Лекции по инженерной геодезии

Оглавление
konspect22.doc (4 стр.)
Скачать
Оглавление
KONSPEKT33.doc (2 стр.)
Скачать
  1   2   3   4
Министерство образования Российской Федерации
Саратовский государственнй технический университет


Кафедра “Технология и организация производства” БИТТУ

А. Т. Черкозьянов

А. А. Землянский
ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОДЕЗИЯ


Раздел 2. Геодезические измерения

Конспективное пособие для студентов специальности ПГС


всех форм обучения


Балаково - 2002


Тема 4. Угловые измерения


    1. Принцип измерения горизонтального угла. Теодолиты



П р и н ц и п и з м е р е н и я у г л а. Пусть угол АВС на местности, горизонтальная проекция которого получена проектированием направлений ВА и ВС отвесными плоскостями Q на горизонтальную плоскость Р , рис.4.1.




^

Рис. 4.1. Принцип измерения горизонтального угла



Если над вершиной В измеряемого угла установить градуированный круг L (круговой транспортир) параллельно плоскости Р , то проекция угла АВС на плоскость L также будет горизонтальным углом . Подписав деления круга L по часовой стрелке, получим измеряемый угол как разность отсчетов
= а – с . (4.1)
Данная схема измерения горизонтального угла реализована в теодолитах

.

Т е о д о л и т ы. Первый угломерный прибор Герона, 6 век до н. э., состоял из круга, окружность которого разделена на 360 частей (градусные деления), - лимба. В центре лимба вращалась линейка – алидада, на которой закреплены диоптры (приспособления для наведения на точки местности) и штрихи для отсчета по лимбу – отсчетные устройства. Центр лимба устанавливался над вершиной угла по отвесу – центрирование прибора. В горизонтальное положение лимб приводился по водяному уровню. (Прибор был описан в первой книге Герона «Диоптрика»).

С изобретением Галлилеем зрительной трубы она была установлена на теодолитах вместо диоптров, что позволило повысить точность наведения (визирования) на точки местности в несколько раз. А с установкой на теодолитах микроскопов повысилась точность отсчетов по лимбу. В дальнейшем на теодолитах установили вертикальные круги для измерения вертикальных углов (теодолиты – тахеометры).

В настоящее время теодолиты различаются по точности измерения углов и конструктивным особенностям. Согласно ГОСТ 10529 – 86 г. теодолиты подразделяются на технические – Т30, Т15, точные – Т5, Т2, высокоточные (прецизионные) – Т1, Т0.5. Заглавная буква означает теодолит, а цифра – среднюю квадратическую погрешность измерения угла одним приемом в лабораторных условиях в секундах. Так Т15 - m = 15. В строительстве применяются технические и точные теодолиты. Высокоточные теодолиты используются при построении государственных геодезических сетей.

В последние годы выпускаются теодолиты 2-го, 3-го и 4-го поколений. Например, 2Т30 – вторая базовая модель теодолита 30 точности, 2Т30М – теодолит маркшейдерский, 4Т5КП – четвертая базовая модель теодолита 5 точности с компенсатором и прямым изображением зрительной трубы. В теодолитах Т15, Т5 для измерения вертикальных углов установлен дополнительный уровень, а в теодолитах Т15К,Т5К – компенсатор для приведения алидады вертикального круга в горизонтальное положение автоматически при угле наклона не превышающем 2, что ускоряет процесс измерения вертикальных углов. Зрительная труба с прямым изображением более удобна в работе, чем труба с обратным изображением.

По назначению различают теодолиты маркшейдерские, проектировочные, кодовые, специальные, универсальные, лазерные. В строительстве лазерные теодолиты применяются для задания направлений и створов, установки конструкций в проектное положение, трассирование дорог и коммуникаций. Отличительная особенность лазерного теодолита – видимый визирный луч.

В теодолитах любой конструкции должны быть уровни и подъемные винты для приведения лимба в горизонтальное положение. Закрепительные винты лимба, алидады и зрительной трубы для закрепления их при взятии отсчетов. Наводящие (микрометренные) винты лимба, алидады и зрительной трубы для повышения точности наведения на точки местности, приспособления для центрирования.


