Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Геодезические разбивочные работы

..pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
11 Mб
Скачать

не строятся. Находятся такие пункты относительно пунктов соот­ ветствующего яруса (сквозных и последовательных) методами створ­ ных промеров и створных засечек. В полузакрытых пунктах строятся вертикальные направления, связывающие не все ярусы, а лишь смежные. Выбор конструкции пространственной геодезической сети

г

У

Рис, 1

зависит от характера сооружения, технологии производства строи­ тельно-монтажных работ, используемых геодезических приборов и необходимой точности разбивочных работ.

Одна из возможных конструкций пространственной геодезиче­ ской сети приведена на рис. 1. Это сложная, трехсекционная, трехъ­ ярусная нормальная сеть. Она включает открытые, закрытые и полу­ закрытые пункты. Для наблюдения за стабильностью осей уникаль­ ных и экспериментальных зданий важное значение имеет закрепление пунктов сети достаточно устойчивыми и прочными знаками. При этом наблюдения сводятся к периодически повторяемым измерениям элементов пространственной геодезической сети. Вновь вычислен­ ные координаты пунктов сети сравнивают с проектными.

10

Сохранение запроектированных форм и размеров здания или сооружения в процессе его возведения обеспечивается выполнением детальных геодезических разбивочных работ. Эти работы включают определение м а я к о в * , т. е. точек, линий, плоскостей и других поверхностей, определяющих проектное положение частей и эле­ ментов здания или сооружения в натуре, контрольно-монтажные измерения, сопутствующие установке строительных конструкций в проектное положение, и исполнительную съемку, являющуюся текущим и окончательным контролем качества строительно-монтаж­ ных работ.

Определение маяков представляет собой действие обратное топографической съемке. Если при съемке задача сводится к отыска­ нию положения характерных элементов местности относительно пунктов геодезической основы и изображению их на плане, профиле или другом чертеже, то при определении маяков нужно найти поло­ жение характерных элементов здания или сооружения в натуре отно­ сительно пунктов геодезической основы. Эти характерные элементы здания или сооружения показаны на рабочих чертежах. Для опре­ деления маяков осуществляется п р и в я з к а проекта здания или сооружения к геодезической основе разбивочных работ, т. е. нахо­ дятся аналитическим или графическим путем координаты и отметки

характерных точек

здания или сооружения в

системе координат

и высот, принятой

для геодезической основы

разбивочных работ.

Непосредственное определение положения маяков в натуре выполняют путем переноса в натуру элементов разбивочных работ, к которым относят горизонтальные и вертикальные углы, длины отрезков и превышения. Предварительное вычисление этих элемен­ тов относят к геодезической подготовке проекта здания или соору­ жения. Более часто к геодезической подготовке относят также привязку проекта здания или сооружения к геодезической основе разбивочных работ. В результате геодезической подготовки соста­ вляют р а з б и в о ч н ы е чертежи. Разработка проекта основных и детальных разбивочных работ, привязка и геодезическая подго­ товка проекта здания или сооружения, составление разбивочных чертежей и технологических схем производства разбивочных работ с соответствующими расчетами допусков, которые нужно соблюдать при выполнении геодезических измерений, объединяют под общим названием инженерно-геодезического проектирования.

В технологических схемах производства геодезических разбивоч­ ных работ основное внимание уделяется выбору способов определения маяков, переноса в натуру разбивочных элементов, контрольно-мон­ тажных измерений и исполнительной съемке, выбору геодезических

* При возведении зданий под «маяками» обычно понимают специальные знаки, устанавливаемые на проектный уровень при монтаже панелей по высоте. Однако монтаж панелей в плане осуществляется относительно монтажных осей, сдвинутых от плоскости элемента на 10 см. Аналогично оси на перекрытии опре­ деляются по вынесенным точкам, которые в плановом положении при монтаже панелей тоже служат маяками.

11

приборов

и приспособлений, закреплению маяков м о н т а ж ­

н ы м и

знаками и организации геодезических разбивочных работ,

вытекающей из технологической схемы производства строительномонтажных работ. Важное значение имеет правильный выбор спо­ собов определения положения в пространстве м а я к о в - т о ч е к . Это обстоятельство учитывают с самого начала инженерно-геодези­ ческого проектирования. Оно оказывает влияние на расположение и число пунктов рабочей геодезической основы разбивочных работ.

