Лекция Мерные проволоки. Правила измерений. Обработка измерений.

    Скачать с Depositfiles 

2.5 Мерные проволоки. Правила измерений. Обработка измерений

Одним из видов подвесных мерных приборов для измерений расстояний между точками местности являются стальные и инварные проволоки. Из-за неровностей земной поверхности и препятствий, которые встречаются на ней, измерения по земле дают менее точные результаты, чем измерение подвесными приборами.

При точных и высокоточных линейных измерениях применяют стальные и инварные проволоки длиной 24 и 48 м, диаметр проволоки— 1,65 мм. На обоих концах проволоки расположены шкалы длиной 8-10 см с миллиметровыми делениями (рис. 4.1, а).

Рисунок 4.1 Инварная мерная проволока

Измерение длин линий мерными проволоками производится по кольям или по целикам, устанавливаемым на штативах в створе линий. При измерениях проволока подвешивается на блочных станках под натяжением 10-килограммовых гирь (рис. 4.1, б; рис 4.2). Пролеты между целиками или кольями измеряют несколько раз. Отсчеты по обеим шкалам проволоки производят одновременно с точностью до 0,1 мм.

Рисунок 4.2 – Основные элементы базисного прибора

1 – маховики для приведения целика в отвесное положение; 2 – целик на штативе; 3 – ушко для крепления; 4, 8 – карабины; 5 – ось карабина; 6 – кольцо; 7 — кольцо для переноса проволоки; 9 — проволока с гирей 10.

Инварные проволоки входят в комплект базисных приборов БП-1, БП-2 и БП-3, которые используются для измерения базисов в сетях триангуляции и длин сторон в полигонометрии, а также при точных инженерно-геодезических работах. В зависимости от числа проволок в комплекте, условий и методики измерений точность линейных измерений стальными проволоками колеблется от 1:10000 до 1:25000, а инварными проволоками — от 1:30000 до 1:1000000.

  • БП-1 – предназначен для измерения базисов и длин линий в полигонометрии 1 и 2 классов, имеет 8 мерных проволок;

  • БП-2 – предназначен для измерения базисных сторон и линий в полигонометрии 3, 4 классов, имеет 4 проволоки;

  • БП-3 – предназначен для измерения длин базисных сторон и линий в полигонометрии 4 класса, 1 и 2 разрядов, имеет 3 проволоки.

Различаются указанные виды базисные приборов в основном качеством изготовления и количеством мерных проволок.

В состав базисного прибора входят:

— Мерные инварные проволоки длиной 24 м, с поперечным сечением 1,65 мм.

— Инварная лента.

— Блочные станки на штативах — 2 шт. для подвешивания проволок при измерении длин линий (рис 4.2).

— Гири — 2шт., весом 10кг 10г для натяжения проволок

— Оптический центрир — 2 шт. для выноса центра знака на высоту подвески проволоки.

— Створные штативы с целиками — 10-30 шт. для установки в створе измеряемой линии.

— Целики для кольев — 10-30 шт. для установки в створе измеряемой линии (рис. 4.3).

— Рейка для нивелирования целиков — 1 шт., длиной 1.5м с делениями на чёрной стороне 10мм, на красной 11мм.

— Термометр-пращ — 4 шт. для измерения температуры воздуха.

— Струны с крючками, карабины для проволоки.

— Специальные барабаны для хранения проволоки.

Мерная проволока служит для измерения расстояний. Изготовляется из инвара, т.е. сплава, состоящего примерно из 64% стали, 35,5% никеля и 0,5% добавок (углерод, кремний, марганец, вольфрам и др.) для придания тягучести, твёрдости, ковкости.

Положительные качества инвара:

  • малый температурный коэффициент линейного расширения ;

  • хорошо поддаётся обработке и полировке;

  • почти не окисляется;

  • обладает хорошей теплопроводностью (температура проволоки равна температуре воздуха).

Рисунок 4.3 – Целик для кольев

К недостаткам относятся недостаточная стабильность длин проволок, изготовленных из инвара. Она выражается в изменении длины проволоки с течением времени или скачкообразном изменении под влиянием внешних причин. Особенно это заметно сразу после изготовления. Проволоки выдерживают от 3 месяцев до 2-3 лет (подвергают старению).