    1. ^ Основные части теодолита


З р и т е л ь н а я т р у б а. В современных приборах применяются зрительные трубы с внутренней фокусировкой. Труба состоит из окуляра, объектива, фокусирующей линзы в середине трубы, которая перемещается при фокусировании кремальерой, и сетки нитей, установленной в окулярной части трубы. На рис. 4.2 приведен вид сетки нитей, применяемой в теодолитах.


Рис. 4.2. Сетка нитей

Вертикальные нити а, а служат для измерения горизонтальных углов. Двойные нити а называются биссектором, угловая величина которого 1. Биссектор используется при наведении на визирные цели, толщина которых в поле зрения трубы меньше ширины биссектора. В других случаях используется нить а. Горизонтальная нить в служит для измерения вертикальных углов. Горизонтальные штрихи d являются дальномерными нитями и служат для определения расстояний. Сетка нитей может смещаться горизонтально при помощи исправительных винтов 1 и вертикально – винтами 2. Для установки сетки нитей по глазу она может перемещаться относительно окуляра при помощи диоптрийного кольца, установленного на окуляр. Линия, соединяющая центр сетки нитей и центр объектива, называется визирной осью трубы. В теодолитах 3-4 поколений стали устанавливаться зрительные трубы, дающие прямое изображение.

Основной метрологической характеристикой зрительной трубы является увеличение трубы v , которое определяет точность визирования:

mv = 60 / v , (4.2)
чем больше v , тем точнее визирование, (разрешающая способность глаза в угловой мере 60). В теодолитах Т30 v = 18, T15, T5, T2 v = 25 , T1 v=40. Таким образом, в технических и точных теодолитах средняя квадратическая погрешность визирования mv = 2.5 - 3.

^

У р о в н и. В теодолитах применяются цилиндрические уровни, рис.4.3.




Рис.4.3. Цилиндрический уровень



Верхняя точка называется нуль-пунктом. От нее вправо и влево нанесены штрихи, расстояния между которыми 2 мм. Угловая величина 2 мм называется ценой деления уровня . Она зависит от радиуса R кривизны внутренней поверхности ампулы. Чем больше R , тем меньше , тем точнее уровень. В теодолитах Т30, Т15 -  = 45, Т5 -  = 30, Т2 -  = 10. Касательная uu1 к внутренней поверхности ампулы в нуль-пункте называется осью уровня. При положении пузырька уровня на середине (концы пузырька уровня симметричны нульпункту) ось уровня uu1 горизонтальна.

О тс ч е т н ы е у с т р о й с т в а. Отсчетные устройства служат для оценки долей деления лимба. Они бывают штриховыми, шкаловыми микроскопами и оптическими микрометрами, рис.4.4.


В теодолитах Т30 наименьшее деление лимба, называемое ценой деления, l = 10 , рис.4.4, а. Отсчет производится по неподвижному штриху алидады с оценкой деления лимба на глаз : 250 24.

а б

в


г

^

Рис. 4.4. Схемы отсчетных устройств

а – штриховой микроскоп; б, в – шкаловые микроскопы ; г - оптический микрометр



В теодолитах 2Т30 (2Т30П) l = 10 , на алидаде шкала в 10 разделена на 12 частей, цена деления шкалы 5 , на глаз оценивается 1/5 деления шкалы: 25012 , рис.4.4, б. В теодолитах 2Т30М, Т15, Т5 l = 10 . Шкала на алидаде в 10 разделена на 60 частей. Цена деления шкалы 1 . Отсчет в теодолитах Т15, Т5 производится до десятых долей минуты: 250 18.5 , рис.4.4, в.

В теодолитах Т2, рис.4.4, г , l = 20 . Оптическим микрометром совмещают диаметрально противоположные штрихи лимба. Приближенно отсчет можно взять по неподвижному штриху алидады с оценкой деления лимба на глаз: 250 52 (для контроля). Полный отсчет: число делений между одноименными штрихами лимба (250 и 2050 ), умноженное на 10 , плюс отсчет по микрометру: 250 52 41.3.

В теодолитах Т30, 2Т30, 2Т30М предельная погрешность отсчета ОТСЧ = 1.5; в теодолитах Т15 – 0.8 ; в теодолитах Т5 – 0.3. Средняя квадратическая погрешность отсчета mОТСЧ = ОТСЧ /3 и определяет в основном точность измерения углов одним приемом в лабораторных условиях.
Э к с ц е н т р и с и т е т а л и д а д ы. В соответствии с принципом измерения горизонтального угла, рис.4.1, центр вращения алидады должен совпадать с центром делений лимба. В практике это условие не выполняется. Несовпадение центра вращения алидады А с центром делений лимба С, рис.4.5, называется эксцентриситетом алидады.