Определение положения маяков-точек в плане производится способом створных промеров, т. е. переносом в натуру заданной длины горизонтального или наклонного отрезка вдоль стороны геодезической основы, п о л я р н ы м способом — путем переноса в натуру полярных плоских координат точки (горизонтального полярного угла и длины отрезка — полярного луча), разновид­ ностью этого способа — способом прямоугольных координат (поляр­

ный угол — прямой),

различными способами засечек:

п р я м о й ,

о б р а т н о й , л и н е й н о й и

с т в о р н о й . Путем последова­

тельного применения

полярного

способа определяют

маяки-точки

в плане способом проектного полигона. Для контроля и повышения точности каждый маяк стремятся найти в плане различными спосо­ бами. Выполняя избыточные измерения, получают, например, способ микротриангуляции и различные способы трилатерационных по- . строений.

Положение маяков-точек по высоте определяют способами гео­ метрического, тригонометрического и гидростатического нивелиро­ вания. Маяки-точки определяют положение в пространстве других типов маяков: прямых горизонтальных, наклонных и вертикальных линий, плоских и других кривых линий, горизонтальных, наклон­ ных и вертикальных плоскостей, различных правильных и непра­ вильных криволинейных поверхностей. Число и расположение маяков-точек зависит от формы и размера части сооружения, а также от способа производства строительно-монтажных работ.

Способы контрольно-монтажных измерений весьма разнообразны и зависят от приемов установки строительной конструкции в проект­ ное положение, а также особенностей этой конструкции и ее элемен­ тов. К контрольно-монтажным работам относят габаритные измере­

ния конструкции,

иначе г а б а р и т н у ю

съемку,

наблюдения,

выполняемые при

установке конструкции

в проектное

положение,

и измерения отклонений установленной конструкции от проектного положения. Габаритные измерения чаще всего линейные. При выполнении их геодезические приборы почти не применяются. Для отыскания размеров конструкций более удобными являются приборы и способы технических измерений. Следует заметить, что в разбивочных работах геодезические и технические измерения настолько тесно сочетаются, что нет смысла искать границу между ними. Более существенным является создание измерительного ком­ плекса, соответствующего задачам и содержанию разбивочных работ.

12

При установке строительных конструкций в проектное положение наиболее широко применяют метод с т в о р н ы х наблюдений. Конструкция располагается в створных плоскостях, заданных соот­ ветствующими маяками. Приборы для таких наблюдений должны обеспечивать возможность измерять отклонения конструкции по направлениям трех координатных осей (X, Y, Z). Помимо механиче­ ских и оптико-механических приборов для створных наблюдений в последние годы разрабатываются приборы и методы применения лазерной техники, различные методы электрических измерений неэлектрических величин. Особенно важное значение приобретает автоматизация контрольно-монтажных измерений. Развитие этих методов измерений идет в тесной связи с разработкой телемехани­ ческих способов выполнения строительно-монтажных работ.

Исполнительная съемка выполняется по мере возведения здания или сооружения и завершается с окончанием строительно-монтаж­ ных работ. С помощью этой съемки контролируют качество работ в части соблюдения проектных форм и размеров здания или соору­ жения. Результаты исполнительной съемки используют в процессе эксплуатации, текущего и капитального ремонта, реконструкции здания или сооружения. Ведется исполнительная съемка на геодези­ ческой основе разбивочных работ и выполняется в масштабах рабо­ чих чертежей аналитическими методами. В последнее время успешно применяются фотограмметрические методы исполнительной съемки. Особенно ответственной является съемка скрытых строительных работ.

Следует иметь в виду, что

исполнительная

съемка относится

к т о п о м е т р и ч е с к о й .

Результаты ее

представляются не

только в виде топографического плана и профилей. Они оформляются в виде крупномасштабных чертежей, составляемых методами орто­ гонального проектирования, аксонометрии и перспективы. При этом используются правила строительного и топографического черчения. Существенную роль играют ведомости координат и отметок характер­ ных точек элементов строительных конструкций. Суждение о точ­ ности возведения здания или сооружения получают путем сопоста­ вления действительных координат и отметок этих точек с проект­ ными.

