ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТОВ Кафедра Инженерные изыскания и информационные технологии в строительстве 2011 – 12 уч. год Доц. А. Т. Глухов,
Литература • • • Основная Интернет- ресурс: Михелев Д. Ш. Инженерная геодезия: учебник /Е. Б. Клюшин [и др. ]; под ред. Д. Ш. Михелева, - 9 -е изд. стер. – Электронные текстовые данные –М. : ИЦ «Академия» , 2008. Инженерная геодезия: учебник для студ. высш. учеб. заведений / Е. Б. Клюшин, М. И. Киселев, Д. Ш. Михелев, В. Д. Фельдман; под ред. Д. Ш. Михелева. – 8 -е изд. , стер. – М. : Изд. Центр “Академия”, 2008. – 480 с. Федотов Г. А. Инженерная геодезия: учебник / Г. А. Федотов. – 4 -е изд. стер. – М. : Высш. шк. , 2007. – 463 с. Новиков В. И. Геодезические измерения в строительстве: учеб пособие / В. И. Новиков, А. Б. Рассада. Саратов: РИЦ, СГТУ, 2010, 187 с Новиков В. И. Геодезические съемки: учеб пособие / В. И. Новиков, А. Б. Рассада. Саратов: РИЦ, СГТУ, 2011, 136 с. Дополнительная Брайт П. И. Геодезические методы измерения деформаций оснований и сооружений. М. : Недра, 1965. - 298 с. Левчук. Г. П. Курс инженерной геодезии. Основные виды инженерно-геодезических работ. Геодезические работы при изысканиях и строительстве транспортных и промышленных сооружений. М. : Недра, 1970. - 408 с. Трунин А. Ф. , Финаревский И. И. , Чистяков С. В. Фототеодолитная съемка в крупных масштабах. Изд. 2, испр. и доп. М. : Недра, 1978. - 207 с. Федоров В. И. Инженерная геодезия: Учебник для вузов. М. : Недра, 1990. - 357 с.
ВВЕДЕНИЕ Задачи геодезии в разных циклах строительного производства • • • В период проектирования: сбор исходной картографической информации для принципиального решения вопроса размещения объекта строительства; съемочные работы в крупном масштабе для детального проектирования элементов объекта строительства. В период строительства: определение местоположения площадки строительства и пространственное размещение в плане и по высоте элементов запроектированного сооружения; геодезическое сопровождение строительства объекта для контроля правильности возведения конструкции в целом и взаимного расположения его элементов. В период эксплуатации: исполнительная съемка для контроля правильности завершенного строительства и выявления отступлений от проекта; геодезические работы по определению эксплуатационных сдвигов объекта в целом и смещений его элементов для контроля и прогноза устойчивости конструкции.
1. Изыскания дорог, мостовых переходов и транспортных тоннелей Требуемый масштаб составляемого плана
Методы изысканий дорог и мостов 1. Геодезический метод • • • Назначение морфоствора по карте; Трассирование автомобильной дороги непосредственно в полевых условиях – определение положения ключевых точек; Полный комплекс нивелировочных работ по трассе; Тахеометрическая съемка сложных мест трассы (переходы через овраги, пересечения с иными объектами и др. ); Привязка трассы к пунктам государственной сети; Камеральная обработка материалов полевых работ. 2. Метод геоинформатки • • • Съемка местности в крупном масштабе; Составление электронной версии плана для полосы варьирования трассы; Камеральное назначение и выбор трассы подходов и морфоствора из множества вариантов; Камеральное определение координат ключевых точек трассы; Вынос на местность ключевых точек трассы по координатам; Трассирование и нивелировочные работы по трассе.
Методы создания планово-высотного обоснования съемки местности Разомкнутый теодолитный ход С С D В(x, y) αн А βВ d. B 1 d 12 1 2 d 23 β 2 d 3 n dn. C 3 βn β 3 αк n C(x, y) βC β 1 Линии А – В и С – D начальная и конечная линии теодолитного хода с известными дирекционными углами н, к; Точки В(x, y) и С(x, y) начальная и конечная точки теодолитного хода с известными координатами.