^

Рис. 4.5. Эксцентриситет алидады



Линейный элемент эксцентриситета е величина не большая. Так в серии теодолитов Т30 может быть е = 0.02 мм. Но при радиусе лимба r = 35 мм погрешность в отсчете х = 2. (Связь между угловым х и линейным е элементами эксцентриситета: x= ( e/r)/, где число минут в одном радиане =3438). При предельной погрешности отсчета ОТСЧ = 1.5 х=2 величина существенная и пренебрегать влиянием эксцентриситета алидады нельзя.

Если брать отсчеты М и N по диаметрально противоположным штрихам алидады, то правильные отсчеты M = M - x , N = N + x , откуда следует что
(M + N)/2 = (M + N)/2 - (4.3)
среднее арифметическое из отсчетов по диаметрально противоположным штрихам алидады свободно от влияния эксцентриситета алидады. Данная схема отсчетов была реализована в старых теодолитах, начиная со времен Герона. В современных оптических теодолитах эта схема реализована в Т2, Т1, Т0.5, см. схему отсчета по рис.4.4.г.

В оптических теодолитах Т30, 2Т30, Т15, Т5 применяется односторонняя система отсчетов, (штрих или шкала на одном конце алидады). Для исключения влияния эксцентриситета алидады измерения ведутся на диаметрально противоположных частях лимба. Измеряют при круге лево (КЛ – положение вертикального круга слева от трубы, если смотреть со стороны окуляра), затем переводят трубу через зенит (поворот трубы на 1800 вокруг своей оси), поворачивают алидаду на 1800 и измеряют при круге право (КП). Средне из измерений при КЛ и КП , согласно (4.3) , исключает погрешность за эксцентриситет алидады.

Измерения при КЛ и КП называются полуприемами, а среднее из них - приемом. Средняя квадратическая погрешность измерения угла одним приемом и является метрологической характеристикой теодолита (Т30 m = 30).


П р и с п о с о б л е н и я д л я ц е н т р и р о в а н и я.Установка центра лимба над вершиной измеряемого угла (центрирование теодолита) и визирной цели в определяемой точке производятся при помощи нитяного отвеса, механического центрира, оптического центрира, рис.4.6.



а б в
^

Рис.4.6. Приспособления для центрирования


а – нитяный отвес; б – механический центрир; в – оптический центрир
Простейший прибор для центрирования – нитяный отвес, рис.4.6, а. Погрешность центрирования в безветренную погоду порядка 5 мм (при ветре порядка 1-2 см).

При определенных условиях в строительстве применяют механический центрир, рис.4.6, б. Острие телескопической штанги 1 совмещают с точкой В местности. Теодолит, скрепленный с верхним концом штанги, перемещают по головке штатива до тех пор, пока пузырек круглого уровня 2 на штанге не установится в нульпункте. Погрешность центрирования 1-2 мм.

Более точное центрирование достигается оптическим центриром, рис.4.6,в. Оптические центриры вмонтированы в подставки теодолитов Т15, Т5, Т2. Алидада теодолита приводится в горизонтальное положение по цилиндрическому уровню. Луч, идущий от точки В, призмой 1 преломляется на 900 и через объектив 2 , сетку нитей 3 и окуляр 4 идет к глазу наблюдателя. После фокусировки в поле зрения центрира видны точка В и крест сетки нитей. Передвигают по головке штатива подставку теодолита до совмещения креста сетки нитей с точкой В. Погрешность центрирования порядка 0.5 мм

В соответствии с применяемым прибором для центрирования и расстоянием d от теодолита до визирной цели можно рассчитать в угловой мере погрешность центрирования mц и установки визирной цели mр , которую называют погрешностью редукции, рис.4.7.



