Шпаргалка по "Геодезии"

Проектирующий прибор должен удовлетворять следующим геометрическим условиям:

- оси цилиндрических уровней должны быть ^-ны к оси вращения прибора.

- вертикальная часть визирной оси должна:

а)совпадать с осью вращения прибора,

б)лежать в контактной плоскости подставки.

Осн. ошибки этого способа:

- ош. исх. данных,

- ош. установки струны в створ технологической оси,

- ош. проектирования струны оптическим прибором,

- ош. влияния внешних условий: колебания струны, фазы освещения.

По производственным данным, при установке технологической линии при помощи струны и оптического проектирующего прибора (ОПП) обеспечивается СКО 0,08¸0,1 мм (при длине линии до 400 м).

Способ оптического  визирования.  В этих способах установка и выверка конструкций производится при помощи зрительной трубы и визирных марок. В качестве технологической оси служит линия визирования, задаваемая т-том или алиниометром.

Алиниометр – это  визирный прибор, снабженный зр.трубой большого увеличения и точным накладным уровнем, а также имеющий устройство для высокоточного принудительного ценрирования на знаках.

Оптический створ может  быть задан способом прямого визирования  или способом последовательных створов.

В способе прямого визирования на начальном пункте закрепленной оси устанавливают т-т или алиниометр, на конечном пункте – опорную визирную марку. Прибор тщательно наводят на марку и в створ линии визирования последовательно вводят передвижные марки, фиксирующие точки оборудования. Т.к. ошибка визирования возрастает пропорционально расстоянию от т-та до выверяемой точки, то, установив секции на первой половине линии («от себя»), прибор и виз. марку на опорных пунктах меняют местами и продолжают таким же образом монтаж второй половины («на себя»).

Осн. источники ошибок этого способа:

- ориентирование створа при визировании на опорную марку,

- введение передвижной марки на выверяемой точке в ориентирный створ,

- перефокусирование зр. трубы,

- влияние внеш. условий (боковой рефракции).

В способе последовательных створов, или створных точек, для уменьшения влияния ошибки визирования выверяемая линия м/у закрепленными пунктами делится на n примерно равных частей с таким расчетом, чтобы каждая часть составляла небольшую величину (20-50 м).

Теодолит, установленный  в начальном пункте I , наводят на неподвижную опорную марку, стоящую в конечном пункте II, и в створе линии визирования монтируют при помощи передвигающейся марки секции оборудования в первом промежутке, равном (где – длина всего створа, n – кол-во станций в створе). В точке 1 визирную марку тщательно горизонтируют и устанавливают в створе I-II. Затем ее снимают с подставки и на ее место ставят т-т, перенесенный с центра знака I.

Теодолит наводят на опорную марку II и в створе I-II от точки 1 до 2 продолжают монтаж секций при помощи передвигающейся марки. Затем прибор переносят на точку 2 и т.д.

Коллиматорный способ.  Широко применяют при исследованиях соосности приборов и выверке высокоточных агрегатов. Т.к. в этом спос. измерения ведутся в параллельном пучке лучей, то отпадает необходимость в перемене фокусирования зр.тр. при изменении расстояния до наблюдаемых точек и обеспечивается высокая точность измерений. В этом способе наблюдается изображение штриховой сетки коллиматора, получаемого в фокальной плоскости зрит. трубы, и налагаемого на сетку нитей окулярного микрометра.

При перемещении коллиматора ||-но визирной оси трубы пучок лучей не будет изменять своего направления и изображение сетки коллиматора будет оставаться неподвижным. В случае же наклона или поворота коллиматора на некоторый угол на этот же угол от визирной оси отклоняется ||-ный пучок лучей, вызывая соответствующее смещение изображения штриховой сетки в фокальной плоскости зр.тр. Угловую величину этого смещения q можно измерить при помощи окулярного микрометра и определить линейное значение у отклонения оси коллиматора от заданного направления.       

где   b – база коллиматора, m - цена деления окулярного микрометра, n – число делений.

Таким образом, если установить зр.тр. на исходном опорном пункте и  ориентировать ее коллимационную плоскость по заданной оси (референтной прямой), то, передвигая коллиматор вдоль выверяемой линии и измеряя окулярным микрометром смещение сетки коллиматора в точках, расположенных ч/з длину базы прибора b, можно определить отклонение этих точек от створа оси.

Основное достоинство  этого метода измерений: точность определения  смещения в принципе не зависит от расстояния до наблюдаемых точек.

Этот способ позволяет  определить взаимное смещение двух точек, расположенных на расстоянии его базы, со СКО 3-4 мкм при расст. м/у зр.тр. и коллиматором до100 м и 5-6 мкм при расст. до 300 м.

