Нивелиры и рейки, их типы, устройство
Ссылки на учебники и учебные пособия
1. Резницкий Ф.Е. Инженерная геодезия: Учебное пособие для студентов специальности 290900. – Екатеринбург: УрГУПС, – 2000. – 132 с.
2. Инженерная геодезия: Учебник для вузов ж.-д. трансп.: /Г.С. Бронштейн, В.Д. Власов, Н.С. Зайцева и др.; Под ред. С.И. Матвеева. – М., – 1999. – 455 с.
3. Резницкий Ф.Е. Руководство к лабораторным работам по инженерной геодезии, ч.1. – Екатеринбург: УрГУПС, – 2009. – 34 с.
На портале университета имеются в свободном доступе для студентов следующие издания в электронном виде:
1. Резницкий Ф.Е. Инженерная геодезия: Учебное пособие для студентов специальности 271501 (2-е издание, дополненное и исправленное). – Екатеринбург: УрГУПС, – 2009. размер 4,3 МБт
Тема: Измерение превышений
Текстовый материал:
Геометрическое нивелирование, нивелирный ход
Рельеф местности – это совокупность неровностей поверхности земли; он является одной из важнейших характеристик местности. Знать рельеф – значит знать отметки всех точек местности. Отметка точки – это численное значение ее высоты над уровенной поверхностью, принятой за начало счета высот. Отметку любой точки местности можно определить по топографической карте, однако, точность такого определения будет невысокой.
Отметку точки на местности определяют по превышению этой точки относительно другой точки, отметка которой известна. Процесс измерения превышения одной точки относительно другой называется нивелированием. Начальной точкой счета высот в нашей стране является нуль Кронштадтского футштока (горизонтальная черта на медной пластине, прикрепленной к устою одного из мостов Кронштадта). От этого нуля идут ходы нивелирования, пункты которых имеют отметки в Балтийской системе высот. Затем от этих пунктов с известными отметками прокладывают новые нивелирные ходы и так далее, пока не получится довольно густая сеть, каждая точка которой имеет известную отметку. Эта сеть называется государственной сетью нивелирования; она покрывает всю территорию страны.
|
|
|
Отметки всех пунктов нивелирных сетей собраны в списки – “Каталоги высот”. Эти списки непрерывно пополняются, издаются новые каталоги по новым нивелирным ходам. Для нахождения отметки любой точки местности в Балтийской системе высот нужно измерить ее превышение относительно какого-либо пункта, отметка которого известна и есть в каталоге. Иногда отметки точек определяют в условной системе высот, если поблизости нет пунктов государственной нивелирной сети. Вследствие того, что измерение
Тема: Измерение превышений
превышений выполняют различными приборами и разными способами, различают:
|
|
|
1) геометрическое нивелирование (нивелирование горизонтальным лучом)
2) тригонометрическое нивелирование (нивелирование наклонным лучом)
3) барометрическое нивелирование
4) гидростатическое нивелирование и некоторые др.
Геометрическое нивелирование или нивелирование горизонтальным лучом выполняют специальным геодезическим прибором – нивелиром; отличительная особенность нивелира состоит в том, что визирная линия трубы во время работы приводится в горизонтальное положение.
Различают два вида геометрического нивелирования:
1) нивелирование из середины
2) нивелирование вперед.
При нивелировании из середины нивелир устанавливают посредине между точками А и В, а на точках А и В ставят рейки с делениями (рис. 1 -Нивелирование из середины). При движении от точки A к точке B рейка в точке А называется задней, рейка в точке В – передней. Сначала наводят трубу на заднюю рейку и берут отсчет a, затем наводят трубу на переднюю рейку и берут отсчет b. Превышение точки B относительно точки А получают по формуле:
h = a – b. (1)
Если a > b, превышение положительное, если a < b -отрицательное. Отметка точки В вычисляется по формуле:
Hв = Hа + h. (2)
|
|
|
Тема: Измерение превышений
Рис.1 - Нивелирование из середины Рис.2 - Нивелирование вперед
Высота визирного луча над уровнем моря называется горизонтом прибора и обозначается Hг:
Hг = HА + a = HВ + b. (3)
При нивелировании вперед нивелир устанавливают над точкой А так, чтобы окуляр трубы был на одной отвесной линии с точкой. На точку В ставят рейку. Измеряют высоту нивелира i над точкой А и берут отсчет b по рейке (рис.2 - Нивелирование вперед). Превышение h подсчитывают по формуле: h = i – b. (4)
Отметку точки B можно вычислить через превышение по формуле (2) или через горизонт прибора: Hв = Hг – b.
Если точки А и В находятся на большом расстоянии одна от другой и превышение между ними нельзя измерить с одной установки нивелира, то на линии AB намечают промежуточные точки 1, 2, 3 и т.д. и измеряют превышение по частям (рис.3– Промежуточные точки при нивелировании).
На первом участке A-1 берут отсчеты по задней рейке – a1 и по передней – b1. Затем переносят нивелир в середину второго участка, а рейку с точки A переносят в точку 2; берут отсчеты по рейкам: по задней – a2 и по передней – b2. Эти действия повторяют до конца линии AB. Точки, позволяющие связать горизонты прибора на соседних установках нивелира, называются связующими; на этих точках отсчеты берут два раза – сначала по передней рейке, а затем по задней.
|
|
|
Тема: Измерение превышений
Рис.3 – Промежуточные точки при нивелировании
Превышение на каждой установке нивелира, называемой станцией, вычисляют по формуле (1), а превышение между точками A и B будет равно:
hAB = Σh = Σa – Σb . (5)
Отметка точки B получится по формуле:
HB = HA + Σh. (6)
При последовательном нивелировании получается нивелирный ход.
Нивелирный ход – геодезический ход, прокладываемый способом геометрического нивелирования с помощью нивелира. Служит для определения высот нивелирных знаков (реперов). Создается путем измерения превышений между точками.
Нивелирные ходы служат высотной основой съемочных работ, разбивочных работ, исполнительных съемок строительно-монтажных работ. В строительстве нивелирные ходы прокладываются либо техническим нивелированием с применением нивелиров Н-3 или Н-10 и реек РН-3 или РН-10, или нивелированием IV класса нивелирами Н-3 и рейками РН-3. Методика нивелирования практически одинакова.
Тема: Измерение превышений
Государственная нивелирная сеть в зависимости от точности подразделяется классы: I, II, III и IV.
Нивелирная сеть I класса строится отдельными линиями, прокладываемыми преимущественно вдоль железных дорог. Она обеспечивает территорию государства единой системой высот. При нивелировании сети I класса используют нивелиры высокой точности. Такие геодезические приборы могут быть снабжены микрометром с ценой деления 0,05 мм.
Нивелирная сеть II класса, опираясь на пункты сетей нивелирования I класса, прокладывается, как правило, по железным, шоссейным и другим улучшенным дорогам в виде полигонов с периметром 500-600 км. При выполнении геодезических измерений такой точности используют высокоточные нивелиры и штриховые рейки с инварной полосой.
Нивелирная сеть III класса строится внутри полигонов нивелирования I и II классов, как отдельными линиями, так и системами ходов с узловыми точками. При этом полигон II класса делится на 6-9 полигонов III класса с периметрами 150-200 км каждый. Для получения пунктов нивелирования такого класса применяют точные уровенные нивелиры. Рейки применяют трехметровые шашечные двусторонние с сантиметровыми делениями.
Построение нивелирных ходов IV класса осуществляется отдельными линиями на исходные пункты, или системами ходов с узловыми точками. Пункты нивелирования IV класса служат непосредственным обоснованием топографических съемок и основой для различного рода строительства.
Нивелирные ходы, как и теодолитные, строятся в виде полигонов (замкнутых ходов) или в виде разомкнутых ходов, опирающихся на реперы в начале и конце хода. Они могут прокладываться автономно или совмещаться с точками теодолитных ходов. В последнем случае они называются теодолитно-нивелирными ходами.
Тема: Измерение превышений
Рис.4 – Схемы нивелирных ходов
Нивелиры и рейки, их типы, устройство
Нивелир – геодезический прибор, используемый в геодезии, при помощи которого строятся нивелирная сеть и прокладываются нивелирные ходы, являющиеся основой топографических съемок и геодезических измерений, с целью определения превышения точек земной поверхности относительно друг друга.
Основные составляющие нивелира:
1) устройство наведения - зрительная труба;
2) алидадная часть, цилиндрический уровень или заменяющий его компенсатор,
3) цилиндрический уровень или заменяющий его компенсатор,
4) подставка нивелира, связанные с ней ось и три подъемных винта.
Нивелиры производят в различном исполнении:
1) оптический нивелир – наиболее востребованный геодезический прибор, широко используемый в строительстве;
2) электронный (цифровой) нивелир – с электронным устройством и программой для обработки результатов измерения, используется для высокоточных измерений;
Тема: Измерение превышений
3) лазерный нивелир (например, ротационный) – в основе имеет вращающийся лазерный луч, не требует высоких профессиональных познаний при пользовании.
Фото 1 – Нивелир и нивелирная рейка
Нивелирные рейки служат для измерения высот точек, что определяет величину превышения. Нивелирные рейки различают по материалу изготовления: инварные, алюминиевые и деревянные. Корпус большинства деревянных нивелирных реек выполняют в форме бруска длиной 3 – 4 метра из хорошо выдержанного дерева, пропитанного маслом. Лицевую сторону окрашивают светлой краской, и на ней наносят шашечные или штриховые шкалы. Нивелирные рейки изготавливают как цельные, так и складные.
В рабочем (вертикальном) положении рейка устанавливается на выступ металлического башмака. Отвесное положение рейке придается при помощи круглого уровня, привинченного к ее боковой грани. Чтобы убедиться в пригодности нивелирной рейки для нивелирования, внешним осмотром устанавливают четкость делений, отсутствие прогиба, исправность уровня и пятки.
Тема: Измерение превышений
Фото 2 – Нивелирные рейки
Классификация нивелиров - по ГОСТ 23543 (стандарт распространяется на нивелиры, предназначенные для определения превышений методом геометрического нивелирования по вертикальным рейкам): высокоточные, точные и технические.
Точные и технические нивелиры изготавливают со зрительными трубами прямого изображения. Точные и технические нивелиры допускается изготавливать с горизонтальным лимбом.
Основные параметры нивелиров должны соответствовать указанным в Таблице 1.
Нивелиры допускается изготавливать двух исполнений:
- с цилиндрическим уровнем при зрительной трубе;
- с компенсатором.
Основные параметры и размеры нивелирных реек должны соответствовать указанным в Таблице 2.
Нивелирные рейки к точным и техническим нивелирам изготавливают с прямым изображением оцифровки шкал, а по заказу потребителя - с обратным изображением.
Тема: Измерение превышений
Нивелирные рейки к высокоточным нивелирам изготавливают цельными.
По заказу потребителя точные нивелиры должны комплектоваться насадным оптическим микрометром для обеспечения измерения превышения с допустимой средней квадратической погрешностью на 1 км двойного хода 1 мм с использованием реек к высокоточным нивелирам.
Таблица 1.
| № | Наименование параметра (показателя) | Группа нивелиров | ||
| высокоточных | точных | технических | ||
| 1 | Допустимая средняя квадратическая погрешность измерения превышения на 1 км двойного хода, мм: | |||
| 2 | - для нивелиров с компенсатором | 0,3 | 2,0 | 5,0 |
| 3 | - для нивелиров с уровнем | 0,5 | 3,0 | 5,0 |
| 4 | Увеличение зрительной трубы, крат, не менее | 40 | 30 | 20 |
| 5 | Диаметр входного зрачка зрительной трубы, мм, не менее | 48 | 37 | 24 |
| 6 | Наименьшее расстояние визирования, м, не более: | |||
| 7 | - без насадки | 4,0 | 1,5 | 1,0 |
| 8 | - с насадкой на объектив | 1,0 | 0,8 | 0,5 |
| 9 | Коэффициент нитяного дальномера, % | 100 ± 1 | 100 ± 1 | 100 ± 1 |
| 10 | Цена деления уровня при зрительной трубе, углов, секунда на 2 мм | 10 ± 1 | 15 ± 1,5 | 45 ± 5 |
| 11 | Цена деления шкалы оптического микрометра, мм | 0,05 ± 0,003 | ||
| 12 | Масса, кг, не более: | |||
| 13 | - нивелира (при наличии компенсатора или горизонтального лимба массу нивелира допускается увеличивать на 15 %.) | 5,0 | 2,0 | 1,6 |
| 14 | - укладочного футляра. | 3,0 | 1,6 | 1,6 |
Нивелиры или укладочные футляры к ним должны изготавливаться в брызго- и пылезащитном исполнении.
Прогиб лицевой поверхности нивелирной рейки не должен быть более:
· 3 мм - для реек к высокоточным нивелирам;
· 6 мм - для реек к точным нивелирам;
· 10 мм - для реек к техническим нивелирам.
Тема: Измерение превышений
Таблица 2
| № | Наименование параметра (показателя) | Рейки к нивелирам групп | ||
| высокоточных | точных | технических | ||
| 1 | Номинальная длина шкалы рейки, мм | 3000; | 3000; | 4000 |
| 2 | 1200; | 1500*; | - | |
| 3 | 1700* | 1000* | ||
| 4 | Длина деления шкалы, мм | 5 | 10 | 10 |
| 5 | Допустимое отклонение, мм: | |||
| 6 | - длины деления шкалы | ±0,05 | ±0,20 | ±0,50 |
| 7 | - метрового интервала | ±0,10 | ±0,50 | ±1,00 |
| 8 | Масса рейки, кг, не более, при длине шкалы рейки | |||
| 9 | 4000 мм | - | - | 4,5 |
| 10 | 3000 мм | 6,0 | 3,5 | |
| 11 | 1700 мм | 3,5 | ||
| 12 | 1500 мм | 2,5 | ||
| 13 | 1200 мм | 2,6 | ||
| 14 | 1000 мм | 2,0 | ||
| * По заказу потребителя. | ||||
Нивелирные рейки к высокоточным нивелирам с номинальной длиной шкалы 3000 мм должны снабжаться круглым уровнем с ценой деления 10¢ на 2 мм.
По заказу потребителя нивелирные рейки к точным и техническим нивелирам должны снабжаться круглыми уровнями с ценой деления 20¢ на 2 мм.
Средняя наработка на отказ нивелиров - не менее 3000 ч.
Средняя наработка на отказ складных нивелирных реек - не менее 3000 циклов. Под циклом понимают одно складывание и раскладывание рейки.
Среднее время восстановления работоспособного состояния должно быть не более 12 ч для нивелиров и 2 ч для складных нивелирных реек.
Нивелирные рейки к высокоточным нивелирам должны быть уложены в футляр, а к точным и техническим нивелирам - в чехлы.
Тема: Измерение превышений
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 57; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!