^

Рис.4.7. Погрешности центрирования и редукции



Центр лимба С не совпадает с точкой В на величину ец в мм, а точка визирования М не совпадает с определяемой точкой М на величину ер в мм. Максимальные погрешности за центрирование и редукцию в угловой мере будут при = 900: xц =(ец / d)  , xр = (ер / d)  ,  = 206265- число секунд в радиане

Приняв ец = mц и ер = mр в мм в соответствии с применяемыми приспособлениями, получим формулы для расчета средних квадратических погрешностей центрирования и редукции в измеряемом направлении :
mц = (mц / d) , mр = (mр / d)  (4.4)

Пример: длина линии d = 50 м, теодолит и визирная цель центрируются нитяным отвесом в безветренную погоду , mц = mр = 5 мм. Подставим в формулу (4.4) исходные значения:
mц = mр = (5 мм / 50 000 мм) 206 000 = 20.
Если центрирование теодолита и визирной цели производится оптическим центриром, то mц = mр = 2.

По формулам (4.4) рассчитываются максимальные погрешности за центрирование и редукцию в направлении. Угол вычисляется как разность двух направлений. При неблагоприятных условиях (угол близок к 1800) максимальная погрешность в угле будет в два раза больше (в приведенных примерах 40 и 4). В строительстве при заданной точности угловых измерений и фактических расстояний от теодолита до визирных целей рассчитываются способы центрирования. Либо достаточно применить нитяный отвес, или необходим механический центрир, или необходимо вести угловые измерения теодолитом с оптическим центриром (Т15, Т5).


    1. ^ Поверки и юстировки теодолита


Взаимное положение основных осей теодолита должно соответствовать геометрическим условиям в соответствии с принципом измерения горизонтального угла: вертикальная ось прибора должна быть отвесной, плоскость лимба горизонтальной, визирная плоскость вертикальной.

Для соблюдения этих условий выполняют поверки и юстировки (исправления) теодолита.

!. Ось уровня uu1 должна быть перпендикулярна вертикальной оси вращения теодолита tt1 , рис.4.8, а.

За ось tt1 принимают ось вращения алидады, которая перпендикулярна плоскости лимба. Только при условии uu1 tt1 можно привести ось tt1 в отвесное положение. Угол u , на который может отклоняться ось uu1 от перпендикуляра к tt1 , не должен превышать одного деления уровня. Устанавливают уровень по направлению двух любых подъемных винтов и, действуя ими, приводят пузырек на середину. Поворачивают алидаду на 900 и третьим винтом приводят пузырек уровня на середину. Вращают алидаду на 1800 . Если пузырек уровня отклонился от нульпункта не более чем на 1.5 деления, то условие выполнено. В противном случае исправляют положение уровня при помощи его исправительных винтов.




a б в г

uu1 tt1 aa1 tt1 vv1 HH1 HH1 tt1

Рис. 4.8. Схемы геометрических условий теодолита
2. Вертикальная нить сетки aa1 должна быть параллельна оси теодолита tt1 , рис.4.8, б. Только в этом случае отсчеты по лимбу при наведении любой точкой нити aa1 на визирную цель будут одинаковы. Это условие необходимо для удобства работы при измерении углов.

Наводят нить aa1 на нить отвеса. Если нить отвеса не выходит за пределы биссектора, то условие выполнено. В противном случае исправляют положение нити aa1 поворотом всей окулярной системы.

3^ . Визирная ось трубы vv1 должна быть перпендикулярна горизонтальной оси вращения трубы HH1 , рис.4.8, в. Только в этом случае визирная ось трубы опишет плоскость, которая называется коллимационной. Угол, на который отклоняется ось vv1 от перпендикуляра к HH1 , называется коллимационной погрешностью c. Для определения с визируют на точку местности при круге лево и круге право. При этом лимб не должен сбиваться. Вычисляют с:
c = (Л – П 1800 ) / 2 , (4.5)
где Л и П – отсчеты по горизонтальному кругу при КЛ и КП.

В формулу (4.5) входит погрешность за эксцентриситет алидады (в теодолитах с односторонней системой отсчета). Для ее исключения нужно повернуть лимб на 1800 и опять визировать на точку при КЛ и КП. По формуле (4.5) снова вычислить с. Среднее значение с и будет являться коллимационной погрешностью.

Если с 2 ОТСЧ., то необходимо исправить положение сетки нитей. Для этого вычислить правильный отсчет N:
N= Л + с (или N = Л – с) , (4.6)
Установить его на лимбе и боковыми винтами сетки нитей совместить центр сетки с точкой местности.

