

ПК 5

0411

5197

2589

7375

8

ПК 5

Rp 2

1496

6283

1504

6286

Исходные данные для проектирования по профилю

последняя

цифра

шифра

проектный

уклон

поворот

радиус

R, м

угол поворота,φ

0

+0,0075

100

вправо 34º15'

1

-0,0055

110

влево 37º23'

2

+0,0065

120

влево 40º31'

3

-0,0045

130

вправо 43º47'

4

+0,0055

140

влево 38º41'

5

-0,0035

150

вправо 35º29'

6

+0,0085

160

влево 32º47'

7

-0,0065

170

влево 29º17'

8

+0,0090

180

влево 28º54'

9

-0,0075

190

вправо 31º03'

Таблица 2.3.

Последовательность выполнения работы.

2.1. Обработка материалов технического нивелирования трассы автодороги.

1. Вычислить элементы круговой кривой (Т, К, Б, Д) по радиусу R и углу поворота φ по формулам: и записать их слева от трассы против угла поворота.

Тангенс

,

Кривую

,

Биссектрису

Домер

Д=2Т – К

и записать их слева от трассы против угла.

2. Рассчитать пикетажные наименования начала и конца круговой кривой с обязательным контролем вычислений. Расчеты выполнить в пикетажном журнале справа от трассы.

Например:

Контроль

ВУ 1 ПК 1 + 14,15 ВУ 1 ПК 1 + 14,15

- Т 17,43 + Т 17,43

НК ПК 0 + 96,72 ПК 1 + 31,58

+ К 34,25 - Д 0,61

КК ПК 1 +30,97 КК ПК 1 + 30,97

3. В нивелирном журнале для каждой станции вычислить:

а) пяточные разности реек и записать их под соответствующими отсчетами;

б) превышения между связующими точками (Rp, ПК и х) по черной стороне нивелирной рейки:

hч = ач – bч

где ач – передний отсчет по черной стороне рейки, мм;

bч - задний отсчет по черной стороне рейки, мм.

Аналогично вычислить превышение по красной стороне рейки. . Если расхождение между превышениями, полученными по красной и черной сторонам реек различаются не более на 5 мм, то найти среднее превышение на станции;

hср = (hч+hк) / 2

Если среднее получается дробным, то округлить нго до целых миллиметров. При этом последняя цифра должна быть четной.

Выполняют постраничный контроль: на каждой странице журнала определяют Σ3 на заднюю рейку, ΣП — на переднюю рейку, Σh— средних превышений. При правильных вычислениях на данной странице

0,5(Σ3 -ΣП) = Σh

4. Постраничный контроль подтверждает правильность только вычислений превышений между связующими точками и не выявляет ошибок отсчетов, установки реек, некачественного прибора и т. п.

Невязку ƒh нивелирного хода определяют по полученной ранее формуле

Допустимое значение невязки

fhдоп = ± 50√L, мм

где L — длина нивелирного хода, км.

Если невязка допустима, то ее распределяют с обратным знаком поровну на все средние превышения. Поправки определяют до целых миллиметров поэтому в некоторые превышения вносят поправку, несколько больщую (обычно на 1 мм) ее значения

где N — число станций, при этом Σv = -ƒh. После этого по исправленным превышениям последовательно, начиная с репера или марки, определяют отметки связующих точек по формулам

Высоты Нi - промежуточных точек и точек на поперечниках находят по формуле

где

а, b — отсчеты по рейкам, поставленным на точки А и В с известными отметками НА и НВ,

аi,- — отсчет по рейке, установленной на промежуточной точке i.

2.2. Составление продольного и поперечного профилей.

Продольный профиль дороги составляют на миллиметровой бумаге в горизонтальном масштабе 1:2000-1:10 000, вертикальный масштаб обычно в 10 раз крупнее горизонтального.

Графическое построение профиля дополняют различными данными, которые размещают в отдельных графах, в совокупности называемых сеткой профиля.