На обоих концах проволоки (рис. 4.1, а) расположены шкалы с миллиметровыми делениями, нанесенными на жестких пластинах, имеющих треугольное сечение. При измерении расстояний по шкалам производят отсчеты. Подписи штрихов на обеих шкалах идут от 0 до 8 см или 10 см в одном направлении. Расстояние между нулями шкал должно быть 24 м.

Инварная лента служит для измерения расстояний, меньших 24 м. Стороны полигонометрического хода в общем случае не имеют длины, кратной 24 м, оставшийся отрезок носит название остатка. Для измерения его и употребляется инварная лента шириной 6 мм, толщиной 0,4 ми и длиной 6,1 м. На ленте нанесены штрихи через каждый дециметр и по одному дополнительному штриху вправо и влево от них на расстоянии 1 мм. Первый и последний дециметры ленты разделены на миллиметровые деления.

Для измерения остатка применяются также стальные рулетки 5 и 10 м длины, имеющие на концах миллиметровые деления.

Штатив с целиком (рис. 4.2). Целик состоит из металлического цилиндра 2, входящего в подставку. Подставка заканчивается круглым диском, который плотно прилегает к верхней плоскости головки штатива. На полусферической головке металлического цилиндра нарезаны пересекающиеся под прямым углом штрихи. При измерении линии один штрих устанавливается вдоль шкалы проволоки, а другой перпендикулярно к ней и служит указателем для отсчитывания по шкале проволоки.

На подставке целика имеются наводящие винты 1, позволяющие устанавливать целик точно в отвесное положение. Металлический цилиндр имеет предохранительный колпачок, прикрепленный к подставке нитями.

Блочный станок с гирями. Станок служит для натяжения проволоки во время измерения расстояния. Блочный станок представляет собой штатив с несколько удлиненной передней ножкой, на верхней части которого крепится рама для блока. Через желоб блока протянута тонкая стальная струна с прикрепленными к ее концам крючками. К одному крючку прикрепляется гиря в 10 кг, а к другому через специальное приспособление, называемое карабином, инварная проволока. Передвижение блока по высоте и азимуту осуществляется вращением маховичков. С помощью них производится точная установка блока на требуемой высоте в створе измеряемой линии.

Уклонение от установленного натяжения в 10 кг допускаются в полигонометрии 4 класса не более 0,1 кг, в полигонометрии 1 разряда — 0,2 кг, 2 разряда — 0,4 кг.

Для хранения и транспортировки проволока наматывается на барабан из легкого сплава диаметром 0,5 м, установленный в деревянном ящике. На барабане имеется для каждой проволоки по два крючка; один из них твердый, другой с пружиной. При наматывании проволоки ее ушко надевается на твердый крючок, затем барабан вращается рукой. При этом проволока направляется так, чтобы все ее витки плотно прилегли друг к другу. Второй конец проволоки надевается на крючок с пружиной. При разматывании проволоки с барабана не допускается выпускать конец проволоки из рук и укладывать проволоку на землю. До начала измерений ее удерживают в положении на весу.

Кроме указанных принадлежностей необходимо иметь теодолит для установки штативов в створе измеряемой линии, стальную рулетку длиной 30м или тросик для установки штативов через 24м 1-3cм, нивелир для определения превышений соседних штативов.

Производство исследований и поверок базисного прибора. Перед началом полевых работ производят общий осмотр и испытания всех приборов, входящих в комплект БП. При осмотре и испытании обращается внимание на внешнее состояние, на устойчивость ножек штативов, на плавность вращения винтов у целиков и оптических центриров, на состояние оптики оптических центриров. Внимательно осматриваются проволоки, которые не должны иметь погнутий.

Расстояние между нулями шкал мерной проволоки должно быть известно с большой точностью, для этого перед началом полевых работ и после их окончания проволока компарируется. В процессе компарирования длину проволоки определяют путем сравнения ее с длиной эталона, называемого нормальной мерой.

Компарирование проволок производится на стационарных компараторах до начала и после окончания полевого сезона в специальных метрологических лабораториях.

Не реже 1 раза в месяц проволоки компарируются на полевом компараторе. Изменение длины проволоки между двумя компарированиями не должно превышать 0.3мм.

Компаратор (полевой) устраивается на ровной местности. Закрепляется постоянными знаками линия длиной 120 или 240м. Длина компаратора определяется 6-ти кратным измерением (три раза двумя проволоками в прямом направлении и три раза двумя проволоками в обратном направлении). Компарирование рабочей проволоки производится трёхкратным измерением компаратора.

