10644

100

соответствующим образом построить опорную сеть и так организовать изме-

S не превышала 20 м (причѐм, здесь не учтены ещѐ mi и mц.

Если на полу цеха невозможно разместить опорные точки, то в книге [25] рекомендуется следующая схема определения высот крановых рельсов над горизонтом инструмента (рис. 69, б). На рельсе намечают точки 1, 2, 3,…, положение которых нужно определить, и измеряют расстояния l1, l2,…, между ними. Установив произвольно теодолит, измеряют горизонтальные углы β1, β2,… и углы наклона υ1, υ2, υ3,… Вычисляют расстояния S1, S2, S3,…:

sinα1 = 2sinα2sinβ1/ 1sinβ2 ,

а по значениям υi и Si вычисляют высоты Hi.

В настоящее время, в связи с широким внедрением в практику геодезических работ электронных тахеометров, может в корне измениться сам процесс тригонометрического нивелирования. Так, наличие у тахеометра клавиши SDh позволяет сразу определять превышения наблюдаемых точек над точкой стояния прибора.

2

h2

Рис. 70. Использование клавиши SDh тахеометра SET530R/R3

101

Для этого, установив прибор в некоторой точке Т (рис. 70 ) и приведя его в рабочее положение, наводят перекрестие сетки или лазерное пятно на точку 1 и на первой странице режима P1 нажимают клавишу УСТ 0, а затем клавишу PАССТ.

На экране отображаются: измеренное расстояние S и отсчѐты по вертикальному кругу Z и горизонтальному кругу ГУп, который будет равен 0 00'00''. Нажимают клавишу СТОП, а затем клавишу SDh, и получают на экране наклонное расстояние S, горизонтальное проложение D и превышение h. Аналогичным образом определяют превышения, визируя на другие точки. Сравнивая эти превышения между собой, находят превышения между любыми точками.

По этой методике было выполнено нивелирование двух линий В и Г (рис. 59), результаты которого представлены на рис. 71.

Рис. 71. Результаты нивелирования с использованием клавиши SDh

По методике, представленной на схеме рис. 58, было выполнено нивелирование линий В и Г с использованием клавиши ОНР тахеометра. Для этого были последовательно определены превышения между точкой 2 и всеми остальными. Эти превышения были приняты за условные отметки всех точек съѐмки.

Кроме того, при определении ширины колеи (расстояния между линиями В и Г) координатным способом, кроме координат х и у были измерены и координаты z всех точек съѐмки. По этим координатам, приняв H2 = 0, были вычислены условные отметки точек линии Г:

Hi = zi – z2 и линии В: Hiʹ = ziʹ – z2 (табл. 6).

102

И, наконец, все точки линий В и Г были пронивелированы обычным способом геометрического нивелирования.

По результатам нивелирования были подсчитаны условные отметки всех точек, которые сведены в табл. 7. При этом везде отметка точки 2 была принята равной нулю. Кроме того были найдены отклонения отметок, полученных способами SDh, ОНР и Z от таковых, полученных с помощью нивелира.

Т а б л и ц а 7

Результаты нивелирования различными способами

104

4.3. Гидростатическое нивелирование

Оно основано на принципе сообщающихся сосудов (рис. 74, а), согласно которому заполняющая их жидкость устанавливается на одном уровне. Гидростатическая система состоит из соединѐнных шлангом измерительных трубок с подключѐнным дополнительным резервуаром, играющим роль компенсатора. Превышение между двумя измерительными трубками, установленными на точках А и В, будет равно:

Величину k определяют путѐм двойного гидростатического нивелирования точек А и В:

Для гидростатической системы лучшей жидкостью является дистиллированная вода, слегка подкрашенная в розовый цвет и содержащая 3-5% спирта.

Гидростатическая система, состоящая из четырѐх соединѐнных между собой измерительных трубок, позволяет определять как высотное положение каждой рельсовой нити, так и перепад высот между рельсами. Нивелирование осуществляется путѐм последовательного перемещения крана (рис. 74, б), на концевых балках которого над рельсами закрепляются четыре специальных прибора.

Каждый прибор (рис. 74, в) при помощи кронштейна 1 с втулкой 2 крепится к балке крана. Проходящая через втулку цилиндрическая штанга 3 в своей верхнеѐ части заканчивается основанием, на котором закреплена измерительная трубка. Штанга пружиной 5 прижимается к головке подкранового рельса. Винт 4 служит для фиксации штанги в поднятом положении при перемещении крана.

Перед началом работ измерительные трубки совместно с цилиндрическими штангами колибруются, то есть для всех трубок подбирается длина штанги, нижний срез которой соответствует нулевому индексу или началу счѐта принятой шкалы делений.

Мостовой кран устанавливают так, чтобы приборы находились против колонн, и производят отсчѐты по низу вогнутого мениска по миллиметровой шкале. Для повышения точности отсчѐта можно на измерительные трубки нанести две шкалы, расположенные на лицевой и противоположной сторонах

106

Нивелирование рельсов можно производить и без крана с помощью гидронивелиров с визуальной регистрацией типа УГС модели 115 с установкой измерительных сосудов непосредственно на головку рельсов. Причѐм, при измерении поперечных превышений, для предотвращения возможного разрыва шланга и уменьшения провисания необходимо скрепить его с тросиком, который при помощи скоб или струбцин закрепляют на противоположных рельсах.

В работе [21] разработан гидростатический нивелир с дистанционным отсчитыванием разности уровней жидкости в измерительных сосудах, являющейся превышением между точками их установки.

На рис. 74, г представлена электрическая схема этого прибора. В каждом его сосуде вмонтирована пара электродов из нихромовой проволоки. Обе пары электродов включены в электрическую цепь с автономным питанием. Изменение уровня в трубке вызывает изменение длины электродов, омываемых жидкостью, и, следовательно, изменение величины сопротивления омываемой части электродов. Жидкость, омывая электроды, замыкает электрическую цепь, и на измеритель поступают электрические сигналы, величина которых пропорциональна длине омываемой части электродов.

Два сигнала, поступающие от обоих сосудов, алгебраически суммируются в измерительной цепи и по шкале измерителя отсчитывается общая величина сигнала, которая пропорциональна разности высот уровней в сосудах, то есть превышению. Измерение электрического сигнала осуществляется с помощью электрического моста, шкала переменного резистора которого градуирована в мм.

Основным преимуществом гидростатического нивелирования является его независимость от вибраций и колебаний строительных конструкций, конвекций воздушной среды, возможность одновременного нивелирования нескольких точек. Существует большое число публикаций, посвящѐнных совершенствованию этого способа (гидронивелирование с перетеканием жидкости в одну измерительную головку; двойная гидродинамическая система; двухжидкостный нивелир с преобразователем массы; многоуровенная двойная гидродинамическая система).

Однако, ввиду громоздкости аппаратуры и сложности еѐ настройки, гидростатическое нивелирование подкрановых путей не получило применения на практике. В качестве примера мы можем привести лишь работу [73]. Здесь для контроля положения подкрановых путей мостового крана были использованы три гидростатических датчика с диапазоном работы 18 мм и со звуковой сигнализацией момента контакта измерительного штока с уровнем жидкости. Датчики устанавливались на концевых балках крана, образуя единую гидростатическую систему, заполняемую кипячѐной водой с добавкой формалина. Для контроля выполнялось геометрическое нивелирование подкрановых рельсов. СКО определения превышения методом гидростатического нивелирования по сравнению с геометрическим составила в продольном направлении 1,1 мм, в поперечном – 1,9 мм.

107

4.4. Фотографический способ нивелирования

Фотографический способ нивелирования [140] основан на использовании вертикального базиса известной длины bв (рис. 75). Так, установив фотокамеру в начальной точке О линии на высоте равной bВ/2, фотографируют установленный в конечной точке К этой линии вертикальный базис так, чтобы его изображение располагалось в центральной части снимка. Затем, при неподвижном положении фотокамеры фотографируют базис, устанавливаемый последовательно в точках L, M,… этой линии.

Каждую фотографию выводят на экран монитора и открывают файлы с помощью Paint. Подводя курсор к верхнему и нижнему концам базиса, отсчитывают количество пикселей ВК,L,M… и НК,L,M…, соответствующих каждому положению курсора.

Рис. 75. Схема фотографического способа нивелирования

hʹL= НL – СL. В свою очередь из подобия треугольников с основаниями СК и СL

108

Аналогичным образом можно вычислить превышение hМ точки М над линией КО, которое в соответствии с рис. 75 будет иметь знак минус:

и так для всех нивелируемых точек. Если известно превышение между точками К и О, то превышения hL, hМ,… могут быть пересчитаны в таковые относительно горизонтальной линии.

По схеме приведенной на рис. 75 было выполнено фотографическое нивелирование произвольной линии в диапазоне 3-30 м, результаты которого были сравнены с результатами геометрического нивелирования с помощью нивелира 2Н-3Л (рис. 76).

Расхождения оказались в пределах от –3,8 до +4,0 мм. Это можно объяснить тем, что каждую фотографию выводили на экран монитора и открывают файлы с помощью Paint, без обработки снимков в специальном про-

граммном обеспечении Camera Raw и PhotoMod Lite.

В качестве базисов можно использовать сразу, например, две нивелирные 1,5 – метровые рейки, скреплѐнные между собой в центральной их части в виде «креста» (рис. 77). В этом случае можно совместить две операции: фотографические способы определения непрямолинейности и нивелирования подкрановых рельсов, с одновременным контролем расстояния, определяемого по двум базисам.

С целью определения возможности использования и предварительной оценки точности была опробована другая методика фотографического способа нивелирования и выполнено соответствующее моделирование. В качестве модели выступали две параллельные линии в коридоре третьего этажа 5 корпуса ННГАСУ. На левой (рис. 78, а) и правой (рис. 78, б) линиях были закреплены по 9 точек через 5-метровый интервал.