Вычисление разомкнутого теодолитного хода • Уравнивание углов: Фактическая угловая невязка Допустимая угловая невязка Поправки в измеренные углы Вычисление дирекционных углов линий
Вычисление разомкнутого теодолитного хода • Уравнивание сторон: • Линейные невязки по осям координат: • Абсолютная погрешность • Относительная погрешность • Допустимая относительная погрешность
Вычисление разомкнутого теодолитного хода • Вычисление координат • Поправки в приращения координат • Исправленные приращения координат • Вычисление координат
Методы создания планово-высотного обоснования съемки местности Свободная сеть полигонов На точку В С 10 АВ 11 9 1 А(X, Y) 15 2 13 12 8 7 14 16 6 3 5 4
Методы создания планово-высотного обоснования съемки местности Несвободная сеть полигонов С 10 А 1 11 9 1(X, Y) А(X, Y) 15 2 13 12 14 8 7 16 6 54 5 (X, Y) 3 4 (X, Y)
Методы создания планово-высотного обоснования съемки местности 3 2 Сеть треугольников (центральная система) 4 1 6 Геодезический четырехугольник Цепочка треугольников 1 2 2 1 4 5 3 3 8 4 7 5 6
Съемка местности электронным теодолитом Режим прямой геодезической задачи С di = Di Cos νi; αi+1 = αi + βправ – 180°; Xi+1 = Xi + di * Cos αi+1; Yi+1 = Yi + di * Sin αi+1; Hi+1 = Hi + Di*Sin νi + ii – li+1, 10 11 С 4 В(x, y) αн А D 12 βВ i d. B 1 d 12 1 β 1 2 d 23 β 2 d 3 n dn. C 3 βn β 3 αк = αСD n C(x, y) βC
Съемка местности электронным теодолитом 1. Угловая невязка: : fβ = αk - αCD , если , то “недопустимая угловая невязка”; если , то βi = βi +(- fβ/n), αi+1 = αi + βi – 180°; 2. Линейная невязка: fx = Xk - XС, fy = Yk - YC , если fабс/∑d ≥ 0. 0005, то “недопустимая линейная невязка” если fабс/∑d ≤ 0. 0005, то Xi+1 = Xi + di * Cos αi + ; Yi+1 = Xi + di * Sin αi + 3. Высотная невязка: f. H = Hk - HC ; если f. H ≥ , то“недопустимая высотная невязка” если f. H ≤ , то Hi+1 = Hi + Di*Sin νi + ii – li + ;
Съемка местности электронным теодолитом Режим обратной геодезической засечки DXY γB C γA γD ВXY АXY
Преобразование цифровой в аналитическую модель местности Цифровая модель местности №№ Координаты Аналитическая модель местности Описание пикета X Y H 1 20789, 25 10111, 85 73, 15 Низ обрыва 2 20798, 36 10154, 88 71, 29 Урез воды 3 20651, 12 10029, 61 77, 88 Верх обрыва 4 20668, 29 10216, 17 77, 98 Верх обрыва … … … Ре ка 1 2 73, 15 71, 29 3 77, 88 4 10 78, 16 77, 98
Спутниковые методы геодезических измерений 1. ГЛОНАСС – ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система; 2. NAVSTAR – GPS – NAVigation Sistem with Time And Rangiring – Global Positioning System (Навигационная система определения расстояний и времени – глобальная позиционирования система). 3. Состоят из трех сегментов: 4. космического, контроля и управления, сегмент пользователя
Космический сегмент ГЛОНАСС – ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система 24 спутника на 3 -х орбитальных плоскостях. Расстояние от поверхности Земли 20 180 км; От центра Земли 26 600 км
Космический сегмент NAVSTAR – GPS – NAVigation Sistem with Time And Rangiring – Global Positioning System (Навигационная система определения расстояний и времени – глобальная позиционирования система). 21 рабочий и 3 запасных спутника на 6 -и орбитальных плоскостях. Расстояние от поверхности Земли 20 180 км; От центра Земли 26 600 км 2 7 12 15 21 5 18 19 10 16 20 8 4 9 3 17 14 1 6 11 13
Сегмент контроля и управления • ГЛОНАСС – ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система • • ЦУС - центр управления системой; ЦС – центральный синхронизатор; КС – контрольная станция; СКФ – система контроля фаз; КОС – квантово-оптическая станция; АКП – аппаратура контроля параметров; КСС – контрольная станция слежения. • NAVSTAR – GPS – NAVigation Sistem with Time And Rangiring – Global Positioning System Станции слежения; Главные станции контроля; Kwaiatein Наземные антены. • • • Петропавловск. Камчатский С. -Петербург Воркута Москва Енисейск Якутск Улан-Уде Уссурийск Kolorado Springs Hawait Ascencton Diego Garsia
Сегмент контроля и управления Станция слежения Главная станция контроля Контроль траектории движения и часов спутника Прогноз эфемерид и ухода часов спутника, формирование навигационного сообщения Наземная передающая антена Передача навигационного сообщения на спутник
Сегмент пользователя Структурная схема приемника 4 1. Антенна и предусилитель Кодовое разделение сигналов 5. Кварцевый генератор 8. Блок питания 6. 3. Частотное разделение сигналов Микропроцессор Сигнальный процессор Память 2 Дисплей и панель управления 7. Внешний накопитель информации
Сегмент пользователя Структурная схема приемника 1. Антена с предусилителем; 2. Идентификатор сигралов и распределение частот по каналам; 3. Микропроцессор для управления работой приемника; 4. Расшифровка принятой информации, вычисление абсолютных координат и поправок в часы приемника, выполнение фазовых измерений; 5. Стабильный кварцевый генератор; 6. Дисплей и панель управления; 7. Блок памяти для записи и хранения информации; 8. Блок питания.
Сегмент пользователя • Классификация приемников по кодировке сигнала: C/A код; C/A код + фазовые измерения на частоте L 1; C/A код + фазовые измерения на частотах L 1 и L 2; C/A код + P-код + фазовые измерения на частотах L 1 и L 2; • Определение расстояний и координат приемника Псевдодальность равна D' = (TП – ТС) v ; Расстояние между спутником и приемником равно: D + δtv = (TП – ТС) v; ИЛИ
Сегмент пользователя • Режимы наблюдений: • • • Статика; Быстрая статика; Кинематика “в полете”; Кинематика в реальном времени. • Преобразование координат: XR = Xr(1+μ) – Zrωy + Yr ωz + ΔX 0; YR = Yr(1+μ) – Zrωx + Xr ωz + ΔY 0; ZR = Zr(1+μ) – Yrωx + Xr ωy + ΔZ 0;
Теоретические основы уравнивания геодезических измерений а) 2 б) 2 2 2 3 d 12 1 1 d 12 3 3 1 1 Количество измерений должно быть необходимым и достаточным для определения правильности выполненных измерений и реализации математического метода определения поправок в измеренные параметры, а метод измерений и применяемые приборы соответствовать необходимой точности измерений. Процесс сопоставления функций измеренных параметров с их теоретическими значениями, вычисление случайных погрешностей (невязок), сравнение их с допустимыми и отбраковка недоброкачественных измерений, а также определение поправок в измеренные параметры по условию их вероятнейших значений, называется уравниванием геодезических измерений.