§ 2. Теория размерных цепей

Совокупность размеров, позволяющих построить определенную фигуру на плоскости и в пространстве, называют р а з м е р н о й ц е п ь ю . Все рабочие чертежи здания и сооружения сопровожда­ ются размерными цепями. Эти цепи используют в процессе разбивоч­ ных работ. Теоретически здание или сооружение должно быть воз­ ведено в точном соответствии с заданными в проекте размерными цепями. В действительности при возведении здания или сооружения нужно считаться с неизбежными случайными и систематическими погрешностями разбивочных работ, изготовления строительных кон­ струкций и производства строительно-монтажных работ. Кроме того,

13

по мере возрастания нагрузки на основания и нижележащие кон­ струкции происходят смещения (деформации), нарушающие проект­ ные размеры и форму частей сооружения. Различные смещения обус­ ловлены также внешними факторами. Поэтому размерные цепи воз­ веденного здания или сооружения, иначе фактические или натурные размерные цепи, отличаются от проектных.

Рис. 2

Теория размерных цепей возникла в связи с необходимостью учесть различия между натурными и проектными размерными цепями при создании машин. В последнее время она начала применяться в строительном производстве. Есть различные подходы к расчету размерных цепей. В дальнейшем будет изложена геодезическая тео­ рия размерных цепей, основанная на моделировании строительномонтажных работ при помощи геодезических построений.

Возведение здания или сооружения рассматривается схематически как последовательное построение одной фигуры относительно дру­ гой. Каждая фигура задается контурами, определяемыми размер­ ными цепями. При этом различают г о р и з о н т а л ь н ы е кон­ туры, аналогией которых являются полигонометрические ходы, ортогонально проектируемые на координатную плоскость XOY,

14

и в е р т и к а л ь н ы е контуры, аналогией которых являются азимутальные ходы, ортогонально проектируемые на координатные плоскости XOZ и YOZ (рис. 2). Каждый ход, имитирующий процесс монтажа строительных конструкций, считают с в о б о д н ы м (вися­ чим). Последовательно рассчитывая погрешности построения таких ходов, определяют погрешность замыкания конструкций в наиболее слабом месте расчетной схемы (погрешность определения величины а).

Примем, что свободный полигонометрический ход

имеет длины

сторон

slf

s2,

. . ., sn, внутренние углы ß l t

ß2 , . . .,

ß„,

превыше­

ния ht,

h2,

. . .,

hn,

координаты начальной точки X0,

YQ,

отметку

начальной

точки

Й0,

дирекционный

угол

начальной

стороны а 0 ,

 

 

 

 

 

 

 

і-і

 

 

дирекционные

углы

сторон а* = а 0 +

180°-і — 2 ß*-

Тогда коор-

динаты и отметка конечной точки п свободного полигонометрического хода будет

 

 

 

 

п

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хп

 

= Х0

+ ^\Х,=Х0+^

і=і

st cos а, =

Х0

+

 

 

 

 

 

 

t-i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ S*/Cos(a0

+ 1 8 0 ° - * - S ß * ) ,

 

 

(LI)

 

 

 

 

1=1

\

 

fe=o

 

/

 

 

 

 

 

Yn=

Y0

+ S

bYt = Y0+

S S l

sinat = YQ

+

 

 

 

 

 

 

i=i

 

 

i=i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+ %si

sin (a0

+180° • » - S

ß*) .

 

 

(1.2)

 

 

 

 

1=1

\

 

 

 

 

 

k=0

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hn = H0+tht.

 

 

 

 

 

 

 

 

(1.3)

 

 

 

 

 

 

 

l-l

 

 

 

 

 

 

 

 

Дифференцируя эти выражения по переменным

Х0 ,

YQ,

# 0 , Sj,

ßt- и h[,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dXn^dX0

+ ^dAX[

= dX0

 

+ ^

c

°s a,

 

 

dai

 

 

(

 

s, since, •

P

 

 

 

 

i=i

 

 

 

i=i

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l-l

 

 

 

 

 

n

 

 

 

П

 

 

 

 

/

 

 

 

 

= d x „ + 2 c o s a ' d s i \ 2 s « s i n a ' ( d a ° ~ 2 d P * ) '

^

 

 

 

t=l

 

 

 

i=i

 

 

 

 

\

ft=0

/

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dYn

= dY0

+

^d

AY( = dY0

+ 2

(s i n

 

a< dsi

+ s

» c o

s at^f-

)

=

 

 

 

i=l

 

 

 

t=l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

n

 

 

 

 

I

 

i-1

\

 

 

-

+2 s * n «гd s /+-y 2 s < c o s a ' (d a ° ~~ 2 d ^ ) '

^1 , 5 )

 

 

 

i=l

 

 

 

1=1

 

 

 

\

ft=0

/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

dHn^dHo + Zdh,.

(1.6)

 

15

Перейдем к

дисперсиям

 

 

 

 

 

п

п

/

1-1

 

DXn = DXo

+ 2 cos* atDSi

+ ±- ^

*? sin* a, ( £>a„ + 2

J , (1.7)

 

<=l

t=l

V

fe=0

/

 

л

n

/

l-i

\

Dyn = £>y„ + 2sin2 0|Z)4 + "pV 2 S ? C 0 S 2 a< Р " » + 2 D * k )• ( I - 8 )

Примем, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DSl = Ds, = . ..=D$n=Ds,

 

Db = D9l

= Dtt = . . . =

£»ßn = Z)ß,

 

 

 

DHt^Dht

= .. . = Dhn

=

Dh.

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= DXo

+ Ds

2

cos2

a, + ±

2

s ' s

i n 2

a< ^ a « +

=

 

 

 

"

 

 

D

П

 

 

D

П

 

 

 

= Dx, + Ds

2

cos*a /

+

 

2 s?s i n 2 a ' + -ф- 2* s ? s i n 2

a "

( L 1

0 )

 

i=l

 

n

 

i=l

n

 

 

<-l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DYn=

DYa

+ Ds

2

sin* a, + ±- 2

s? cos* a, (/>«, - f Ш,) =

 

= £>y„ + Z)s

2 sin2 a, +

2

s? cos2 a, +

2

C O s Z a "

(

U 1 )

 

 

(=1

 

 

i=X

 

 

 

 

 

 

 

І»ня = І>я 0 +п/) л . Если Sx = s 2 = ••• = sn = s, то

"D "

DXn=Dx.+z>s

2 c o s 2

ai+*2 -^r- 2 s i n 2 a < + s 2

16

<=i

D

f=i

Drn= DY>

"

n

+ DS 2sin

2 + *2 -^- 2 C O s 2 Щ + 8 2

 

t-i

 

<=i

(1.12)

D n

V" 2 * s i n 2 a " ( І л 3 )

<=i

D "

~W 2 ' C O s 2 a<- ( І Л 4 )

<-i

Общая дисперсия конечной точки свободного полигонометриче­ ского хода или г о р и з о н т а л ь н о г о к о н т у р а будет

Da = 0 Х п + DYn + DHn

= Dx„ + DYo + DH„ +

+nDs+ns*-£- D

+ s*-l-(l

+ 2 + . .. + n) + nDh.

 

= DXa + DY, + DH„ + nDs + ns2 D

+

 

Примем,

что

в

свободном

вер­

 

тикальном

ходе

ортогональные

 

проекции длин сторон

Sx, s2,

• • -, sn

 

на

координатные

плоскости

XOZ

 

и

YOZ

будут

sXl,

sX2,

. . .,

sXn

 

и

sYl, sy8,

. . .,

sYfl-

 

Отклонения

 

этих сторон от вертикали (отвесной

 

линии)

в тех же координатных пло­

 

скостях' составляют yXl,

уХі,

. . .,

ух

 

И

Т У . . YY,> • • •. Тг„-

Д л я

одной

 

из

сторон хода

полученные

откло­

 

нения показаны

на рис. Я.

 

 

 

 

Координаты и отметка

конечной

 

точки этого хода

будут

 

 

 

 

 

 

Xn

= X0

+ %AXt

= X0

+

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

Рис.

3

 

 

+

1is0.

 

tgyx,

 

 

(1.16)

 

 

 

 

1=1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У а = Уо + 2 ЛГ, = Уо + £ s0 tgY y ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

^п

= Н0

+ У, s0

 

 

Заметим,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому

s0l

= S; cos yt

= sx. cos yXi = sy . cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X„ = X0 + 2

cos У; tg Yx.,

 

 

 

 

 

 

y*=F o + 2j**cosYitg Yy..

 

 

 

 

 

 

 

Яя --=Я0 -ь2«/СО8у/.

 

 

2 Заказ 2181

 

 

 

 

 

 

Г*"

 

(1.15)

(1.17)

(1.18)

(1.19)

(1.20)

(1.21)

a_.22)

'15

Дифференцируя эти выражения по переменным у^ уХ(, yY., Х0, Y о и Н0, получим

« . _а.+1

 

 

• - 5 а

- * У х

і , ь Уі

.ÙL) ,

( 1 . 2 3 )

 

äY, = d r . +

I.,

 

 

^

-

ц Ѵ ,

sin у,

.

(1.24)

 

 

 

 

п

 

 

 

п

 

 

 

 

 

dHn=d#0+2cos

 

Y/d

s

i -

2 s ' s i n

y ' " 7 1

 

( L 2 5 >

Если учесть, что углы у{, уХі

 

и yY{

невелики, то, переходя к дис­

персиям,

получим

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dxn=DXo

+ - L ^ D y x ,

 

 

 

(1.26)

 

 

 

 

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

Dyn=DYo

+ ^ ^ Î D , Y i ,

 

 

 

(1.27)

 

 

 

 

Яя„ = Д я . + 2 о ѵ

 

 

(1.28)

Для

случая, когда

s1 = s2

=

... = sn = s,

 

 

 

 

D.x=Dlt

= . . . = DSn

= Ds, DVXi

= D,Xi

= . . . = DVXn

= Я Ѵ У і

=

найдем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ „ = ^

. + « ^ - Z ) y

 

 

 

(1.29)

 

 

 

 

£>У / і = Д Г 0 + и^ - £ > ѵ ,

 

 

 

(1.30)

 

 

 

 

Ö H „ = D H 0

+

« Ö S .

 

 

(1.31)

Общая дисперсия

вертикального

контура

будет

 

 

 

£>в =

 

-Ь Я г „ +

 

=

 

 

+ Яг. +

+

 

 

 

 

 

 

+ 2n-~Dy

+ nDs.

 

 

 

(1.32)

При возведении

здания или сооружения нужно

различать н е ­

р е г у л я р н ы е

и

р е г у л я р н ы е

размерные

цепи. В нере­

гулярных цепях дисперсии исходных координат и отметок

DXl>,

DYa,

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/

D h 0 получают в результате построения предшествующих цепей {контуров). Они обусловливаются погрешностями разбивочных работ, изготовления строительных конструкций и производства строительно-

монтажных работ. В регулярных цепях исходные

координаты и

отметки .Х"0, У0 , Н 0 определяют в результате выполнения основных

и детальных разбивочных работ. Дисперсии этих величин обусло­

вливаются погрешностями только разбивочных

работ.

Приступая к расчету необходимой точности разбивочных работ, нужно изучить технологическую схему возведения здания или соору­ жения, разработать конструкцию геодезической основы разбивоч­ ных работ, предусмотреть размещение маяков-точек на завершающем этапе выполнения строительно-монтажных работ и для этого этапа построить размерные цепи. Замыкание таких цепей должно быть выполнено с некоторым заранее заданным технологическим допус­ ком А, исходя из которого и ведут расчет необходимой точности выполнения всех операций по созданию здания и сооружения.

Технологический допуск Д рассчитывают на основании предполо­ жений, что действуют случайные погрешности, стандарт которых

будет а = j/Z). При этом А = to,

где

коэффициент t зависит от

принятой д о в е р и т е л ь н о й

вероятности Р. Обычно прини­

мают, что Р = 0,997 и t = 3. Тогда А =

Зо. Если стандарты конеч­

ных пунктов размерных цепей равны о і

и а2 > т 0 Д л я замыкающего

звена необходимо соблюдение условия о

 

Для предварительного расчета чаще всего руководствуются принци­

пом р а в н ы х

в л и я н и й

различных источников погрешностей.

Полагая, что ог

= а 2и л и Di =

D2,

расчет размерных цепей ведут

с соблюдением

условия о"і =5 -4= =

0,71а или Dx =S 0,71Z).

У2i

Кпринципу равных влияний прибегают и при расчете размер­ ных цепей. Например, для горизонтального контура, дисперсия которого вычисляется по формуле (1.15), должно соблюдаться усло­

вие Z>a sc Dx = 0,HD. Если принять, что

DXo

= DYo

= DHo

= nDs = n s

^

= s

^

. ~^±L =

n D h = D

o t

 

то Da

=

1D0.

В

этом

случае D0^^-

 

=

0,14Z)X

=

0,1D.

Оче­

видно,

nDs^0,W

 

или

Z > , ^ 0 , 1 — , ns2^-^0,lD

 

или

Da„s^

^ 0'1 - S r

- s V " Г "

^ 0,iD

или

D,

^

0,2

ф±-г

 

nDh ^

0,Iß

или Dh

=5

0,1 —.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип равного влияния может

быть представлен и в другом

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Da

 

D.

 

 

 

 

виде. Полагая, что DXo

= Dy0=DHo

= Ds=

 

= -^-

=

Dh

=

D0,

найдем

 

D„ =

D0

+

2n + ns2

+

 

 

s2 )

= Z)„

( 3 +

2rc

+

2*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19