Дифракционный способ. В основе способа лежит интерференционный опыт Юнга с дифракцией от двух щелей. Принадлежности: точечный источник света с узкой щелью; двухщелевая марка; приемник дифракционного света.

Для выверки конструкций  используется следующая закономерность рассматриваемого явления:  центр одиночной щели, средняя точка оси симметрии спектральной марки и центр средней полосы интерференционной картины всегда лежат на одной пространственной прямой. При поперечном смещении спектральной марки соответственно перемещается центр интерференционной картины и сохраняется расположение трех точек на одной прямой.

В дифракционном способе могут быть использованы две методики измерений: подвижной спектральной марки и подвижного приемника света.

Осн. ошибки способа:

- ошибки исх. данных – ош. разбивки и закрепления монтажных осей;

- ош. центрир. на опорных пунктах осветителя с однощелевой маркой и приемника света;

- ош. построения интерференционной картины – влияние внешних условий, ош. изготовления щелей, влияние неточечного источника света;

- ош. совмещения оси симметрии интерференционной картины с биссектором сетки нитей – ош. наведения, ош. отсчета по микрометру.

СКО такого способа установки  точек в створ составляет около 20-30 мкм при длине створа 80-100 м.

 

10.  Геодезические способы, приборы и оборудование для установки конструкций по высоте. Геометрическое нивелирование короткими лучами, гидростатическое нивелирование, микронивелирование.

Установка опорных плоскостей и  точек строительных конструкций  и агрегатов на проектные высоты и уклоны, выверка их высотного положения  могут быть выполнены геометрическим нивелированием, микронивелированием, гидростатическим нивелированием. Геометрическое нивелирование. Способ является самым распространённым для установки в натуре проектных высот. В зависимости от требуемой точности и выбранной схемы измерений применяют нивелирование того или иного класса, при этом стремятся иметь небольшие расстояния от инструмента до реек (до 25м). Техническое нивелирование обеспечивает передачу отметок на станции с ошибкой в среднем 2-3мм; высокоточное нивелирование –с ошибкой 0.1-0.2мм. В последнем случае применяют нивелир с контактным уровнем и оптическим микрометром или точный нивелир с компенсатором и инварные рейки или специальные штриховые марки. Для перенесения в натуру проектных высот H_пр от рабочего репера H_реп надо через горизонт инструмента H_j вычислить проектный отсчёт по рейке. При использовании высокоточного нивелира с ценой деления микрометра 0.05мм и штриховых реек с полусантиметровыми делениями надо отметки H_реп и H_пр выразить в полудециметрах и определить горизонт инструмента по формуле: H_j=H_реп+a, где a-отсчет по основной шкале, H_j-выражены в полудециметрах. Отсчёт по дополнительной шкале берётся только для контроля и вычисления горизонта инструмента не участвует. Проектный отсчёт b по рейке в полудециметрах: b=H_j-H_пр и переводят его в отсчёт, выраженный в виде номера штриха рейки B и головки Г. Установив на головке микрометра вычисленный отсчёт 20, рейку поднимают до тех пор, пока в биссекторе нивелира не будет штрих основной шкалы 46,8. В этом случае пятка рейки будет соответствовать проектной отметке 42.0, которую фиксируют в натуре. Микронивелирование. Для приведения в горизонтальное положение опорных плоскостей применяют монтажные уровни с ценой деления 20”(0.1мм на1м) и 10”(0.05мм на 1м). Более точная высотная установка выполняется при помощи особых микронивелиров, представляющих собою накладные уровни большой длины с ценой деления уровня 5”. Подставка микронивелира опирается на выверяемую поверхность двумя опорными точками  (полусферическими головками), расстояние между которыми является базой прибора. База выбирается с таким расчётом, чтобы она соответствовала расстоянию между юстировочными клиньями монтируемых секций.

Гидростатическое  нивелирование. Свободная поверхность жидкости всегда в сообщающихся сосудах располагается на одном уровне независимо от массы жидкости и поперечного сечения сосудов. На этом принципе основано гидростатическое нивелирование,  в котором превышение точек определяют непосредственно по поверхности (мениску) жидкости, что позволяет избавиться от ряда ошибок (инструментальных, за влияние рефракции и др.), присущих геометрическому нивелированию. В гидростатическом нивелировании предполагается, что поверхность жидкости в сообщающейся системе горизонтальна и не изменяет своего положения за время измерения на станции. Однако в действительности факторы, определяющие равновесие гидростатической системы, не постоянны по времени и несколько различны вдоль нивелируемой линии по величине. Это вносит значительные искажения в результаты измерений и усложняет методику наблюдений. Поверхность жидкости в сообщающихся сосудах  устанавливается на одной высоте (h₁=h₂) лишь при одинаковом давлении (p₁=p₂) и одинаковой плотности жидкости (r₁=r₂), а так как последняя зависит от температуры, то значит, при строго одинаковой температуре в системе (t₁=t₂). Величина b_t является кубическим коэффициентом расширения жидкости. Следовательно, Dh_t=hb_tDt, т.е. перепад температур в сообщающихся сосудах искажает установившуюся поверхность пропорционально высоте столба жидкости. Коэффициент b_t не постоянен: он зависит от температуры жидкости. “Инварной” жидкостью является вода при температуре близкой к +4^оC.

 

11. Геодезические способы для установки и выверки конструкций по вертикали. Прямые и обратные отвесы, способ наклонного визирования, способ оптического вертикального проектирования.

Строительные конструкции  и оси технологического оборудования устанавливают в вертикальное  положение различными способами в зависимости от требуемой точности: по нитяному отвесу при помощи наклонного  проектирования теодолитом, способом бокового нивелирования, по оптической вертикали зенит-прибора.

Прямые и обратные отвесы

Применение нитяного отвеса. Наиболее простая установка в вертикальное положение строительных конструкций производится по нитяному отвесу. Чтобы уменьшить влияние основного источника ошибок этого способа - колебания нити под влиянием воздушных потоков, используя тяжелые отвесы.

Нить отвеса подвешивают к оголовке конструкции на небольшой консоли (10-15см), приваренной пли привинченной к колонне, и линейкой измеряют расстояние от грани колонны до нити отвеса вверху и в основании, по разности которых определяют линейною величину наклона. Точность вертикальной установки при помощи отвеса составляет в среднем около 1/1000 высоты. Способ применяют для предварительного монтажа конструкций.

Как и во всех струпных способах, главным  источником ошибок здесь является колебание нити отвеса

Способ вертикального проектировании наклонным, лучом при помощи теодолита. Прибор устанавливают на некотором расстоянии от конструкции (не менее её высоты) и тщательно горизонтируют. Визирную ось наводят на нижнюю осевую метку и, поднимая трубу, отмечают точку на верху конструкции. Аналогичное проектирование производят при другом круге и фиксируют среднюю из двух точек. Расстояние этой точки от оси конструкции показывает, насколько необходимо наклонить последнюю в плоскости, перпендикулярной к коллимационной, чтобы её ось заняла отвесное положение.

При выверке вертикальности осей, наоборот, проектируют при двух кругах верхнюю осевую точку вниз, на основание. Отклонение Dl точки от проектного положения оси характеризует линейную величину наклона конструкции (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

В угловой мере наклон:  γ=(Dl· ρ)/h

Таким же образом выверяют вертикальность в плоскости, перпендикулярной к первой.

Основными источниками ошибок способа являются:

1)наклон вертикальной оси вращения  теодолита (m_Y);

2)влияние ошибок визирования (m_B);

3)нестворность установки теодолита (m_Dl);

4) фиксирование осевых меток  (m_Ф);

5) влияние рефракции (m_r);

При заданной ошибке m_Y можно подсчитать необходимую цену деления уровня теодолита для этих работ. Например, при m_Y =2 мм и h=50 м

h=(2·206000)/(0,5·50000)=16”, т.е.  нужно применять, теодолит типа Т2, в котором на алидаде стоит уровень высокой чувствительности.

Влияние нестворности установки теодолита  на точность вертикального проектирования зависит от плана расположения осевых почек. Если выверяемые нижняя и верхняя точки принадлежит одной вертикали, то теодолит может быть установлен в произвольном месте, откуда хорошо видны только эти точки.

Если же нижняя осевая точка и  верхняя выверяемая находятся на разных вертикалях, например первая О₁ (рис.2) на срезе цоколя фундамента, и вторая О - в середине конструкции, то на точность вертикальною проектирования наклонным лучом оказывает влияние ошибка установки теодолита в створе этих точек.

Общая суммарная ошибка построения вертикали наклонным лучом теодолита равна m²=m²_Y+m²_B+m²_Ф+m²_r.

Например, при вертикальном проектировании теодолитом Т2 (v=2,5^X, t=16”), высоте конструкции h=50 м и отстоянии теодолита l=100 м (S=110м) получим m_Y=2 мм; m_B=0,6 мм. Приняв m_Ф=1,5 мм и m_g=1,5 мм. откуда находим m »3 мм.

Способ оптической вертикали. При строительстве высотных зданий и высоких сооружений для передачи плановых координат с одного монтажного горизонта на другой и для выверки конструкций по вертикали применяют оптические приборы вертикального проектирования зенит-приборы.