Производят поверки оптического центрира.

Измерение длин сторон производится:

  • в полигонометрии 4 класса двумя проволоками в одном направлении или одной проволокой в прямом и обратном направлениях, методом отсчётов при трёх сдвигах проволоки;

  • в полигонометрии 1 разряда — одной инварной проволокой в одном направлении методом отсчётов при трёх сдвигах проволоки;

  • в полигонометрии 2 разряда — одной инварной проволокой в одном направлении методом фиксации.

В способе отсчётов берётся 3 пары отсчётов по шкалам передний «П», задний «З» и находятся разности (П-З), а из них среднее значение.

В способе фиксации целики заменяются деревянными сегментами или вместо штативов используются колья. В момент совмещения нулевого деления задней шкалы с индексами (иголкой) нуль передней шкалы фиксируется иголкой (метод откладывания мерного прибора).

Работы по измерению длин сторон выполняются в такой последовательности.

1. Расстановка штативов или кольев в створе измеряемой линии через 24м 1-3см производится с помощью теодолита и рулетки вешением на себя.

Над начальной и конечной точками линии устанавливают на штативах оптические центриры, которые центрируют над точками. Штативы, входящие в комплект базисного прибора, не имеют раздвижных ножек, поэтому для экономии времени центрирование оптических центриров выполняют предварительно с помощью нитяного отвеса. Затем, установив пузырьки уровней в нуль-пункты, передвигают оптический центрир по головке штатива до момента, когда пересечение нитей сетки в поле зрения трубы совпадает с точкой, являющейся началом или концом измеряемой линии. Передвижение оптического центрира по плоскости головки штатива производят лишь по направлениям, совпадающим с направлениями осей уровней.

Расстановка штативов производится от начальной точки линии по направлению к конечной. Штативы с целиками устанавливаются вдоль измеряемой линии с помощью 24-метрового троса или бечевы на расстоянии, равном одному уложению проволоки или одному пролету. На конечной точке линии в подставку, на которой был центрированный оптический центрир, устанавливают теодолит, и наводят визирную ось трубы на целик оптического центрира, установленного на начальной точке, и производят вешение всех штативов с целиками методом «на себя».

При больших расстояниях в створе через 200-300м забивают промежуточные колья для установки над ними теодолита.

Окончательно установленные в створе линии штативы с целиками должны иметь уклонения от 24 м не более 4 см. После измерения первой части линии штативы переносятся и расставляются во второй части, затем в третьей и так до конца линии.

Обычно длина измеряемой линии не бывает кратной 24 м, поэтому после расстановки штативов на целых пролетах в конце линии остается неполный пролет — остаток. Если неполный пролет длиной до 12 м располагается до конечной точки, его называют «положительным остатком». При длине неполного пролета более 12 м измеряют его дополнение до 24 м. и число целых пролетов делают на один больше, устанавливая последний штатив за конечной точкой. В этом случае дополнение до 24 м называют «отрицательным остатком».

Остаток разбивают на 6-метровые интервалы (по длине инварной ленты). Чтобы не вносись дополнительных погрешностей в измеренную линию, вешение и установку штативов остатка в створе линии выполняют особенно тщательно. Целики штативов устанавливают на одной высоте.

2. Нивелирование целиков производится для приведения длины каждого пролёта и остатка к горизонту. Применяют нивелиры, предназначенные для нивелирования 4 класса. Расстояния от нивелира до рейки должны быть не более 100 м, с одной установки нивелируют не более 6 целиков.

Нивелир устанавливается вблизи створа линии так, чтобы было возможно взять отсчеты по рейке одновременно на нескольких штативах, при этом расстояния от нивелира до заднего и переднего штативов на станции должны быть примерно одинаковыми. Установив нивелир и приведя его в рабочее положение, производят отсчеты по средней нити по черной и красной сторонам рейки. Рейку устанавливают последовательно на головки целиков штативов, начиная от первого и заканчивая последним штативом, нивелируемым с данной станции. Отсчеты записывают в журнал.

Превышения, вычисленные по чёрной и красной сторонам реек, не должны различаться более чем на 3мм при величине превышения от 1 до 3м. Пролёты с превышениями более 2м нивелируются из середины при отдельной установке нивелира.

Закончив нивелирование на первой станции, переходят на вторую. При этом начинают наблюдения на этой станции со штатива, являющегося последним на первой станции (связующая точка). В местах со значительными уклонами с одной станции нивелирование производят или только двух соседних штативов с целиками, или применяют промежуточные точки. В журнале нивелирования штативов с целиками в конце линии также делают схематический чертеж линии.

3. Измерение длин пролётов может производится до нивелирования целиков или после. Примерно за 0,5 ч до начала измерений проволоки (или проволока) разматываются с барабана и развешиваются на прочно установленных в землю шестах. Это делается для того, чтобы температура проволок при измерении была возможно ближе к температуре воздуха.

Из подставки установленного над начальной точкой линии штатива вынимают теодолит и снова заменяют его оптическим центриром, на окуляр которого надевают колпачок с пересекающимися штрихами.

В створе линии по обеим сторонам первого пролета устанавливают блочные станки и с помощью гирь натягивают проволоку, при этом следит, чтобы счет делений каждой шкалы шел в направлении движения проволоки, т. е. от заднего конца проволоки к переднему. Обе шкалы проволоки должны находиться над целиками штативов в положении, удобном для производства отсче­тов по шкалам (рис. 4.2).

Через блоки натягивается проволока и одновременно берутся отсчёты по передней «П» и задней «З» шкалам. Берётся 3 пары отсчётов, перед каждой парой отсчётов шкалы сдвигают не менее чем на 1см. Отсчёты производят до 0.1мм. Колебание разностей отсчетов (П-З) допускается до 1мм. После этого измерение производится второй проволокой. Аналогично измеряют следующие пролёты.

При измерении пролетов термометром-пращом производят определение температуры воздуха, которую также записывают в журнал. Температуру воздуха определяют через каждые пять пролетов при измерении инварной проволокой и на каждом пролете при измерении стальной проволокой.

Разность длин проволок при измерении двумя проволоками в одном направлении не должны отличаться более чем на 0.3мм от разности их длин, вычисленной по результатам компарирования.

Измерение остатка производят инварной лентой (или рулеткой). Натяжение ленты осуществляют вручную (натяжение рулетки при измерении остатков длиной более 6 и осуществляют динамометром или гирями). Порядок измерения остатка следующий. С передним концом остатка совмещают один из штрихов ленты, а с задним концом — ту часть ленты, на которой нанесена миллиметровая шкала, и производят отсчеты. Затем передвигают ленту вперед или назад в пределах запасных штрихов, имеющихся у каждого дециметрового деления, и снова производят отсчеты. Отсчеты записывают в журнал. Колебания в трех значениях полученных разностей не должны превышать 1 мм.

В целях контроля измерения линии и остатка в журнале измерений в конце каждой линии делают схематический чертеж линий.

Каждая линия в полигонометрии 4 класса измеряется или двумя проволоками в одном направлении или одной проволокой в прямом и обратном направлениях. При измерении линии в обратном направлении все действия, начиная с вешения и расстановки штативов, выполняют заново, т. е. проделывают второе измерение стороны независимо от первого.

Способ фиксации применяется при измерении длин в полигонометрии 2 разряда. Последовательность работ такая же, как и в способе отсчётов, но вместо отсчётов нуль задней шкалы совмещают с зафиксированной точкой (иголкой) на специальном штативе с деревянной подушкой, а против нуля передней шкалы в это время вкалывают иголку. Для контроля берутся отсчёты по задней и передней шкалам (против иголок), разность которых не должна быть больше 1мм. Фиксация концов проволоки осуществляется с помощью иглы, втыкаемой в деревянную подушку головки штатива, которой для исключения влияния параллакса на точность фиксации придают такое положение, при котором фиксирование происходит в точке касания шкалы проволоки с поверхностью подушки.

При применении метода фиксации вешение и установку каждого последующего штатива производят только после окончания фиксации концов мерной проволоки на предыдущем пролете.

Таблица 4.2 – Точность работ при измерении инварными проволоками

Таблица 4.2 – Точность работ приизмерении инварными проволоками

Наименованиеработ

Предельныедопуски

4 класс

1 разряд

2 разряд

Натяжениепроволок

0,1 кг

0,2 кг

0,4 кг

Вешение линий

4 см

5 см

5 см

Определениепревышений концов пролетов длиной 24 м при превышении:

 

 

 

до 1 м

3 мм

4 мм

5 мм

от 1 до 3 м

2 мм

3 мм

4 мм

 

 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

    Скачать с Depositfiles