Проектирование трассы линейного сооружения
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Факультет вечернего и заочного обучения
Кафедра Городской кадастр
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
по дисциплине «Геодезия»
Тема: «Проектирование трассы линейного сооружения»
Исполнитель работы: Солякова А.А.
Оренбург
2013 г.
Содержание:
Введение…………………………………………………………
II. Исходные данные
2.1. Исходные данные………………………………………………………………
2.2. Пикетажный журнал………………………………………………………………
2.3. Журнал технического нивелирования……………………………………………
III. Обработка пикетажного журнала
3. Нахождение
элементов кривой……………………………………
IV. Обработка журнала технического нивелирования
4.1 Вычисление
превышений……………………………………………………
4.2 Вычисление высотной невязки и поправок…………………………………………9
4.3 Вычисление
высотных отметок связующих
4.4 Вычисление
высотных отметок
V. Построение профиля трассы
5.1 Построение
продольного профиля……………………………
5.2 Построение поперечного профиля………………………………………………….14
5.3 Нанесение
на продольный профиль
5.4 Вычисление
рабочих отметок………………………………………
5.5 Точки нулевых
работ……………………………………………………………….
VI Построение профиля на ПК2+25 и ПК7+50
6.1 Построение
профиля на ПК2+25…………………………………
Заключение……………………………………………………
Список используемой
литературы……………………………………………………
Приложение 1: Продольный и поперечный профили участка трассы дороги
Введение
Инженерная геодезия рассматривает геодезические работы, выполняемые при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации различных инженерных сооружений и монтаже технологического оборудования. Эти работы во много определяют как стоимость и качество строительства, так и условия последующей эксплуатации инженерных объектов.
Инженер должен
уметь работать как с традиционными
видами инженерно-геодезической
По картам и планам решают различные прикладные задачи, а также проектируют инженерные сооружения: дороги, мосты, тоннели, аэродромы, гражданские и промышленные объекты, каналы, воздушные и подземные коммуникации и т.д.
Задача данной контрольной работы: получение студентами знаний и практических навыков ведения геодезических работ, необходимых в процессе изысканий и строительства зданий и сооружений.
Цель данной контрольной работы: по данным журнала геометрического нивелирования и пикетажного журнала построить продольный и поперечный профили участка трассы дороги. Нанести на продольный профиль проектную линию.
Работа состоит
из следующих этапов: обработка пикетажного
журнала; обработка журнала
II. Исходные данные
2.1. Исходные данные.
Даны:
1. Пикетажный журнал.
2. Журнал технического нивелирования. В журнале записаны отсчеты по нивелирным рейкам, по этим отсчетам и будем вычислять значения превышений.
3. Данные для нанесения на продольный профиль проектом линии: уклоны.
Расстояние между пикетами 100 метров. Длина трассы 1200 м. Черные - существующие, красные - проектные. Всего станций-14, реперов-2, пикетов-22.
Вычисления ведутся с использованием инженерного калькулятора.
III. Обработка пикетажного журнала
3. Нахождение элементов кривой.
Для более плавного и безопасного прохождения транспорта устраивают сложные кривые с переходом, так называемые круговые кривые (в данном случае их две).
Исходные данные: угол поворота, который измеряется на местности (Q1 и Q2) и радиус круговой (R1 и R2).
Задание: По круговой прямой имеются 6 элементов, которые нам необходимо найти: угол поворота, радиус круговой кривой, тангенс кривой, длину кривой, домер, длину биссектрисы. Найдем их при помощи книги Митина В.Б. «Для разбивки кривой на автомобильных дорогах»
Q1= 20º15´
R1
T1
K1
D1
Б1
Уп №1 ПК1+80,00
-Т
НК ПК
+К
ККПК
Контроль:
Уп №1 ПК1+80,00
+Т
-Д
КК ПК
Аналогично находим для Уп №2 ПК6+45,00
IV. Обработка журнала технического нивелирования
4.1 Вычисление превышений
1. Вычисляем
превышения по черной и
h выч = отсчеты по рейке задние-передние
Для Rp1957:h выч черное=1650-0615=1035 мм
h выч красное=6523-5486=1037 мм
Аналогично находим h выч по черным и красным отсчетам по рейке для всех остальных пикетов.
2) Находим средние превышения: h ср=( h выч черное+ h выч красное)/2
Для Rp1957: h ср=(1035+1037)/2=1036 мм.
Аналогично находим h ср для всех остальных пикетов.
3) Для контроля правильности вычислений в журнале выполняем постраничный контроль (на каждой странице) Для этого вычисляем следующие величины: сумму всех задних отсчетов по рейкам, сумму всех передних отсчетов, сумму всех вычисленных превышений, сумму всех средних превышений.
∑З=50560 мм
∑П=58785 мм
∑h выч=-8225 мм
∑h ср=-4112,5 мм
∑З-∑П=-8225 мм
Контроль вычислений:
Между выше указанными величинами должна выполняться следующая зависимость:
(∑З-∑П)/2=(∑h выч)/2=∑h ср
(∑З-∑П)/2=-8225/2= - 4112,5 мм
(∑h выч)/2=-8225/2= - 4112,5 мм
∑h ср=-4112,5 мм
Контроль выполняется.
Все данные из миллиметров переводим в метры.
4.2 Вычисление высотной невязки и поправок
4) Вычисляем высотную невязку в ходе.
Для этого сначала найдем теоретическую сумму превышений ∑ h теор.
∑ h теор= Н конечное-Нначальное
Т.е из высотной отметки конечной точки нужно вычесть высотную отметку начальной точки.
∑ h теор=Н Rp1962- Н Rp1957
∑ h теор=118,35-115,34=3,01 м.
fh=∑h ср-∑ h теор
fh=2985,5-3,01 (3010)=24,5 мм.
доп fh=±50*
где L-это длина хода в километрах (т.е длина дороги)
Длина трассы (дороги) 1200 м = 1,2 км.
доп fh=±50* = ±54,8
Полученную невязку сравниваю с ее допустимым значением. Высотная невязка должна быть меньше или быть равной допустимой.
Так как 𝗙h< доп𝗙h (-24,5˂±54,8 мм), то результаты измерений признают удовлетворительными.
Если полученная угловая невязка меньше или равна допустимой, то полученную невязку распределяю в средние превышения, в виде поправок с противоположным знаком, которые вычисляю по формуле:
δh=
где n- количество средних превышений.
δh=-(-24,5)/14=+1,75
Для удобства поправки распределю особым образом: в дробные значения средних превышений , а их 7 по 1,5, в целые значения средних превышений (их тоже 7) по 2.
7*1,5+2*7=24,5
Контроль вычислений:
Сумма поправок
должна быть равна невязке с
∑ δh=-fh 24,5=-24,5
Контроль выполняется. Округляем поправки до сотых миллиметров.
5) После распределения поправок, вычисляем исправленные превышения, как сумму средних превышений и соответствующих поправок.
hиспр=hср+ δh
Контроль вычислений:
Сумма исправленных превышений должна быть равна теоретической сумме превышений.
4.3 Вычисление
высотных отметок связующих
6) Последовательно вычисляем высотные отметки всех связующих точек по формуле:
Нпослед=Нпред±hиспр
Нпк0=НRp+h
Контролем правильности вычислений отметок является получение в конце хода известной отметки HRp1962 конечной точки.
Завершают постраничный контроль на каждой странице журнала. находят и записывают разность вычисленных отметок последней и первой связующих точек, записанных на данной странице. Эта разность должна точно равняться алгебраической сумме средних превышений и поправок в них.
В конце журнала по данным постраничного контроля выполняют аналогичный постраничному, общий контроль по всему ходу.
4.4 Вычисление
высотных отметок
7) Вычисляем высотные отметки промежуточных точек. Для этого вычисляем горизонт прибора/инструмента (ГП) .Для каждой станции это делают дважды – по наблюдениям на заднюю и переднюю точки: ГП равен отметке H задней (или передней) точки плюс отсчет по черной стороне рейки, стоявшей на этой точке.
Н+ отсчет по черной стороне задней рейки =ГП1
Н+ отсчет по черной стороне передней рейки=ГП2
ГП1=Нпк1+Зч(0314)
ГП2=Нпк2+2921 (Пч)
Горизонт прибора - это расстояние от уровневой поверхности до визирного луча, чтобы определить горизонт прибора, необходимо знать высотные отметки точек, на которой установлена рейка и взгляд на эту точку (отсчет)
Находим средний горизонт прибора: ГП ср=(ГП1+ГП2)/2
8) Находим высотные отметки всех промежуточных точек. Вычисления выполняют через горизонт инструмента: отметка промежуточной точки равна: средний ГП на данной станции минус отсчет по рейке, стоявшей на этой промежуточной точке.
Н=ГПср - промежуточный отсчет по рейке
V. Построение профиля трассы.
5.1 Построение продольного профиля трассы.
При изысканиях для линейных сооружений определяют плановое и высотное положение трассы — продольной оси линейного сооружения, закрепленной на местности, топографическом плане, карте или на цифровой модели местности. Основные элементы трассы: план и продольный профиль. Трасса по возможности должна быть прямолинейной и не превышать допустимый уклон. На местности трассу приходится искривлять для обхода препятствий, участков с большими уклонами и неблагоприятных по геологическим и гидрогеологическим характеристикам.
Продольный профиль - вертикальный разрез местности вдоль трассы - используется для проектирования линейного сооружения, для подсчета объемов земляных работ при его строительстве.
Продольный профиль составляется по результатам расчета элементов трассы (плановая часть) и нивелирования трассы по пикетажу (профильная часть) на миллиметровой бумаге шириной 297мм или 594мм. Продольный профиль имеет 2 масштаба: горизонтальный (1:2000) и вертикальный в 10 раз крупнее горизонтального (1:200). На продольном профиле размещают фактические (полученные в результате измерений) и проектные (полученные в результате разработки проекта) данные, которые располагают в специальных графах, образующих так называемую сетку профиля. Содержание и расположение граф в сетке профиля определяется видом линейного сооружения.
Сетка любого продольного профиля состоит из трех частей:
- фактических данных - результатов разбивки и нивелирования пикетажа;
- проектных данных в
горизонтальной плоскости (в
- проектных данных в
вертикальной плоскости (в
Продольный профиль строят по данным пикетажного и нивелирного журналов.
Для построения берут лист миллиметровой бумаги размером 65×30 см. Сначала профиль составляют в карандаше, выполняя все необходимые построения тонкими линиями; закончив составление, профиль оформляют.
Продольный профиль строится в такой последовательности:
1. Вычерчивают сетку профиля
на миллиметровой бумаге и
над ней подписывают принятые
масштабы профиля:
2. В графе «Расстояния»
строят 100-метровые отрезки (пикеты)
и плюсовые точки в
3. В графе «Пикеты» подписывают номера пикетов 0, 1, 2,... и т.д.
4. В графе
«Отметки земли» выписывают из
«Журнала нивелирования трассы»
5. Определяют высоту верхней линии сетки профиля, от которой будут откладываться фактические высоты осевых точек трассы - условный горизонт УГ. Значение УГ должно быть кратным 5 м и таким, чтобы самая низкая точка трассы расположилась выше линии У Г как минимум на 5 см для возможности размещения геологических данных.
6. От линии
УГ вверх откладывают в
7. В графе «Проектные данные» указывают уклоны и отметки.
8. Указывается грунт и ситуация.
В целях простоты вычислений объемов земляных работ горизонтальный и вертикальный масштабы поперечных профилей выбирают одинаковыми и обычно равными вертикальному масштабу продольного профиля. Масштаб поперечных профилей подписывают под масштабами продольного профиля. Осевые точки поперечных профилей по возможности располагают на соответствующих ординатах выше линии фактического профиля и при необходимости на разных уровнях. Для каждого поперечного профиля вычерчивают только одну горизонтальную графу для расстояний шириной 5 мм. Под нижней линией этой графы подписывают пикетаж осевой точки поперечника. Вправо и влево от осевой точки откладывают в принятом масштабе расстояния поперечника, записывают их в графе расстояний, а на перпендикулярах от линии выбранного УГ в том же масштабе строят округленные до 1 см высоты, которые записывают вдоль своих ординат справа. Значение УГ поперечника выбирают таким, чтобы наименьшая его ордината была не короче З см (для возможности размещения записи высоты). Концы построенных перпендикуляров соединяют, в результате чего получают фактический профиль поперечника. Поперечные профили вместе с продольным профилем позволяют вычислить объемы земляных работ при строительстве автодороги. Построение плана ведется с использованием простейших измерительных и чертежных инструментов: линейки, транспортира, карандаша и т.д. В завершении построения, план обводим план тушью. На плане все обозначения наносим в соответствии с условными знаками для топографического черчения.
5.2 Построение поперечного профиля.
Поперечник располагают правее продольного профиля. Оба его масштаба – на горизонтальный, и вертикальный – принимают одинаковыми (1:200). Сетку поперечника можно разбить на продолжении граф продольного профиля.
1. Для поперечника подготавливают и заполняют только3 графы: черных отметок, расстояний и проектных данных. Следует помнить, что все горизонтальные расстояния в поперечнике указываются от оси трассируемого сооружения. На поперечном профиле их следует откладывать вправо и влево от вертикального отрезка, обозначающего в графе расстояний положение ПК2+25. Последний подписывают симметрично относительно этого отрезка под нижней линией графы расстояний. Расстояния между соседними точками, взятые из пикетажного и нивелирного журналов на поперечнике записывают в графе Расстояния. В графу отметки земли выписываем из журнала нивелирования отметки точек поперечника с округлением до сантиметров.
2. По черным отметкам вычерчивается линия поперечного профиля подобно профильному профилю поверхности земли. При проектировании берем дорогу шириной по земельному полотну равную 10 метрам, по проезжей части – 6, обочина- 2. Отметка его линии условного горизонта может быть взята та же, что и на продольном профиле. Поперечник строится над той точкой профиля, относительно которой при разбивке трассы разворачивается поперечник местности. Это ПК2+25 и ПК7+50. Чтобы вычертить на поперечнике земельное полотно шириной 10 м на оси ПК2+25 откладываем в ту и другую сторону по 5 метров. Над этими точками в графе отметки ставим отметки и проводим на уровне этих отметок ширину земельного полотна.
3. Над поперечником подписывают его название, под чертежом указывают масштабы его построения.
5.3 Нанесение на продольный профиль проектной линии
Проектную линию наносят в соответствии с заданием.
1. Заполняют графу уклонов, прочерчивая в ней в местах переломов (изменений уклона) проектной линии вертикальные перегородки. У каждой перегородки, слева и справа вдоль нее, вертикально записывают расстояния в метрах на местности от места данного изменения уклона до ближайших заднего и переднего пикетов. Если это изменение происходит на пикете, то с обеих сторон пишут нули. Внутри каждого узкого прямоугольника, на которые будет разбита графа уклонов, проводят диагональ: из верхнего левого угла в нижний правый, если уклон отрицательный (линия идет на понижение), или из нижнего левого в верхний правый, если уклон положительный. На горизонтальных отрезках трассы посередине графы проводят горизонтальную черту. Над диагональю или горизонтальной чертой указывают значение проектного уклона в тысячных, а под ней – длину заложения в метрах, на которое этот уклон распространяется.
i=h/d уклон
hпк0 к=3,1
2. Вычисляют красные (проектные) отметки точек пикетов и всех промежуточных точек, в которых запроектированы переломы проектной линии. В начале трассы на ПК 0, на котором запроектирована насыпь высотой 3,1 м, записывают проектную отметку, равную черной отметке ПК 0 плюс 3,1 м. Отметки остальных точек вычисляют по формуле:
Нпосл=Нпред±i*d (м)
Hn=Hn-1±i*d
где Нn – определяемая проектная отметка;
Нn-1 – известная проектная отметка предыдущей точки;
i – проектный уклон;
d – горизонтальное расстояние (заложение) между точкой, в которой определяется отметка, и предыдущей.
Вычисленные проектные отметки округляют до сотых долей метра, после чего записывают в графу красных отметок.
Нпк0 к=Нпк0ч+hпк0 к=119,478
Нпк3к=Нпк0к±i*d=119,478-0,020*
Hпк10к=Нпк6±i*d=113,478+0,014*
Hпк1=Нпк0±i*d
Нпк1=119,478-0,020*100=117,478
Нпк1+80=119,478-0,020*180=115,
Нпк2=117,478-0,020*100=115,478
Нпк2+25=115,478-0,020*25=114,
Нпк3=115,478(Нпк2)-0,020*100=
3. По вычисленным красным отметкам точек переломов проектную линию наносят на профиль.
4. Вычисляют красные отметки всех остальных пикетов n плюсовых точек профиля (по той же формуле). Во избежание лишних ошибок в вычислениях рекомендуется за предыдущую точку с отметкой Нn-1 всегда брать начало данного элемента проектной линии, учитывая расстояние от этой начальной точки до точки, отметка которой вычисляется. Вычисленные отметки записывают в графу проектные данные-отметки.
Нпк7=113,478+0,014*100=114,878
Нпк7+50=114,878+0,014*50=115,
Нпк8=114,878+0,014*100=116,278
Нпк9=116,278+0,014*100=117,678
Нпк10=117,678+0,014*100=119,
Чтобы убедиться в правильности расчетов и графических построений, целесообразно все вычисленные красные отметки использовать для контроля построения проектного профиля трассы. Очевидно, что если и вычисления, и построения выполнены верно, то точки некоторых пикетов построенные по их красным отметкам, должны попасть на проектную линию, проведенную раньше.
5.4 Вычисление рабочих отметок.
Наносят красным цветом. Рабочими отметками называют разность между проектной и фактической отметками точки. Они показывают высоту насыпи (если проектная линия выше поверхности земли) или глубину выемки (когда проектная линия ниже). На каждом пикете и плюсовой точке профиля вычисляют рабочие отметки (высоты насыпей или глубины выемок) как разность красной и черной отметок. На выемках рабочие отметки записывают под красной линией, а на насыпях – над ней.
H раб=Н проектное - Н черное
H раб пк1= -1,331
Н раб пк1+80= -0,66
Н раб пк2= - 0,726
Н раб пк2+25= 0,027
Н раб пк3=113,478-116,128= - 2,65
Н раб пк4= 1,292
Н раб пк4+25=3,507
Н раб пк4+75=3,515
Н раб пк5=2,238
Н раб пк5+50=0,442
Н раб пк 6= - 1,649
Н раб пк7= - 2,565
Н раб пк 7+50= - 3,929
Н раб пк8= - 0,851
Н раб пк 9=1,783
Н раб пк10=2,121*-
5.5 Точки нулевых работ.
Над точками пересечений черной линии профиля с проектной, называемыми точками нулевых работ (или переходными), записывают рабочие отметки 0,00. Выделяются зеленым цветом. Опускаем перпендикуляр до ситуации и графически определяем высотную отметку этой точки. Подписываем в графе проектные отметки и в отметки земли зеленым цветом.
Из точки нулевых работ опускают перпендикуляр (ординату) на линию условного горизонта и вычисляют горизонтальные расстояния до этой точки от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля.
d1=h1/(h1+h2)*d
d2=h2/(h1+h2)*d
d-общее
d1 и d2- горизонтальные расстояния до точки нулевых работ от ближайших к ней соответственно задней и передней точек (пикетных или плюсовых) профиля
d – горизонтальное расстояние между теми же ближайшими к точке нулевых работ точками профиля
h1,h2 – рабочие отметки на этих же, задней и передней, точках профиля, между которыми находится точка нулевых работ
На профиле из точки пересечения проектной линии и линии земли опускаем перпендикуляр на условный горизонт и подписываем расстояния d1 и d2 (с округлением до 0,01 м).
D1=3,1/(3,1+1,331)*100=69,97
D2=1,331/(3,1+1,331)*100=30,03
d1+d2=100
Остальное аналогично.
VI Построение профиля на ПК2+25 и ПК 2+25
6.1 Построение профиля на П2+25
1) Рассчитываем уклон земли:
I=h/d=(h1-h2)/2
I пр= (Нп2+25-Нл+25)/25=(114,951-
I л = (Нп2+25-Нл+25)/25=(114,951-
2) Рассчитываем hч (на расстоянии 5 метров от центра дороги)
Л (п2+25±уклон)*d=114,951-0,093*
П 114,486-0,007*5=114,451
3) При построении поперечника необходимо заглубить земельное полотно выемки на 0,4 метра для создания канавки вдоль земельного полотна с целью предотвращения размыва дождевыми и снеговыми осадками с откосом 1/2.
hраб=0,4
Лево: 114,978-0,4=114,578
Право: 114,978-0,4=114,578
4) I=1/2=0,5
I=h/d˃d=h/i=0,4/0,5=0/8
Отметки земли (черные) расположенные на расстоянии 0,8 м (края)
Лево: 114,486-0,093*0,8=114,4116
Право: 114,451-0,007*08=114,4454
5) Необходимо устроить раскрытую выемку, т.е. взять откос не менее 1:5 и рассчитать точку встречи проектной линии с землей. Для этого рассчитаем hраб на кюветах от точки, расположенной на расстоянии 5+0,8 м., которая расположена на земле.
Рассчитаем проектные отметки (красные):
Hраб=Нкр-Нч
Лево: 0,8 114,518-114,412=0,106
5 114,978-114,486= 0,492
Середина 114,978-114,951=0,027
Право: 5 114,978-114,451=0,527
0,8 114,578-114,445=0,133
6) Рассчитываем расстояние при откосе 1:5 (0,2 м):
Л d=0,106*5=0,106/0,2=0,53
П d=0,133*5=0,133/0,2=0,665
7) Проектная
отметка (отметки земли (
Л hч=114,518+0,2*0,53=114,624
П hч=114,578+0,2*0,665=114,711
8) Высотная отметка земли (hр с учетом откоса 1:5)
Лево 0,53
Право 0,0665
Л Нкр=114,412-0,093*0,53=114,363
П Нкр=114,445-0,007*0,665=114,
Аналогичные вычисления проводим для построения профиля на ПК7+50
Выносим полученные отметки на бумагу, в результате получая поперечник дороги на ПК2+25 и ПК7+50
Заключение
Результатом проведенной работы является продольный и поперечный профиль дороги в масштабе 1:200 в соответствии со стандартами, предъявляемыми к данному виду работы.
Данная работа является весьма актуальной, так как современное общество не может обойтись без различных геодезических работ, без опытных инженеров и геодезистов. Кроме того, данная работа является очень ценным и полезным опытом.
Данная работа дала мне новые, полезные знания. Я научилась обрабатывать журнал технического нивелирования и пикетажный журнал, чертить продольный и поперечный профиль дороги с помощью условных знаков для топографического черчения, я получила знания по проектированию трассы линейного сооружения.
В процессе выполнения данной работы были закреплены полученные теоретические знания, получены начальные практические навыки работы в сфере геодезии.
Список используемой литературы
1) В.И. Куштин,
«Инженерная геодезия»:
2) Лекции
3) Г.А. Федотов,
«Инженерная геодезия»:
