Реферат: Геодезическое обеспечение при строительстве мостов
Министерство образования Российской Федерации
Сибирская государсвенная геодезическая академия
ИНСТИТУТ ГЕОДЕЗИИ И МЕНЕДЖМЕНТА
КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ И ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
РЕФЕРАТ
По дисциплине: Геодезическоеобеспечение информационных систем
На тему : Геодезическое обеспечение при строительстве мостов
Выполнил: Проверил:
Студент группыИС-5 _____________________________________
Заочного факультета _____________________________________
БейгулМ.В. _____________________________________
НОВОСИБИРСК
2000 год.
Мосты представляют собой сложныеискуственные инженерные сооружния, возводимые в местах пересечениядорог, водотоков и тех мест, где нельзя обойтись без моста.Несмотря на различноеназначение, техпологию строительства, отличия в строении и характере назначенияи даже разные названия, все они имеют одинаковое предназначение — транспортное. После того, как определено месторасположение, согласованоразличными государственными инстанциями (архитектурными, экологическими и др)начинаются основные геодезические работы. К основным геодезическимработам, обеспечивающим строительство мостов, относится:
1. съемка местности ирельефа дна водотока;
2. построение плановойи высотной гедезических разбивочных сетей;
3. разбивка центров иосей устоев и русловых опор моста
4. детальная разбивкатела опор;
5. контроль возведенияопор и исполнительная съемка в процессе их возведения;
6. разбивкарегуляционных и берегоукрепительных сооружений;
7. разбивка пути наподходах к мосту;
8. разбивочные работыи исполнительная съемка монтажа пролетных строений;
9. измерениедеформаций пролетных строений во время испытаний моста;
10. наблюденияза осадками и кренами опор и деформациями пролетных строений в ходестроительства и эксплуатации моста.
Для оценки участка предполагаемого строительствакомплексно проводят основные изыскания: — инженерно-геодезические,инженерно-геологические и гидрогеологические; гидрометеорологические,климатологические, метеорологические, почвенно-геоботанические и др. Основныеизыскания выполняют в первую очередь на всех типах сооружений.
Инженерно-геодезическиеизыскания позволяют получить информацию о рельефе и ситуации местности ислужат основой не только для проектирования, но и для проведения других видовизысканий и обследований. В процессе инженерно-геодезических изысканийвыполняют работы по созданию геодезического обоснования и топографическойсъемке в разных масштабах на участке строительства, производят трассированиелинейных сооружений, геодезическую привязку геологических выработок,гидрологических створов, точек геофизической разведки и многие другие работы.
Инженерно-геологическиеи гидрогеологические изыскания дают возможность получить представление огеологическом строении местности, физико-геологических явлениях, прочностигрунтов, составе и характере подземных вод и т. п. Эти сведения позволяютсделать правильную оценку условий строительства сооружения.
Гидрометеорологическиеизыскания дают сведения о водном режиме рек и водоемов, основные характеристикиклимата района. В процессе гидрометеорологических изысканий определяют характеризменения уровней, уклоны, изучают направление и скорости течений, вычисляютрасходы воды, производят промеры глубин ведут учет наносов и т. д.
К инженернымизысканиям для строительства также относятся:
геотехнический контроль, оценка опасности и риска отприродных и техногенных процессов; обоснование мероприятий по инженерной защитетерриторий; локальный мониторинг компонентов окружающей среды, научныеисследования в процессе инженерных изысканий, авторский надзор заиспользованием изыскательской продукции; кадастровые и другие сопутствующиеработы и исследования в процессе строительства, эксплуатации и ликвидацииобъектов.
Содержание и объемыинженерных изысканий определяются типом, видом и размерами проектируемогосооружения, местными условиями и степенью их изученности, а также стадиейпроектирования. Различные виды сооружений, технология строительства которыхимеет много общего и изыскания для которых проводятся по схожей схеме
Порядок, методика и точность инженерных изысканийустанав-1ваются в основном в строительных нормах, например СНиП 11-02-96 и СНиП11-04-97.
На следующем этапе, непосредственно пристроительстве моста основные геодезические работы — это: разбивка центров иосей опор, разбивка пролетных строений, контроль размеров поставляемых сзавода монтажных элементов, разбивка и контроль за возведением всех частейсооружения, разбивка вспомогательных и временных сооружений (зданий, дорог,причалов и др.), исполнительная съемка построенных объектов, наблюдения задеформациями.
Геодезическиеи разбивочные работы, обеспечивающие проектное положение и размеры как всегосооружения, так и отдельных его частей, ведутся в течение всего периодастроительства моста. При этом восстанавливают на местности и выверяютгеодезическую плановую и высотную основы, а также переносят на местность(разбивают) ось моста, оси опор, подходов, струенаправляющих дамб и т. д.;систематически контролируют возведение отдельных частей сооружения, обеспечиваяпроектное их положение; проверяют размеры и форму прибывающих с заводовмонтажных элементов; на строительной площадке ведут разбивочные работы по вспомогательнымпроизводственным сооружениям и бытовым зданиям,. подъездным дорогам, причалам ит. п.
Качество возводимых искусственныхсооружений на всех этапах строительства в значительной мере зависит от хорошейорганизации и выполнения полного комплекса геодезических, разбивоч-ных иконтрольно-измерительных работ. На строительстве малых и средних мостов и геодезические и разбивочные работы обычно выполняет производитель работ илиинженер производственно-технического отдела, а при возведении больших иособенно внеклассных мостов — специальная геодезическая группа в составе производственно-техническогоотдела строительства. Особо ответственные работы по созданию мостовойтриангуляционной сети обычно передают специализированным геодезическиморганизациям.
Геодезическая служба на строительстве нужнав течение всего периода сооружения моста, начиная с подготовительных работ икончая сдачей в постоянную эксплуатацию. Используемые геодезическиеинструменты, мерные ленты, рулетки должны находиться в исправном состоянии исистематически подвергаться контрольным проверкам.
Проектнаяорганизация, выполнявшая изыскания и проектирование мостового перехода или дороги,до начала работ передает строителям по акту в присутствии заказчика материалызакрепления оси трассы моста и подходов к нему, продольный профиль перехода,данные об осях регуляционных сооружений, а также сведения о положении и типахцентров, закрепляющих продольную ось моста, о грунтовых реперах и стенныхмарках. Для больших и внеклассных мостов передаются пункты триангуляции илиполигоно-метрии. К акту должны быть приложены: детальный план перехода снанесенными осями сооружений, схема расположения всех центров геодезическойосновы мостового перехода, выписка из каталога координат и высотных отметокгеодезической основы.
Генеральныйразбнвочный план с приложенной к нему пояснительной запиской должен содержать:исходные данные, метод и точность измерения базисов и углов, фактические идопустимые невязки и метод, положенный в основу предварительных разбивочныхработ при изысканиях и закреплении мостового перехода.
Впередаваемых строителям материалах закрепления оси трассы мостового перехода иреперной сети должна быть указана привязка к центрам и маркам государственнойплановой и высотной геодезической основы. Положение закрепительных центров продольнойоси моста даются в пикетаже трассы, а высотные отметки— в системе отметок,принятых в проекте строящейся дороги. Передаваемые материалы по геодезическимзнакам (центрам и реперам) и масштабам плана должны удовлетворятьустановленным требованиям (табл1).
Сооружение Масштаб планаРасстояние между горизонталями
по высоте, м
Количество центров оси моста и харак
тер их закрепления
Количество реперов или марок и харак
тер их закрепления
Мост длиной от 100 до 300 м 1: 2000 0,5Не менее двух
на каждом берегу;
капитальными
центрами
По одному реперу на каждом берегу; закрепление постоянное Мост дли ной свыше 300 м 1: 5000 1,0Не менее двух
на каждом берегу;
капитальными
центрами
По два репера
на каждом берегу
закрепление постоянное
При геодезическом обеспечении строительствамостовых и тоннельных переходов наиболее широко применяются нивелиры Н-3,Н-05 применяемые при строительстве мостовых переходов, для построения высотныхсетей, производства разбивочных работ, исследования деформации опор истроений и также передачи отметок на опоры. применяются также теодолиты 2Т2,2Т5 и их модификации. На стадии инженерно-геодезических изысканий и припроизводстве некоторых разбивочных работ используют теодолиты 2ТЗО. Принеобходимости выполнения высокоточных угловых измерений, например, припостроении разбивочных сетей на мостах длиной более 1 км, используют теодолитТ1. В настоящее время во многих странах (США, Швейцария, ФРГ, Япония, Швеция,ГДР и др.) разработаны и серийно выпускаются автоматические электронныетахеометры с микро-ЭВМ и системой геодезических вычислительных программ. Черезпульт управления этими приборами можно ввести следующие величины:
поправкиза атмосферные условия, отметку высоты точки стояния прибора, вертикальный игоризонтальный углы, а также информацию, включающую кодовые числа — номераточек стояния и визирования, топографические предметы и т. п. определяютгоризонтальные расстояния и превышения с учетом кривизны Земли. Информацияиндицируется дисплее
В тахеометре при измерении расстоянийавтоматически регулируется интенсивность сигнала, возможна работа в режимеслежения, установка отсчета по горизонтальному кругу на нуль или на заданноенаправление. В приборе предусмотрено введение информации во внешнюю память, длячего он оборудован регистрирующим устройством и блоком обработки и передачи информации.
Электронныетахеометры последних моделей могут работать в режиме слежения, т. е.непрерывного определения положения перемещающегося отражателя при непрерывномвизировании. В этом случае на индикацию периодически выдаются новые значениягоризонтального направления и расстояния. Использование таких приборов особенноперспективно на разбивке русловых опор при выведении плавсредств в проектноеположение. Предусмотрен выход данных на накопители (запоминающие устройства)или устройства для обработки информации.
Этиприборы непосредственно в поле по данным измерений дают возможность определятьпространственное положение съемочных пунктов методом свободного выбора точекстояния. Благодаря ряду специальных функций» таких как автоматическоевычисление полярных координат, координат х и у, а также разбивочным данным синдикацией элементов редукций, можно эффективно использовать данные приборыдля разбивочных работ в строительстве.Помимо вышеуказаных применяются такжеотдельные светодальномеры,
Следует отметить, что программы дляобработки сетей и оценки их точности на ЭВМ составлены по наиболее общималгоритмам, и они могут с равным успехом быть использованы при анализе точностисети любого вида — триангуляции, линейно-угловой, полигонометрии, трилатерации.Конечно, подобные вычисления могут быть выполнены и вручную, при помощинастольных вычислительных средств, однако при современной оснащенности электроннойвычислительной техникой это было бы нецелесообразно.
При разных уровнях и высотной исполнительной съемке,когда требуется получить информацию о большом числе точек в сложных условиях,возможно применение лазерных универсальных приборов. Эти приборы позволяютзадавать в пространстве последовательно вертикальную и горизонтальнуюплоскости.прибор располагают на опоре и ориентируют вертикальную лазернуюплоскость по линии, параллельной оси моста. Отсчеты по рейке берут по следулазерной плоскости, при расстоянии 100—150 м ширина светового штрихасоставляет, 15—20 мм, а он хорошо виден в пасмурную погоду. Применение вертикальной развертки лазерного лучаобеспечивает одновременно и съемку верхних и нижних поясов.
Высотное положение точек получают относительно горизонтальнойлазерной плоскости. Для уменьшения инструментальных ошибок и повышения точностинивелирования установку лазерной плоскости в горизонтальное положение следуетвыполнять по отсчетам на рейках, установленных на реперах с известными отметками,имеющимися на опорах. Благодаря такому способу можно съемку выполнять в разныхместах пролетного строения с использованием нескольких реек.
Изменение температурывоздуха и особенно неодинаковый солнечный нагрев металлических конструкцийзначительно изменяют отметки высот узловых точек и искажают общую картину продольногопрофиля. Поэтому нивелировать пролетное строение желательно вечером или впасмурную погоду, когда температурные изменения всех элементов конструкцийможно считать равномерными. В этих условиях очевидны преимущества лазерногоприбора, позволяющего выполнять наблюдения в темное время суток.
Экспериментальныеисследования точности исполнительной съемки лазерными приборами показали, чтопогрешность определения планово-высотного положения элементов конструкций прирасстояниях до 150 м составляет 2—4 мм и зависит в основном от влиянияметеорологическихфакторов внешней среды.Также
/>
перспективно применение фотоэлектронных устройствдля регистрации положения лазерной плоскости при исполнительной съемке, таккак обеспечивает повышение точности и частично автоматизирует процессизмерений. Так, в Чехословакии пристроительстве железнодорожного моста применялась лазерно-телевизионная система (Lastelmodt) для исполнительнойсъемки пролетных строений. Эта система состоит из лазера, неподвижной маркидля ориентирования луча, подвижной марки и дисплея для автоматическойрегистрации положения луча на марке. Контроль положения конструкцийосуществлялся при помощи подвижной марки относительно лазерного луча,ориентированного по направлению оси моста с заданным уклоном. По исследованиям(на расстоянии до 340 м) точность регистрации положения лазерного луча составила1—5 мм
Наряду с основным, строгим способом оценкиточности проекта сети, ориентированным на использование ЭВМ, существуют и приближенныеспособы, позволяющие, сравнивая различные варианты построения сети, особенно вполевых условиях, оперативно принимать достаточно обоснованные решения. Такиеприближенные способы уже не являются универсальными, а ориентированы наконкретные виды сетей.
При строительстве мостового перехода на местностиопределяют и закрепляют положение центров мостовых опор и других элементовмоста, а также производят детальную разбивку при возведении опор и монтажепролетных строений.
Для этих целей строят специальную геодезическуюразбивочную сеть, обеспечивающую выполнение разбивочных работ на всех стадияхстроительства мостового перехода. Кроме того, рационально расположенная инадежно закрепленная разбивочная сеть может служить основой и для наблюдений задеформациями моста в процессе его строительства и эксплуатации.
В зависимости от способа разбивки центров опор и условийместности плановую разбивочную сеть создают следующими методами :
/>
При возможности разбивки опор по створусветодальномером в качестве основы могут служить исходные пункты, закрепляющиеось мостового перехода. Эти пункты закрепляют еще в период изысканий.
Разбивка осей опор
При разбивке осейопор малых и средних сооружений центры опор переносят на местностьнепосредственным измерением расстояний между знаками (см. пункты А и В на рис.1, а), закрепляющими ось сооружения, и центрамиопор, привязанными в проекте к пикетажу дороги.
/>
Если по местным условиям не удается расположитьвспомогательный мостик на оси перехода, то его устраивают в стороне, пробиваядублирующуювспомогательную ось (рис.1, б), на которуюпереносят исходные пункты А и В. Вспомогательную ось желательно располагатьпараллельно основной оси. Если оси не параллельны» то угол между ними учитывают при переносе центрови осей опор дублирующих на основную. Зимой разбивку осей ведут со льда повмороженному в лед дощатому настилу. Линейныеизмерения выполняют компарированными шкаловой лентой или стальной рулеткой.Натяжение ленты или рулетки регулируют динамометром или постоянным усилиемопытного рабочего. Измеряя расстояния, инструмент (ленту, рулетку) располагаютгоризонтально; при уклонах местности более 3—5°, когда горизонтальноерасположение измерительного инструмента затруднительно, вносят соответствующиепоправки в длины линий. Поверхность земли предварительно планируют, срезаябугры, вырубая кустарник и т. п. На крутых склонах рекомендуется устраиватьступенчатые мостики и переносить расстояние с одного уровня на другой припомощи отвеса. В измеренную длину нужно вводить соответствующие поправки накомпарирование измерительных инструментов и на разность температур приизмерении и контрольной их проверке. Одним инструментом измеряют в прямом иобратном направлениях, а двумя—в одном направлении.
Разбивка осей опорбольших мостов.
При постройкекрупных сооружений на широких и глубоких реках в теплое время года невозможнонепосредственными измерениями определить расстояние между исходными пунктами иразбить оси опор. В этом случае прибегают к параллактическому илитриангуляционному способам. С этой целью создают на берегах геодезическуюопорную сеть, представляющую собой в плане систему треугольников или четырехугольников(рис. 4.2), измеренных с высокой точностью по своим линейным и угловымразмерам. Разбивки выполняют, привязываясь к пунктам геодезической опорнойсети, имеющей координаты в абсолютной или условной системе.
В триангуляционнуюсеть включают не менее двух исходных точек, закрепляющих ось моста ирасположенных на каждом берегу. Основой триангуляционной сети служат базисы,которые рекомендуется разбивать на ровном месте, свободном от застроек и допускающемточное измерение и беспрепятственное визирование. Конечные точки базисов нужноразмещать на незатопляемых местах и прочно закреплять. Разбивку центров опорвыполняют угловыми засечками не менее чем из двух точек базиса с пересечениемзасечек в створе оси моста. Для повышения точности разбивки углы втреугольниках между направлением засечек и осью моста должны быть не менее 25° и не более 150°.
/>
/>
Расстояния междуконечными точкамимоста и между центрами опор, определенные спомощью триангуляции, рекомендуется при возможности проверять непосредственнымипромерами.
Если трасса расположена по круговой кривой, ось мостапринимают вдоль кривой, а продольные оси опор—по направлению радиусов кривой.Точки пересечения продольных осей опор с осью моста будут центрами опор.Поперечная ось каждой опоры образуется касательной к кривой, проведенной вточке центра опоры.
В зависимости от местных условий и размеров мостаразбивка может быть проведена методом многоугольника от линии тангенсов, отстягивающей хорды или полярным способом.
Разбивочную сетьсоздают в частной системе координат, за ось абсцисс которой принимают осьмостового перехода. Сеть представляет собой систему реперов, точность определенияотметок которых относительно исходного репера характеризуется среднейквадратической ошибкой 3 — 5 мм. Это требование вполне обеспечиваетсяпроложением ходов нивелирования III класса. На строительной площадкеустанавливают густую сеть рабочих реперов, от которых передают отметки на всевозводимые мостовые сооружения.Координаты одного из пунктов, лежащих на этойоси, задают, исходя из условия положительности координат всех пунктов. Ошибка вопределении положения пунктов разбивочной сети относительно исходного не должнапревышать 10 мм. Пункты разбивочной сети закрепляют в геологически устойчивыхместах, не затопляемых высокими паводковыми водами.
На больших мостовыхпереходах, располагающихся в сложной широкой речной пойме, геодезическаяразбивочная основа может строиться из сочетания линейно-угловых иполигонометрических сетей.
Высотнуюгеодезическутю сеть на мостовом переходе создают еще в период изысканий, но поточности она обеспечивает выполнение всех видов работ, в том числе иразбивочных. Для высотных разбивок возле оси моста устанавливают реперы,абсолютные отметки которых определяют геометрическим нивелированием в тойсистеме, в которой получены отметки точек трассы. Реперы нужно сохранять внеизменном положении доокончания строительных работ и сдачисооружения в эксплуатацию. Отметки построенных реперов надо определять сточностью С^20 YL, но не менее ±10 мм, (где С дано в мм, a L—расстояние нивелирования в км). Вспомогательные реперыустанавливают с допускаемой ошибкой нивелирования от исходных реперов неболее ±15 мм.
Точность геодезических работ. На строительстве мостовдлиной до 100 м при определении расстояний между исходными пунктами,закрепляющими ось сооружения, и расстояний между осями опор допускаетсяотносительная ошибка не более 1:5000. На мостах длиной более 100 м точностьизмерения расстояний между исходными пунктами, закрепляющими ось моста, иположения осей надфундаментной части опоры зависит от возможного смещения наопорах пролетных строений и выражается формулой
/>
гдеm — допустимая ошибка измерения, ом;
/пр — длина каждого пролета, см;
n— число пролетов на измеряемом участке моста;
k—коэффициент, зависящий от типа пролетныхстроений; для балочных пролетных строений, когда может быть допущено смещениеподферменных площадок на величину до ±5 см, а также для монолитных арочных ирамных железобетонных мостов коэффициент к =6 000, во всех других случаях,требующих более точного размещения, его принимают равным 10000.
Создавая мостовую триангуляционную сеть для мостов длинойдо 200 м, можно ограничиваться измерением одного базиса, а при большей длинемоста должен быть второй (контрольный) базис. Длина базисов измеряется в 2 разаточнее, чем при непосредственном измерении мерным инструментом расстояниймежду исходными пунктами,закрепляющими ось.Допускаемая ошибка в разбивке осей фундаментов опор можетбыть увеличена вдвое.
При монтажепролетного строения в зависимости от его конструкции и схемы монтажа(непосредственно в пролете, сборка на берегу и т. п.) геодезические работыобеспечивают детальную разбивку мест установки пролета, периодическую выверкусборки пролета, его плановую и высотную установку, нивелирование профиляпролета (определение строительного подъема). По окончании монтажа производятисполнительную съемку, в результате которой составляют план и профильпролетного строения, продольный профиль пути.
По мере завершения постройки отдельныхчастей моста (опор,, пролетных строений и т. д.) проводят геодезические работыпо определению геометрических размеров возведенных сооружений и объемов выполненных работ (исполнительные съемки иобмеры). В отдельных случаях на мостах, строящихся в сложных геологическихусловиях, производят по специальным программам геодезические наблюдения задеформацией построенных сооружений.
Каталог используемой литературы :
1. Геодезическое обеспечение при строительстве мостов
Под редакцией Коугия В.А., Грузинов В.В.,Малковский О.Н., Петров В.Д.
2. Мосты и тоннели
Под редакцией Попов С.А., Осипов В.О., БобриковБ.В. Храпов В.Г. и др.