Построение продольного профиля автодороги (см. приложение №1) начинают с граф 6 и 7: в графе 7 по пикетажному журналу согласно принятому горизонтальному масштабу фиксируют все пикетные и плюсовые точки; в графе 6 — их отметки из нивелирного журнала (отметки земли), округленные до 0,01 м. В графе 3 повторяют графу 7, в графе 2 составляют план трассы, составленный в принятом горизонтальном масштабе по результатам съемки, закрепленным в пикетажном журнале. В середине этой графы прямой линией показывают ось дороги, стрелками в соответствующих местах отмечают повороты трассы. Результаты геологических исследований грунтов отмечают в графе 1. Верхняя линия этой графы является условным горизонтом, от этой линии по восстановленным к ней перпендикулярам, называемым ординатами, откладывают в вертикальном масштабе разности черная отметка минус условный горизонт. Ординаты точек профиля не должны быть более 10-15 см. Полученные на ординатах точки соединяют ломаной линией, являющейся профилем трассы.

В графе 8 изображают прямые участки дороги и дугами — закругления, выпуклость дуги вверх означает поворот дороги вправо, а вниз — влево. Из конечных точек дуг опускают перпендикуляры на линии пикетажа, их положения должны соответствовать пикетажным наименованиям начала и конца кривой. У перпендикуляров подписывают расстояния до ближайших пикетом. Внутри каждой кривой выписывают ее элементы. На прямых участках трассы подписывают их длины и румбы.

В графах 4 и 5 отмечают проектные уклоны и отметки. Профиль вычерчивают тушью: ось дороги в графе 2, графы 4, 5, 8, 9 и все надписи в них — красным цветом, остальные графы и надписи — черным цветом.

Профили поперечников вычерчивают в одном масштабе, равном вертикальному масштабу продольного профиля.

На продольный профиль наносят проектную (красную) линию. Проектную (красную) отметку определяют по формуле

где Нi-1  — отметка точки (i - 1),

i - уклон,

 S — горизонтальное проложение отрезка.

Уклон i не должен превышать предельного значения.

Красные отметки, округленные до 0,01 м, пишут в графе 4 сетки профиля на продолжениях соответствующих ординат. На горизонтальных участках, i = 0, красные отметки подписывают только в начале и конце участка.

В графе 5 проводят диагонали, показывающие направление уклона.

Разность между красной и черной отметками точек на одной ординате называют рабочей отметкой, которая показывает высоту насыпи или глубину выемки. И их подписывают на соответствующих ординатах выше проектной линии при  насыпи и ниже — при выемке.

Пересечение линии профиля и проектной линии происходит в точке нулевых работ. Для выноса этой точки в натуру вычисляют расстояние х до нее от ближайшего пикета. На рисунке 2.2. из подобия треугольников имеем

откуда

Расстояния от точки нулевых работ в целых метрах подписывают по обе стороны от ординаты этой точки, прочерченной пунктиром синим цветом (см. рис.2.2.).

Рис.2.2. Определение точек нулевых работ.

Справа от продольного профиля трассы автодороги строят поперечный профиль, при этом горизонтальный и вертикальный масштабы принимают одинаковыми (1:200 или 1:500). Поперечный профиль строят также как и продольный, но в профильной сетке оставить только две графы – «расстояния» и « фактические отметки».

Образец оформления продольного профиля трассы. Приложение

ЛИТЕРАТУРА

Основная:

1.  , . Геодезия. М. Академический проект, 2007.

2.  . Инженерная геодезия. М. Высшая школа, 2002.

Дополнительная:

1.  , . Практикум по геодезии: Учебное пособие. М. Картгеоцентр – Геодезиздат, 1995.

2.  Условные знаки для топографических планов масштабов 1:5000, 1:2000, 1:1000, 1:500. М. Недра, 1989.

3.  Инструкция по топографической съёмке в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и 1:500. М. Недра. 1985.