4. Горизонтальная ось вращения трубы HH1 должна быть перпендикулярна оси вращения прибора tt1 , рис.4.8, г. Только в этом случае коллимационная плоскость будет отвесной.

Устанавливают теодолит вблизи высокого предмета (стена здания, столб). Вверху выбирают хорошо видимую и запоминающуюся точку М , так чтобы угол наклона визирной оси был в пределах 250  350. При отвесном положении оси tt1 проектируют точку М при КЛ и КП на линейку, расположенную внизу горизонтально и перпендикулярно визирной оси. Если проекции расходятся на величину не более двойной ширины биссектора, то условие выполнено. Исправление производится в заводских условиях или в специальной оптико-механической мастерской. При выполнении работ при КЛ и КП влияние наклона оси вращения трубы исключается.


    1. ^ Измерение горизонтальных углов. Точность измерения


В строительстве в основном применяют способ совмещения нулей лимба и алидады и способ приемов.

^ Способ совмещения нулей лимба и алидады, рис.4.9,а. На лимбе устанавливают отсчет 00 и вращением лимба визируют на левую точку С. Открепляют алидаду, визируют на правую точку А, по лимбу берут отсчет а , который и будет равен углу . Применяют способ при съемочных работах (измерение полярных углов на точки местности).



Рис. 4. 9. Схемы измерения горизонтального угла

а – способ совмещения нулей; б - способ приемов
Способ приемов, рис.4.9, б. Закрепляют лимб в произвольном положении. При КЛ визируют на левую точку С, по лимбу берут отсчет с , затем визируют на правую точку А, по лимбу берут отсчет а. Вычисляют угол =а-с. Это измерение составляет один полуприем. Для исключения грубых и систематических погрешностей измеряют угол вторым полуприемом. Для этого переводят трубу через зенит (положение КП), сбивают лимб на 1 – 20 и снова визируют на точки С и А. Среднее из КЛ и КП составляет один прием.

В теодолитах с односторонней системой отсчетов в разность углов при КЛ и КП войдет погрешность за эксцентриситет алидады. Так в теодолитах серии Т30 эта погрешность может доходить до 3 – 4 минут. Для контроля (выявление грубых ошибок) и повышения точности измерений разработчики теодолитов рекомендуют измерять углы четным n числом приемов: 2, 4, 6 с перестановкой лимба между приемами на 1800/n. При n=2 (минимальное число приемов) лимб переставляется на 900. За окончательный результат берут среднее из приемов.

Контроль измерений ведется по разностям приемов  =(1) -(2):
m = m (приема) 2; доп. = 3m (приема) 2 4m (приема). (4.7)
Погрешность угла из двух приемов в  2 раз меньше погрешности одного приема и не превысит
0 = 3m (приема) / 2 2 m (приема). (4.8)
В теодолитах Т30 и их модификациях m (приема) = 30  , в Т15 - 15. Следовательно, допустимые расхождения между приемами соответственно 2 и 1. Предельные погрешности в углах , выведенных из двух приемов, 1 и 0.8. Если расхождения между приемами превышают (4.7), то измерения содержат грубые ошибки и подлежат повторению.

Формула (4.8), основанная на погрешности измерения угла одним приемом в лабораторных условиях в соответствии с шифром теодолита, не включает систематические погрешности центрирования и редукции, которые не могут быть уменьшены многократными измерениями угла. Полная расчетная формула точности измерения горизонтальных углов
m2 = m2 + m2отсч +m2 ц + m2р , (4.9)
m - погрешность визирования, вычисляемая по формуле (4.2),

mотсч - погрешность отсчетного приспособления,

mц и mр – погрешности центрирования и редукции, вычисляемые по (4.4).

В теодолитах Т30 и Т15 m =3 и ею можно пренебречь.

Если в (4.9) подставить предельные значения слагаемых, то получим предельную погрешность измерения угла.

В зависимости от заданной точности измерений углов и длинах сторон рассчитывают методику измерений: выбор прибора, число приемов, приспособления для центрирования.

В строительстве необходимая точность измерения углов и условия, которые обеспечивают эту точность, в зависимости от характеристики сооружения и вида конструкций приведены в строительных нормах и правилах СНиП 3.01.03-84


    1. Измерение вертикальных углов


Вертикальные углы измеряются от горизонтальной линии до направления на точку местности, называемыми углами наклона  : вверх – с плюсом, вниз – с минусом. Изменяются в пределах -900    900 .