Теоретические основы уравнивания геодезических измерений Теория способа наименьших квадратов Имеется серия измеренных параметров, функции которых определяются следующей последовательностью чисел: X 1, X 2, X 3, …, Xn. Каждой функции в этой последовательности соответствуют погрешности: ∆1, ∆2, ∆3, …, ∆n, По теореме умножения вероятностей: (1)
Теория способа наименьших квадратов Вероятности появления оптимальных значений совокупности распределения погрешностей в левой части уравнения (1) будет соответствовать условие: Или для поправок в измеренные параметры Весовой коэффициент равен (2) (3). Подставим (3) в (2), получим основное уравнение поправок → Pi. Vi 2 min (4) Установим вероятнейшее значение величины X при неравноточных измерениях. Так как Vi = Xср – Xi, то используя (4), имеем f(x) = Pi(Xср – Xi)2 min. Отсюда Xср Pi = Pi Xi, или
Реализация способа наименьших квадратов Способ полигонов 1. 2. 3. Уравнивание углов; Уравнивание приращений координат; Уравнивание превышений. • • В основе уравнивания: способ наименьших квадратов; основное уравнение поправок PV 2 min
Способ полигонов Уравнивание углов На точку В С 10 АВ 11 j=1 1 1 9 j=6 А(X, Y) j=5 15 4 13 2 12 j=8 8 2 j=2 7 j=4 16 6 14 3 j=7 5 j=3 4 3
Способ полигонов Уравнивание углов Угловые невязки в полигонах W 1 = Полигон 2, W 2 = Полигон 3, W 3 = Полигон 4, W 4 = • Полигон 1, • • • – 180(n 1 – 2), n 1 = 7. – 180(n 2 – 2), n 2 = 8. – 180(n 3 – 2), n 3 = 7. – 180(n 4 – 2), n 4 = 6. W 1 + W 2 + W 3 + W 4 = W(1, 2, 3, 4).
Способ полигонов Уравнивание углов Вычисление весовых коэффициентов и поправок в углы Vj(i) = Pj(i)Wi. № звена (J) Зачения весовых коэффициентов в полигонах (i) Полигон 1 1 3/8 = 0, 38 2 Полигон 3 4/9 = 0. 45 3 3/9 = 0. 34 4 3/9 = 0. 34 5 3/8 = 0. 37 6 2/8 = 0. 25 7 3/9 = 0. 33 2/9 = 0. 22 3/9 = 0. 33 8 Полигон 4 3/9 = 0. 33 1. 00
Способ полигонов Уравнивание приращений координат Невязки в полигонах по координатам X, Y. • Полигон 1, • Полигон 2, • Полигон 3, • Полигон 4, fx 1 = ΣΔx(1)выч – ΣΔxтеор. fy 1 = ΣΔy(1)выч – ΣΔyтеор. fx 2 = ΣΔx(2)выч – ΣΔxтеор. fy 2 = ΣΔy(2)выч – ΣΔyтеор. fx 3 = ΣΔx(3)выч – ΣΔxтеор. fy 3 = ΣΔy(3)выч – ΣΔyтеор. fx 4 = ΣΔx(4)выч – ΣΔxтеор. fy 4 = ΣΔy(4)выч – ΣΔyтеор. fx 1 + fx 2 + fx 3 + fx 4 = fx(1, 2, 3, 4). fy 1 + fy 2 + fy 3 + fy 4 = fy(1, 2, 3, 4). ΣΔxтеор= 0 ΣΔyтеор = 0
Способ полигонов Уравнивание приращений координат Вычисление весовых коэффициентов и поправок в приращения координат Vxij = Pijfxi Vyij = Pijfyi №№ ходов (J) Зачения весовых коэффициентов в полигонах (i) Полигон 1 1 Σdj/ΣΣdij 2 Полигон 3 Σdj/ΣΣdij 4 Σdj/ΣΣdij 5 Σdj/ΣΣdij 6 Σdj/ΣΣdij 7 Σdj/ΣΣdij 8 Полигон 4 Σdj/ΣΣdij 1. 00 Σdj/ΣΣdij 1. 00
Способ полигонов Уравнивание превышений, исходные данные 2 L = 0. 15 h = +1252 12 1 L = 0. 44 h = - 10231 7 Рп 2914 H 2914 = 3 L = 0. 26 h = +663 Вр. Рп 1 С fh = +11 fh(доп) = ± А fh = +15 fh(доп) = ± 8 L = 0. 72 L = 0. 81 В h = -11989 h = -8994 fh = -13 fh(доп) = ± 6 L = 0. 19 h = -326 5 5 6 4 L = 0. 56 h = -11337 L = 0. 42 h = +3334 11
Способ полигонов Уравнивание превышений Вычисление невязок в полигонах • Полигон А, fh. А = Σh(А)выч – Σhтеор= = (-10231 +1252 +8994) - (0) = +15 мм. fh. А(доп) = • Полигон В, fh. В = Σh(В)выч – Σhтеор = = (-8994 +11989 -3334 +326) – (0) = -13 мм. fh. А(доп) = • Полигон С, fh. С = Σh(С)выч – Σhтеор = = (+663 + 11337 – 11989) – (0) = +11 мм. fh. А(доп) = fh. A + Fh. B + fh. C = +15 – 13 + 11 = +13 мм. fh(ABC)= -10231 + 1252 +663 + 11337 – 3334 + 326 = +13 мм
Способ полигонов Уравнивание превышений Вычисление весовых коэффициентов и поправок в превышения Vhij = Pijfhi №№ звена (J) 1 + 2 Зачения весовых коэффициентов в полигонах (i) Полигон А Полигон В (0, 44+0, 15)/ (0. 44+0, 15+0, 72)= 0, 45 3 + 4 5 + 6 7 8 ΣP Полигон С (0, 26+0, 56)/ (0, 26+0, 56+0, 81)=0. 50 0, 42+0, 19)/ (0, 72+0, 81+0, 42+0, 19)=0. 28 0, 72/ (0, 44+0, 15+0, 72) = 0, 55 0, 72/ (0, 72+0, 81+0, 42+0, 19)=0. 34 0, 81/ (0, 72+0, 81+0, 42+0, 19)=0. 38 1. 00 0, 81/ (0, 26+0, 56+0, 81)=0. 50 1. 00
Способ полигонов Уравнивание превышений Практическая реализация метода полигонов Vhij = Pijfhi Вр. Рп 1 12 0. 45 -6, +1, -1, 0 0. 34 -14 Σ-7 -3 Σ-3 -1, 0 Рп 2914 +7 0. 55 +11 -8 -6 Σ-10 -2, 0 +2 +1, -2, -1, 0 Σ-2 -3 -1, 0 0. 50 0. 28 Σ-12 -17 +6 -1, 0 -9, -2, -1, 0 -18 +12 -8 0 5 0. 50 -1 Σ-3 +3 -3, 0 -8 -7 6 +1 -3 +1 +1 +7 0. 38 Σ-9 11
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов 1. Урез воды в бытовом русле по оси мостового перехода; 2. Изменение (превышение) горизонта воды в бытовом русле по оси мостового перехода при зарегулированном стоке за заданный период; 3. Отметку горизонта высокой воды (ГВВ) по оси мостового перехода; 4. Уклон водной поверхности бытового русла; 5. Распределение направлений течения струй и их скорость в бытовом русле по поверхности водотока; 6. Рельеф дна в пределах бытового русла реки.
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Урез воды в бытовом русле по оси мостового перехода; h=З-П Репер З Hрп Уровень (урез) воды в бытовом русле П Hув Колышек Hув = Hрп + h Уровень Балтийского моря
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Урез воды при зарегулированном стоке: Высокий уровень t = 22 30 Низкий уровень t = 05 50 Уклон водной поверхности бытового русла; А HА d. АВ i = (HА – HВ)/d. АВ В HВ
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Отметка горизонта высокой воды (ГВВ) по оси мостового перехода Водомерный пост № 7, 18. 03. 2011 г. H = 88. 68 м, Створ мостового перехода d. М = 7. 8 км Р. Яуз а d. ВП = 12. 3 км Водомерный пост № 10, 23. 03. 2011 г. H = 61. 63 м,
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Распределение направлений течения струй и их скорость в бытовом русле по поверхности водотока Створ верховой В А 11 Базис, d = 130 м dm(23) 12 … Створ низовой Н В 1(n-1) 1 n Р. Яуза m 1 m 2 … m(n-1) Створ мостового перехода mn
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Рельеф дна в пределах бытового русла реки Ширина реки ≤ 20 - 50 м. 1 xy nxy 1 2 xy ixy 2 3– 5 м 7– 10 м j 1 mxy 2 mxy Р. Яуза nmxy
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Рельеф дна в пределах бытового русла реки Ширина реки > 50 м. HА i Поплавок v Hу L h Hд
Особенности геодезических работ Изыскания мостовых переходов Рельеф дна в пределах бытового русла реки Ширина реки > 50 м.
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей. Условия использования способов съемки в горных условиях 1. Теодолитно-тахеометрическая съемка – 2. 3. не применяется в связи с трудоемкостью передвижений и переноской оборудования в условиях гор. применяется электронная техника для создания планово высотного обоснования. 4. 2. Аэросъемка и аэрокосмическая съемка – 5. не применяется: появляются недопустимые погрешности планового и высотного положения крутых горных склонов. 6. 3. Спутниковые методы – 7. 8. не применяются в связи с трудоемкостью передвижений и переноской оборудования в условиях гор. применяется для создания планово высотного обоснования. 9. 4. Наземная стереофотограмметрическая (фототеодолитная) съемка – 10. применяется при готовом планово-высотном обосновании
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей. С Схема бинокулярного зрения. рj = 0, γJ р. А = J 1 а 1 – J 2 а 2, р. С = J 1 c 1 – J 2 c 2 γC J А γА S 1 C 1 J а 1 1 S 2 C 2 J 2 а 2
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей. za z. O z′a Элементы внешнего ориентирования пары снимков: Элементы внутреннего 1. Геодезические координаты (Xs 1, Ys 1, Zs 1) ориентирования левого конца базиса; координаты главной точки 2. Длина базиса (горизонтальное проложение) В; снимка x. O, z. O 3. Превышение (h. В) правого конца базиса η относительно левого (h. В = Zs 2 - Zs 1); 4. Дирекционный угол базиса ( В) по z′ направлению с левой на правую точку фотографирования; x. O О x′ 5. Углы скоса фотографирования левого ( 1) и x′ правого ( ) снимков; О′ x′ 2 a 6. Углы наклона оптических осей левого ( 1) и xa правого ( 2) снимка; а 7. Углы разворота снимка в своей плоскости z′ левого ( 1) и правого ( 2); 8. Угол конвергенции (сходимости, + ) или дивергенции (расходимости - ), который равен разности углов скоса правого и левого снимка ( = 2 - 1).
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей. Элементы внешнего ориентирования пары снимков дивергенция X Север -γ S 1 +φ2 -φ2 + φ1 -φ1 h. B В 1. XS 1, YS 1, ZS 1. +γ конвергенция 2. B – базис. 3. h. В = ZS 2 - ZS 1. 4. αВ – дирекционный угол 5. φ1, φ2 - углы скоса 90° S 2 αB 6. ω1, ω2 - углы наклона 8. = 2 - 1 – угол (кон)ди-вергенции 90° B YS 1 X S 1 7. η 1, η 2 – углы разворота снимков +ω1 S 2 f Y -ω2
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей Координаты снимка и координаты местности X = XS 1 + NX 1 Y = YS 1 + NY 1 Z = ZS 1 + NZ 1 + Z где
Особенности геодезических работ. Изыскания тоннелей Случаи съемки, рабочее поле стереопары и стандартное расположение опознаков Дальняя граница 2 иц ан 4 S 1 S 2 Ymin = 4 В S 2 φ В Пр а φ = 31, 5° а гр гр φ ан иц я В S 1 Вправо отклоненный 15 03 2012 г ва φ = 31, 5° φ φ 3 Рабочее поле стереопары Ле Влево отклоненный 1 Ближняя граница S 1 В S 2 Ymax = 10 B S 2 ая S 1 90° В ав Нормальный
Геодезическое сопровождение строительства Виды и нормы точности разбивочных работ Разбивкой сооружения называют обозначение и закрепление на местности с необходимой точностью осей и ключевых точек объекта, которые определяют его местоположение и размеры. m. П 2 = m. P 2 + m. Т 2, если m. Т = m. П, то или Геодезическое обоснование должно строиться в два раза точнее по отношению к требуемой точности разбивочных работ и в три раза точнее по отношению к точности приемки сооружения в эксплуатацию.
Геодезическое сопровождение строительства Виды и нормы точности разбивочных работ Таблица Наименование видов работ и частей сооружений Допустимые погрешности в см. или относительные продольные поперечные вертикальные 1 2 3 4 Земляное полотно подходов к мостовым переходам (дорог) и регуляционных сооружений: - верх земляного полотна 5 5 5 - 2 5 Земляные работы
Геодезическое сопровождение строительства Виды и нормы точности разбивочных работ 1 2 Продолжение таблицы 3 4 Мосты, виадуки и эстакады Положение опор относительно планово-высотной основы: - для мостов с пролетами (L) из металла или железобетона - для арочных пролетов длиной L - при сборке (изготовлении) на месте строительства моста от 1 см – до 1: 5000 L от 1 см – до 1: 10000 L от 1 см – до 1: 3000 L 1: 10000 L 1 см Положение центра кессона или опускного колодца 5 5 2 Положение центра опоры при разбивке на искусственном острове 2 2 1 Внешние контуры кладки выше фундамента относительно осей опорных частей 1 1 1 Свайные деревянные опоры и опоры подмостей 2 2 1 Сваи оболочки 3 3 3 Положение узлов ферм на подмостях 0, 2 Опорные части металлических ферм 0, 5 0, 1 Грани сводов и надсводные строения 1 1 1
Геодезическое сопровождение строительства Виды и нормы точности разбивочных работ 1 Продолжение таблицы 2 3 4 Тоннели и метро 1: 10000 по расчету но не < 1: 10 000 10√L 5 √L 2 2 1 Передача координат через порталы, штольни и шахты 1: 20000 1 0. 5 Допустимые расхождения встречных забоев (щитовая проходка метро) 1: 30000 5 0. 1 2 2 1 1: 30000 0, 5 Сваи крепей и стены при открытом способе строительства метро - 1 - 3 2 Стены при траншейном способе строительства метро 2 2 1 Обделка тоннеля метро 1: 2000 1 1 Платформы на станциях метро 1: 2000 0, 5 Рельсовый путь в метро 1: 3000 0, 2 Допустимые расхождения встречных забоев: - прямолинейных тоннелей длиной L; - криволинейных тоннелей длиной L Центры стволов шахт для строительства метро Передача координат через шахты метро
Геодезическое сопровождение строительства Опорная сеть для разбивки сооружений (проект) • Принципиальная схема с указанием альтернативных вариантов и методов разбивки ключевых точек мостового перехода или транспортного тоннеля; • Геометрическая схема построения опорных точек разбивки сооружения (геодезический четырехугольник, цепочка треугольников, центральная система и др. ) с указанием схемы привязки этих точек к государственной геодезической сети; • Схема закрепления на местности точек опорной сети с указанием необходимого времени сохранности и способа обустройства закрепленных точек; • Схема наблюдения углов и расстояний; • Обоснование требуемой точности определения координат и отметок геодезического обоснования и предрасчет точности измерений; • Перечень приборов и геодезического оборудования; • Рекомендуемый метод уравнивания углов, расстояний и превышений.
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений • Метод координат: • способ прямоугольных координат (способ перпендикуляров); • способ полярных координат. • Метод засечек: • • • способ угловых засечек; способ микротриангуляции; способ обратной засечки; способ створных засечек; способ линейных засечек (геометрический).
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (метод координат) X YC M β d AC ΔY С′ d. OA XC А ΔX С Y О • отложить в направлении оси координат OX расстояние d. OA от начала координат О до точки А; • центрировать на точке А теодолит и отложить угол ; • отложить по направлению угла расстояние d. AС от точки А до точки С; • фиксировать положение точки С на местности.
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (метод координат) Погрешность метода координат
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Прямая угловая засечка Поперечная погрешность, η С Продольная погрешность, λ Аxy γ c ε ε a α ε ε в Поле существования точки С β Вxy • измерить расстояние между точками А и В (базис); • установить на точках А и В теодолиты и отложить углы и ; • зафиксировать в пересечении направлений АС и ВС точку “С”.
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Прямая угловая засечка Влияние погрешности базиса в направлении: Влияние погрешности отложения углов и в направлении: Суммарная погрешность: поперечном продольном поперечная продольная
Геодезическое сопровождение строительства X Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ микротриангуляции Север αС′С C′x′y′ ′С δ = С Cxy αС′В • γ 1 = αС′В - αС′С γ в а α Аxy с • • β Bxy Y Условия применения: Для точек А и В известны координаты; Известно приближенное местоположение точки “С” на местности; Место доступно для установки теодолита;
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ микротриангуляции • • • Действия: В окрестностях точки “С” фиксируют точку “С ” и формируют треугольник АВС′, в котором измеряют углы , и ; Уравнивают углы и вычисляют расстояния а и в; Вычисляют координаты точки С′ (x′, y′) и сопоставляют их с проектными координатами точки С; Решением обратной геодезической задачи устанавливают расстояние δ = СС′ и разбивочный угол γ 1; Откладывают угол γ 1 и по заданному направлению откладывают расстояние δ. Фиксируют точку С.
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ обратной засечки С X Dxy Север d. D D α C′C SB ′C =CC δ • xy • γB A C′xy γD Axy SD SA α C′B d. A γA β = α C′B - α C′C d. B B Bxy Y • Условия применения: Для точек А, В и D известны координаты; Известно приближенное местоположение точки “С” на местности; Место доступно для установки теодолита и находится вблизи центра тяжести треугольника ABD.
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ обратной засечки , где Погрешность положения точки С′ , где
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ створной засечки 3′ 4′ D 1′ 2′ DXY Р. Соть γD BXY γB 1 2 А 3 4
Геодезическое сопровождение строительства Методы разбивки сооружений (Метод засечек) Способ линейной засечки λ C′ C M b τ A η a c B τ
Геодезическое сопровождение строительства Разбивка точек электронным теодолитом BXY -Y -X β +Y X +X +Y C′ CXY AXY i X = +2, 65 м AXY -Y +Y l Y = +1, 53 м +X +Y CXY X
Геодезическое сопровождение строительства Типичное размещение опорных точек для разбивки опор мостовых переходов 1. Оба берега реки крутые (не затопляемые) и их бровки находятся высоко над уровнем воды; 2. Один берег реки крутой (не затопляемый), а другой пологий с периодическим затоплением паводковой водой; 3. Оба берега реки крутые (не затопляемые) и их бровки находятся высоко над уровнем воды, при этом в средней части реки имеет место остров, который находится на некотором расстоянии от створа мостового перехода вверх или вниз по течению; 4. Один берег реки крутой (не затопляемый), а другой пологий с периодическим затоплением паводковой водой, но в середине реки имеет место остров, который находится в створе мостового перехода и имеет достаточную длину вдоль течения реки.
Геодезическое сопровождение строительства Технологический островок под мостовой опорой
Типичное размещение опорных точек для разбивки опор мостовых переходов Первый случай Р. Хопер 1 2 3 γ γ M′ 1/3(MN) N′ N A 1/3(MN) γ 1/3(MN) D M E B
Типичное размещение опорных точек для разбивки опор мостовых переходов Второй случай Р. Хопер C 1/3(MN) ½(MN) D M 1/3(MN) ½(MN) γ B A 1 M′ γ 2 γ F 3 γ N′ N Пойма γ E
Типичное размещение опорных точек для разбивки опор мостовых переходов Р. Хопер Третий случай M M′ 1 γ γ 2 3 γ N′ γ γ N 1/3(MN) A С B
Типичное размещение опорных точек для разбивки опор мостовых переходов Четвертый случай А D Пойма 1 M′ γ C 2 3 Е γ Р. Хопер M B γ N′ N
Разбивка тоннеля Схема тоннельной триангуляции и подходной полигонометрии III I Тоннельная полигонометрия V Входной портал Выходной портал II Тоннельная триангуляция IV VI
Разбивка тоннеля Требования к точности тоннельной триангуляции Разряд Длина тоннеля, км Длина сторон, км I >8 II Средние квадратические погрешности измерения углов, " исходной стороны слабой стороны Дирекционного угла " 4 – 10 0, 7 1: 400000 1: 200000 1, 5 5– 8 2– 7 1, 0 1: 300000 1: 150000 2, 0 III 2– 5 1, 5 - 5 1, 5 1: 200000 1: 120000 3, 0 IV 1 -2 1 -3 2, 0 1: 150000 1: 70000 4, 0
Разбивка тоннеля Требования к точности тоннельной полигонометрии Разряд полигонометрии Длина тоннеля, км Длина хода полигонометрии, км I >8 II Средние квадратические погрешности измерения углов по оценке станции по многократным измерениям и по невязкам ходов 3 – 10 0, 4 0, 7 5– 8 2– 7 0, 7 1, 0 III 2– 5 1, 5 - 5 1, 0 1, 5 IV 1 -2 1 -3 1, 5 2, 0
Разбивка тоннеля Передача координат и дирекционного угла через шахту в тоннель Способ створа двух отвесов d 1 u А τ u На поверхности u D С В d 2 d 3 В тоннеле C′ u τ u τ D′ E F d 4
Разбивка тоннеля Передача координат и дирекционного угла через шахту в тоннель Способ соединительного треугольника B ψ На поверхности α γ в A с а D β C αC′D′ = αCD а 1 = а XC′ = XC β 1 а 1 XD′ = XD γ 1 D′ YD′ = YD в 1 α 1 ψ1 d с1 C′ YC′ = YC В тоннеле E F
Разбивка тоннеля Передача координат и дирекционного угла через шахту в тоннель Способ соединительного треугольника Исходные данные: Координаты точки А: XA, YA; Дирекционный угол: αВА. Измерения на поверхности: углы α, ψ, расстояния: а, в, с. Измерения в тоннеле: углы α 1, ψ1, расстояния: а 1, в 1, с1, d. Определить: Координаты: XЕ, YЕ, XF, YF; Дирекционный угол: αEF. Вычисление элементов треугольника на поверхности: Вычислить углы β, γ по формуле: Вычислить дирекционные углы линий на поверхности: Вычислить координаты точек D, C на поверхности: αAD = αBA + ψ − 180 XD = XA + c Cos αAD YD = YA + c Sin αAD αDC = αAD + (360 -β) − 180 XC = XD + a Cos αDC YC = YD + a Sin αDC αCA = αDC + (360 -γ) − 180 XA = XC + в Cos αCА YА = YС + в Sin αCА αAB = αCA + (360 -α-ψ) − 180
Разбивка тоннеля Передача дирекционного угла через шахту в тоннель Способ соединительного треугольника Вычисление элементов треугольника в тоннеле: Вычислить углы β 1, γ 1 по формуле: Вычислить дирекционные углы линий в тоннеле: αD′Е = αC′D′ + 180 − γ 1; αC′Е = αD′C′ + β 1 − 180; αЕF = αD′E + 180 − (360 - ψ1); Контроль αЕF = αC′E + (α 1 + ψ1) − 180; Принять: αC′D′ = αCD ; XC′ = XC, YC′ = YC ; XD′ = XD, YD′ = YD. Вычислить координаты точек E, F в тоннеле: XE = XD′ + в 1 Cos αD′Е ; YE = YD′ + в 1 Cos αD′Е XF = XE + d Cos αЕF ; YF = YE + d Sin αЕF Контроль XE = XС′ + с1 Cos αС′Е ; XF = XE + d Cos αЕF ; YE = YС′ + с1 Cos αС′Е YF = YE + d Sin αЕF
Разбивка тоннеля Передача отметки на дно шахты Шкала Рейка а Репер на поверхности в Рейка Инварная проволока Шкала Груз – 10 - 20 кг Емкость с маслом с НШ = Нрп + а − в − с Репер на дне шахты
Разбивка тоннеля Прямолинейный тоннель с постоянным уклоном Частный случай C Выходной портал Входной портал v d, α, i , Ю С А′ АXY В′ D E′ E 4 2 1 ВXY если 3 то ΔX + ΔY + ΔX - ΔY ΔX + ΔY - CB ЮВ ЮЗ СЗ = arctg i α=r α = 180° - r α = 180° + r α = 360° - r
Разбивка тоннеля Прямолинейный тоннель с постоянным уклоном Общий случай C v d, α, i , Ю АXY E А′ С 1 E′ 4 βвх 2 вх = АВ - СА + 180 ВXY βвых В′ 3 D вых = АВ - BD + 180
Разбивка тоннеля Криволинейный тоннель с постоянным уклоном ВУ(X, Y, H) Выходной портал Т Т Входной портал НК(XYH) К A(X, Y, H) d AН СК(X, Y, H) КК(X, Y, H) d. К КВ , ККВ , , i К , AН К R R R О i B(X, Y, H)
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых 1. Прямоугольных координат. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Полярных координат (способ углов). Продолженных хорд. Трех точек. Описанного многоугольника. Вписанного многоугольника. Разбивка тоннеля с учетом переходных кривых
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ прямоугольных координат Т X НК 1 2 3 4 5 ВУ Y Пк 0 Т K 1 R R θ R R O
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ полярных координат β Т x ВУ y a δ А 2 А 1 НК δ = θ 1/2 R R К 1 КК R R θ 1 O
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ полярных координат КТ НК НТ К 1 90° R θ 1 90° R R 90° R O КК R R
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ продолженных хорд К В К А′ 1 d b Y X 0 0 НК d А 0 d d А 1 А′ 2 b A 2 O
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ трех точек К В К Y 0 А 0 0 a X НК А 1 a f A 2 a A 3 f R R R O R
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ описанного многоугольника (укороченного тангенса) ВК - Шаг разбивки ВУ 1 А 0 Т Т θ Т Где K* = НК – А 1 Б Б НК НТ ВУ 2 θ O A 2 θ
Разбивка тоннеля Способы разбивки простых круговых кривых Способ вписанного многоугольника 2δ x ВУ y δ а НК а А 1 А 2 R К 1 КК R R θ 1 O δ = θ 1/2
Разбивка тоннеля Способ разбивки с учетом переходных кривых ВУ y t 2 l НКК КПК 1 R φ2 φ1 КПК 2 O t 2 l ККК x t 1 НПК 1 y p x t 1 θ НПК 2
Разбивка тоннеля Способ разбивки с учетом переходных кривых Сдвижка круговой кривой: Радиус сдвинутой круговой вставки R 1 = R - p Расстояния от начала (конца) круговой кривой до начала (t 1) и до конца (t 2) переходной кривой Координаты конца переходной кривой в системе координат трассы тоннеля Контроль правильности вычисления координаты x Угол поворота переходной кривой x = t 1 + t 2
Разбивка тоннеля Аналитический расчет трассы тоннеля X НПК 1 ВУ 1 θ 1 КПК 1 НТx, y, н КПК 2 НПК 3 ВУ 3 θ 2 НПК 2 ВУ 2 θ 3 КПК 3 КТx, y, н Y Приращения координат точек на прямых участках: Δx = d Cos α; Δy = d Sin α ; Приращения координат точек на кривых (КПК, НКК, ККК) Δx = d Cos α + y Cos (α ± 90) ; Δy = d Sin α + y Sin (α ± 90).
Разбивка тоннеля Аналитический расчет трассы тоннеля Ведомость прямых и кривых УГЛЫ № № угла ПК и + НТ КРИВЫЕ 0+00 КТ 17+61 29+88 - 5 43 +8 51 2500 1700 111 83 189 38 24 41 Координаты в системе трассы, ПК и + НПК 4+07 10+62 16+41 НКК 4+45 10+86 16+82 ККК 5+56 11+69 18+71 КПК 515 СВ 83 15 610 ЮВ 78 51 636 СВ 77 20 1076 3 11+25 1500 Длина ПК, м Румб прямых 448 2 +7 21 м Длина КК, м Расстояние меж-ду ВУ 468 5+15 Радиус, Прямая вставка, ПВ 407 1 УГОЛ: + право - лево ° ′ ПРЯМЫЕ 1227 ЮВ 65 39 5+94 11+93 19+12
Геодезические работы при эксплуатации мостов Деформация сооружений и их виды Вертикальные: осадка, пучение Горизонтальные - сдвиг X δ Δ δz Y Z X -δy δ -δx Y
Определение деформаций δx = X(ti) – X(t 0) δy = Y(ti – Y(t 0) δz = Z(ti) – Z(t 0) если δx > 0 и δy > 0 δx < 0 и δy < 0 δx > 0 и δy < 0 то CB ЮВ ЮЗ СЗ α=r α = 180° - r α = 180° + r α = 360° - r
Геодезические методы определения деформаций • • • метод геометрического нивелирования I, II и III класса. Применяется для измерения осадок и пучения; метод гидронивелирования. Применяется для измерения относительных смещений деталей строительной конструкции, например, примыкающих друг к другу плит пролетных строений; метод угловых измерений. Применяется для определения горизонтальных смещений вертикальных (высотных) конструкций; метод координат. Применяется для определения горизонтальных смещений строительных конструкций, имеющих в верхнем строении площадки (верхние части опор, пролетные строения мостовых переходов или путепроводов; фотограмметрический метод. Применяется для определения горизонтальных и вертикальных смещений фасадов строительных конструкций сложной формы; стереофотограмметрический метод. Применяется для определения горизонтальных и вертикальных смещений фасадов строительных конструкций сложной формы.
метод геометрического нивелирования. Классы нивелирования и необходимая точность определения деформаций I класс, fh(доп) = II класс, fh(доп) = III класс, fh(доп) = , применяется в научных целях, при выяснении подвижек Земной коры и при ожидаемой осадке < 1 мм. , применяется при ожидаемой осадке 1 – 5 мм. , применяется при ожидаемой осадке > 5 мм.
Конструкции деформационных реперов и марок Рейка 50 20 30 Несущая опора МП Головка репера 75 150 10 Выступающая часть репера
Конструкции деформационных реперов и марок Схема заделки деформационной марки Скважина с цементным раствором Схема конструкции глубинного репера поверхность грунта Крышка Ø 20 Марка Ø 30 Опора мостового перехода, разрез 1500 - 1800 150 Подвесная рейка Головка репера Обсадная труба, Ø 250 - 300 Внутренняя труба, Ø 50 - 150 Материковый грунт Заливка бетоном, башмак
метод гидронивелирования Определение относительных смещений строительных конструкций Мензурки с миллиметровыми делениями а Патрубок h h = a - b b Соединительный шланг
метод угловых измерений Определение смещений верхней части высотных сооружений A 2 Aпр 1 Aл Aпр Aл Y Т 1′ O Aпр 0 Aл Т 2′ Т 1 X Т 2
метод угловых измерений Определение смещений верхней части высотных сооружений Y ε = Aпр - Aлев +δy +δx d 2 b 2 -δx Т 2 ε 2 -δy b 1 d 1 Т 1′ ε 1 Т 2′ β 1 γ 1 Т 1 β 2 γ 2 X γ 1 + γ 2 = 90°
метод координат Схема мостовой триангуляции Наблюдение горизонтальных смещений опор мостового перехода B C 2 1 А 4 3 6 5 8 7 D
метод координат Ведомость смещений верхнего строения опор мостового перехода Период наблюдений с 15. 05. 2005 по 15. 05. 2006. Автодорога Москва – Самара, км 459. δx = Xi+1 – X 0 δy = Yi+1 – Y 0 мм мм Величина деформации, δ, мм 1 -2, 9 +3, 6 4, 6 129 2 -3, 1 +4, 2 5, 2 126 … … … 8 +4, 8 -1, 1 4, 9 347 №№ точек Направление деформации (Дирекционный угол, α°)
метод координат С Векторная диаграмма смещений верхнего строения опор мостового перехода Период наблюденй с 15. 05. 2005 по 15. 05. 2006. X Автодорога Москва – Самара, км 459. +4. 2 2 5, 2 -3. 1 5, 3 6 4 -2. 9 4, 6 5 1, 8 3, 8 8 Москва 3 +3. 6 +4. 8 -1. 1 4, 1 Самара 1 4. 9 Y 7 2. 3
фотограмметрический метод Z X Направление оптической оси фотокамеры Направление ориентирования A B
стереофотограмметрический метод Z Y S 1 B S 2 X
стереофотограмметрический метод Элементы ориентирования пары снимков za z. O z′a Элементы внешнего ориентирования пары снимков: Элементы внутреннего 1. Геодезические координаты (Xs 1, Ys 1, Zs 1) ориентирования левого конца базиса; координаты главной точки 2. Длина базиса (горизонтальное проложение) В; снимка x. O, z. O 3. Превышение (h. В) правого конца базиса относительно левого (h. В = Zs 2 - Zs 1); η 4. Дирекционный угол базиса ( В) по z′ направлению с левой на правую точку фотографирования; x. O 5. Углы скоса фотографирования левого ( 1) и О x′ x′ правого ( 2) снимков; О′ x′ 6. Углы наклона оптических осей левого ( 1) и a правого ( 2) снимка; xa а 7. Углы разворота снимка в своей плоскости z′ левого ( 1) и правого ( 2); 8. Угол конвергенции (сходимости, + ) или дивергенции (расходимости - ), который равен разности углов скоса правого и левого снимка ( = 2 - 1).
стереофотограмметрический метод Схема стереоприбора для наблюдения и измерения объема 1 4 2 4 3 2
Скачать презентацию ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ МОСТОВ Кафедра
Лекции МТТ 3 к. .ppt