Вертикальный круг для измерения углов наклона состоит из лимба, алидады и уровня. Лимб жестко скреплен со зрительной трубой и вращается вместе с ней. Нулевой диаметр лимба параллелен визирной оси трубы. Алидада при вращении трубы остается неподвижной. Нулевой диаметр алидады приводится в постоянное положение по уровню, рис.4.10. В теодолитах серии Т30 для этого используется уровень при горизонтальном круге. В теодолитах Т15, Т5 при алидаде вертикального круга свой уровень, пузырек которого приводится в нуль-пункт перед отсчетом специальным винтом алидады. В теодолитах Т15К, Т5К вместо уровня при алидаде установлен компенсатор, который обеспечивает автоматизацию измерений: после наведения на точку берут отсчет без дополнительных действий.





Рис. 4.10. Схема измерения вертикального угла теодолитом Т30

^ 1- линия визирования на точку М; 2- горизонтальная линия; 3 – линия нулей алидады; - угол наклона; КЛ – отсчет по вертикальному кругу при круге лево; МО – место нуля вертикального круга.
В соответствии с устройством вертикального круга должно быть выполнено условие: при горизонтальном положении визирной оси трубы и положении пузырька уровня в нульпункте отсчет по лимбу должен быть 00. Однако это условие абсолютно точно не выполняется. Отклонение от 00 называется местом нуля (МО) вертикального круга.

Формулы вычисления углов наклона зависят от оцифровки лимба. В теодолитах серии Т30 деления лимба оцифрованы от 00 до 3600 против часовой стрелки. При наведении на точку местности М при круге лево (КЛ) угол наклона будет равен, рис. 4.10:

= КЛ – МО . (4.10)
Если перевести трубу через зенит и снова навести на точку М при круге право, то получим

= МО – (КП – 1800 ). (4.11)
Производные от (4.10) и (4.11) формулы:
= [ КЛ – (КП – 1800)] / 2; МО = [ КЛ + (КП – 1800)] / 2. (4.12)
По формулам (4.12) можно вычислить угол наклона, не зная место нуля, или место нуля, а угол наклона по формулам (4.10), (4.11). Для контроля вычислений применяются оба варианта.

В теодолитах 2Т30, 2Т15К, 2Т5К деления лимба подписаны от 0 до 750 в обе стороны – по ходу и против хода часовой стрелки. Причем деления, подписанные по ходу часовой стрелки, сопровождаются знаком минус. В этих приборах вычисления углов наклона ведут по формулам:
= КЛ – МО; = МО – КП; = (КЛ – КП) /2; МО = (КЛ + КП) /2. (4.13)
При положительных углах наклона отсчеты при КЛ имеют знак плюс, а при КП знак минус. При отрицательных углах наклона ,наоборот: при КЛ знак минус, при КП знак плюс.

Формулы (4.13) упрощают вычисления по сравнению с формулами (4.12).Но могут возникнуть трудности с отсчетом по вертикальному кругу. Шкала вертикального круга снабжена двойной оцифровкой. При положительном отсчете пользуются верхними подписями 0,…,б , при отрицательном – нижними -0,…-6. Это может быть источником грубых ошибок в отсчетах по вертикальному кругу.

Вычисления по формулам (4.11) – (4.12) можно свести к формулам (4.13), если перед вычислениями от КП отнять 1800 (КП = КП-1800), а при отсчетах по КЛ больше 1800 отнять 3600 (КЛ=КЛ-3600). МО может быть с плюсом, может быть с минусом (МО=+3 , МО= -3 ).

Есть теодолиты, у которых деления на лимбе вертикального круга подписаны по часовой стрелке. В этом случае основным положением вертикального круга при измерении углов является КП. И формулы вычислений будут:
= КП – МО; = МО – КЛ; = (КП-КЛ)/2, МО = (КП+КЛ)/2. (4.14)
Контроль измерений вертикальных углов ведется по постоянству МО. Расхождения в МО на станции не должны превышать двойной точности отсчетного устройства..
И с п р а в л е н и е МО в е р т и к а л ь н о г о к р у г а. При больших значениях МО возникают трудности при вычислении углов наклона. Поэтому МО приводят к значения, близкому к 00.

В теодолитах серии Т30, у которых используется один уровень при алидаде горизонтального круга, поступают следующим образом. Визируют при КП и КЛ на точку и вычисляют угол наклона . При положении пузырька уровня в нульпункте наводящим винтом трубы на лимбе устанавливают отсчет равный углу наклона (при круге лево КЛ=). При этом горизонтальная нить сетки сойдет с точки. Перемещением сетки нитей ее вертикальными исправительными винтами совмещают горизонтальную нить сетки с точкой.

В теодолитах Т15, Т5, у которых имеется уровень при вертикальном круге, поступают по-другому. Наводящим винтом трубы на лимбе устанавливают отсчет равный МО. При этом визирная ось трубы займет горизонтальное положение. Установочным винтом уровня вертикального круга совмещают нуль алидады с нулем лимба. Пузырек уровня уйдет из нульпункта. Исправительными винтами уровня приводят пузырек уровня в нульпункт.
Тема 5. Линейные измерения
5.1. Мерные приборы и условия измерений. Компарирование
В строительстве преимущественно применяют при линейных измерениях землемерные ленты (ЛЗ) и рулетки стальные (РС).

Ленты штриховые ЛЗ-20. На концах ленты нанесены штрихи, номинальное или проектное расстояние, между которыми L0 = 20 м. Наименьшее деление 10 см. Сантиметры оцениваются на глаз. Погрешность отсчета 1.5 см.

^ Ленты шкаловые ЛЗШ-20. На концах ленты укреплены шкалы длиной 10 см с миллиметровыми делениями. Расстояние между нулями шкал L0 =20 м. Погрешность отсчета по шкале 0.5 мм. Применяются при измерениях с повышенной точностью.

На строительных объектах применяются рулетки номинальной длины L0 = 10, 20, 30, 50 метров с нанесенными сантиметровыми делениями. Погрешность отсчета 1.5 мм. В некоторых рулетках конечные дециметровые деления разделены на миллиметры. Погрешность отсчета 0.5 мм. Рулетки, изготовленные из обычной плоской стальной ленты с травлеными штрихами, подвержены коррозии. Более долговечны рулетки из нержавеющей стали. Новейшие типы рулеток крашенные, или покрыты белой эмалью, или с пластиковым покрытием, или изготовлены на основе стекловолокна с пластиковым покрытием. Последние менее чувствительны к изменениям температуры и выдерживают натяжение силой более 100 кг. Для обмеров зданий и помещений внутри их, при измерении небольших расстояний при съемочных работах используют тесьмянные рулетки.

При линейных измерениях ленты (рулетки) последовательно укладывают в створе измеряемой линии и в конце измеряют остаток с отсчитыванием по миллиметровым, сантиметровым или дециметровым шкалам. Укладка мерного прибора в створ измеряемой линии производится по теодолиту или на глаз. Погрешность отклонения конца ленты от створа по теодолиту 0.5 см, на глаз - 6 см. При укладке ленты на глаз створ измеряемой линии обозначается дополнительными вешками через каждые 100 м или чаще при измерениях в пересеченной местности. Обозначений створа линии вешками называется вешением.

Перед укладкой ленты створ измеряемой линии расчищают от посторонних предметов. При измерениях с повышенной точностью створ выравнивают лопатой или при разбивочных работах на строительной площадке устраивают дощатый настил.

Фиксация концов ленты (рулетки) может производиться шпильками (средняя квадратическая погрешность фиксации mф = 1.5 мм), карандашом на поверхности бетона (mф = 1.0 мм), кернением или ножом на поверхности металлической пластины (mф = 0.2 мм).

Для приведения измеряемой линии к горизонту измеряют угол наклона теодолитом или превышение концов линии нивелиром. При измерениях в пересеченной местности линию разбивают на участки с примерно равными уклонами и измеряют углы наклона или превышения на каждом участке.

Фактическая длина L мерного прибора отличается от номинала L0 на несколько миллиметров и изменяется с изменением температуры. Перед производством линейных измерений необходимо определить фактическую длину L при конкретной температуре t0 . Этот процесс называется компарированием. Компарирование можно выполнить последовательной укладкой штрихового метра, наименьшее деление которого 0.2 мм. Точность компарирования 20-м ленты (рулетки) mk = 0.6 мм. Можно прокомпарировать сравнением рабочей ленты с эталонной или на полевом компараторе. Длина компаратора Dk (обычно 120 м), определенная с высокой точностью (например, светодальномером), измеряется рабочей лентой многократно. Вычисляется среднее значение Dp и поправка за компарирование Lк в длину ленты (рулетки):

Lк = (Dк - Dр ) / n , (5.1)
где n – число укладок рабочего мерного прибора. Погрешность компарирования 20-м ленты (рулетки) mк = 3.0 мм.

При компарировании измеряют и записывают температуру t0. Натяжение ленты (рулетки) производят через динамометр с силой P0 = 10 кг. По результатам компарирования записывают уравнение рабочей ленты:
L = L0 + Lк + L0(tизмt0 ) при натяжении P0 = 10 кг, (5.2)
где tизм – температура воздуха при измерении, = 12*10-6 - коэффициент теплового расширения стали. При измерении натяжение делается примерно равным 10 кг либо от руки, либо через динамометр.

Условия измерений зависят от нормативной точности 1/N и даны в СНиП 3.01.03-84. Нормативные относительные погрешности не должны превышать: 1/1000 (10 см на 100 м длины) – земляные сооружения, 1/3000 – для зданий до 5 этажей, 1/5000 – для зданий от 5 до 16 этажей, 1/10000 – для зданий выше 16 этажей или промышленных предприятий повышенной точности монтажа (например, АЭС). Так при 1/N = 1/1000 погрешность компарирования 3 мм, уложение в створ на глаз, разность температур (tизм – t0) не учитывается, натяжение прибора от руки, один отсчет при измерении остатка, концы ленты (рулетки) фиксируются шпильками или гвоздями, превышение концов на глаз. При нормативной точности 1/N =1/5000 погрешность компарирования 0.6 мм, уложение в створ по теодолиту, учитывается разность температур (tизм – t0), натяжение прибора через динамометр, две пары отсчетов при измерении остатка, концы фиксируются карандашом на гладкой поверхности бетона, превышения концов прибора определяются нивелиром. Более жесткие условия чем при точности 1/N=1/1000.
^ 5.2. Измерение линий мерными приборами. Контроль измерений
Измерение в общем ведется по наклонной поверхности, рис.5.1.




Рис.5.1. Схема измерения длины линии мерным прибором
В створе линии AB последовательно укладывают n раз мерный прибор, фиксируя концы шпильками 1, 2,...,n (или другим способом в соответствии с условиями измерений), и в конце измеряют остаток r0 . Длину линии АВ приближенно вычисляют по номинальным значениям мерного прибора:
D0 = n L0 + r0 . (5.3)
Для приведения длины линии АВ к горизонту измеряют угол наклона или превышение h . Если предусмотрено программой измерений, то в приближенное значение D0 вводят поправки за компарирование и температуру в соответствии с уравнением (5.1):

D = D0 + D0 Lk / L0 + D0 (tизм – t0 ). (5.3)
По наклонному расстоянию D вычисляют горизонтальное проложение d на МК:

d = D Cos . (5.4)
Или в расстояние D вводят поправку за превышение: h2 = D2d2 =(D + d) (Dd) , приняв (D + d) 2D, получим (Dd) = h2 / 2D и
d = D – h2 / 2D. (5.5)
Решить задачу по формуле (5.5) можно без МК.

Для контроля измерений и повышения точности длины линий измеряют в прямом направлении от А к В (Dпр) и независимо в обратном направлении от В к А (Dобр ). Расхождение между двумя измерениями
D = (DпрDобр) (5.6)
не должно превышать в соответствии с теорией погрешностей
доп.D = (1/ N) D, (5.7)
где 1/N - нормативная точность в соответствии со СНиП. Так при 1/N = 1/1000, 1/3000, 1/5000 доп.D/D = 1/800, 1/1500, 1/2000. Если D превышают допустимые, то измерения повторяют. При допустимости D вычисляют средние значения
Dср = (Dпр + Dобр) / 2, (5.8)
которые и берутся в дальнейшую обработку.


^ 5.3. Нитяный дальномер
Для измерения небольших расстояний с относительной погрешностью не превышающей 1/300 при производстве съемочных работ применяются нитяные дальномеры, имеющиеся в зрительных трубах теодолитов. Схема измерения расстояний нитяным дальномером приведена рис. 5.2.



Портфель ученика
© lib.rushkolnik.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации