 |
Проектирование продольного профиля
|
|
|
|
Проектирование продольного профиля следует начинать с определения контрольных точек и их отметок. Контрольными точками являются отметки примыкания проектируемой дороги в начальной и конечной точках, отметки пересечения в одном уровне автомобильными и железными дорогами, отметки улиц населенных пунктов, через которые проходит проектируемая дорога.
К контрольным точкам следует также отнести минимальные отметки насыпи в местах пересечения водотоков, автомобильных и железных дорог в разных уровнях. Эти отметки не могут быть уменьшены. Увеличение их допустимо.
В данной курсовой работе можно определить отметки таких контрольных точек следующим образом. На суходолах устраиваются трубы. При минимальном диаметре трубы 1 м, минимальная рабочая отметка насыпи 1,62 м. Для северных условий рекомендуется диаметр трубы применять не менее 1,5 м, в этом случае минимальная отметка насыпи составит 2,16 м. При пересечении малых (несудоходных) постоянных водотоков, габаритом принимается над расчетным горизонтом высоких вод 0,75 м.
При нанесении проектной линии продольные уклоны необходимо принимать в целых тысячных.
Наименьшее возвышение поверхности покрытия над источниками увлажнения принимается по нормам, приведенным в приложении табл.5 приложения. На участках дороги, проходящих в открытой местности по условию незаносимости во время метелей бровка насыпи должна возвышаться над снежным покровом не менее:
| Категория дороги | I | II | III | IV | V |
| Минимальное возвышение над снежным покровом, м | 1,2 | 0,7 | 0,6 | 0,5 | 0,4 |
Проектирование должно вестись в основном насыпью, выемки допускаются для смягчения профиля при пересечении явно выраженных водоразделов и на спусках к водотокам или суходолам, Проектная линия может быть обёртывающей или секущей.
|
|
|
Обёртывающую проектную линию назначают приблизительно параллельно поверхности земли, следуя за складками местности, при этом не следует проектную линию делать волнистой за счет повторения мелких складок рельефа. Этот метод широко применяют в равнинной местности, обеспечивая небольшие объёмы земляных работ.
Чем сложнее рельеф и выше класс дороги, тем чаще приходится прибегать к проектированию по секущей, при которой предусматривается частичная срезка холмов или гряд с устройством выемок и использования полученного из них грунта для отсыпки соседних насыпей.
Не следует допускать потерь высоты, т.е. на длинных участках с общим подъемом не должно быть отдельных элементов с обратным уклоном.
При длительных подъемах с уклоном, близким к максимальному, лучше в начальной и конечной части подъема сделать уклоны меньшие, а в средней – равный максимальному. Это больше соответствует динамике движения автомобиля и рельефу местности.
В выемках и в нулевых отметках для обеспечения водоотвода необходим продольный уклон не менее 5 ‰.
Нанесение на продольном профиле проектной линии является сложной многовариантной задачей, требующего поиска наилучшего решения.
Более подробные указания и нормы проектирования продольного профиля даны в литературе [1, 2, 4].
В точках перелома профиля с алгебраической разностью смежных участков 5 ‰ и более для дорог I, II категории, 10 ‰ и более – для дорог III категории, 20 ‰ и более – остальных категорий, необходимо устраивать вертикальные кривые. Радиусы вертикальных кривых следует принимать, возможно большими, но с учетом размещения тангенсов на элементах между точками перелома профиля.
При проектировании вертикальных кривых можно использовать приближённые зависимости.
|
|
|
Длина вертикальной кривой
(30)
Дорожный тангенс вертикальной кривой
(31)
Дорожная биссектриса вертикальной кривой
(32)
где Δ i – алгебраическая разность уклонов сопрягаемых прямых продольного профиля, относительная величина.
Пикетные значения начала (ПК НВК) и конца (ПК КВК) вертикальных кривых определяются от пикета перелома продольного профиля (ПК ПП)
ПК НВК = ПК ПП – ТВ. (33)
ПК КВК = ПК ПП + ТВ. (34)
Пикет вершины кривой находятся в зависимости от схемы сопряжения прямых продольного профиля. Если сопрягаемые прямые имеют наклоны в разные стороны, то есть один уклон со знаком «+», а другой - со знаком «–», то вершина расположена в пределах этой кривой.
ПК ВК = ПК НВК + i1 R = ПК КВК – i2 R. (35)
где i1, i2 – уклоны сопрягаемых прямых, относительная величина.
Если уклоны сопрягаемых прямых направлен в одну сторону, то вершина кривой находится за пределами кривого участка.
При / i1 / > / i2 /
ПК ВК = ПК НВК + i1 R = ПК КВК + i2 R. (36)
При / i1 / < / i2 /
ПК ВК = ПК НВК – i1 R = ПК КВК – i2 R. (37)
Вертикальные кривые описываются по квадратичной параболе с уравнением:
(38)
где hX – превышение заданной точки кривой над вершиной, знак «+» соответствует вогнутой кривым, знак «–» - выпуклой, м; lX – расстояние по оси абсцисс от вершины до произвольной точки на кривой, м; R – радиус вертикальной кривой, м.
При проектировании продольного профиля вертикальными кривыми используются прозрачные лекала – шаблоны с различными радиусами вертикальных кривых. Лекала изготовляются в том же масштабе что и продольный профиль, на них вертикальными линиями и цифрами обозначаются продольные уклоны. Значение уклонов даются в тысячных. Вершина кривой обозначена цифрой «0». Для работы с шаблоном на нём нанесена вертикальная и горизонтальная линии.
Дальнейшие расчёты сводятся в таблицу (табл. 2). В столбцы 1, 2 заносится пикетные и плюсовые точки на всей длине вертикальных кривых, а так же пикетные отметка вершин и сопряжения кривых. Места сопряжения вертикальных кривых рассчитываются по формуле:
, (39)
где ХС – расстояние от вершины первой кривой до точки сопряжения со второй кривой; l В - расстояние между вершинами смежных кривых; R1, R2 - радиусы сопрягаемых вертикальных кривых.
|
|
|
В столбце 3 записывается радиус и вид вертикальной кривой - выпуклая или вогнутая. Определяется расстояние от вершины до всех пикетных и плюсовых точек (столбец 4), которые находятся на кривой и превышение этих отметок над вершиной кривой (столбец 6). Превышение рассчитываются по формуле (38). Отметки по бровке земляного полотна (столбец 8) вначале определяются для вершин кривых, а по ним рассчитываются все остальные отметки. Отметки земли берутся из продольного профиля. Рабочие отметки (столбец 9) – разница между отметками бровки и земли. В столбце 10 указывается начало кривой – НК, конец кривой – КК и вершина кривой – ВК. Уклоны в ‰ (в тысячных) по длине вертикальной кривой (столбец 5) определяются по формуле (40).
(40)
В формуле (40) знак «+» соответствует восходящей ветви вертикальной кривой, знак «–» - нисходящей ветви.
Таблица 2
Вертикальные кривые
| Пикеты | Плюс | Вертикальные кривые | Вертикальные отметки, м | Примечание | |||||
| радиус R, м | расстояние до вершины lx, м | уклон iх,‰ | превышение ± hх, м | земли | бровки земляного полотна | рабочие | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
Поперечные профили земляного полотна принимаются типовые, для наиболее характерных точек трассы: высокая насыпь, глубокая выемка, раскрытая выемка, низкая насыпь, полунасыпь – полувыемка и т.д. Поперечные профили вычерчиваются, пользуясь литературными источниками [1, 2, 4], и привязываются к продольному профилю (указывается пикет и плюс).
Подсчёт объёма земляных работ производится попикетно в табличной форме (табл. 3). Перед возведением земляного полотна на всей длине трассы снимается растительный грунт на ширину основания насыпи и раскрытия выемки. Попикетный объём растительного грунта добавляется к объёму насыпи и вычитается от объёма выемки.
Ширина земляного полотна рассчитывается:
(41)
(42)
|
|
|
где В – ширина земляного полотна, м; В0 – ширина проезжей части дороги, м; а – ширина обочины, м; m ДО – коэффициент крутизны откосов дорожной одежды, 1,5; h KР – толщина дорожной одежды у кромки, м; h ДО – толщина дорожной одежды по оси дороги, в расчётах принимается 0,4…0,6 м; i Д– поперечный уклон дорожной одежды; i ЗП – поперечный уклон земляного полотна, в расчётах принимаем: 
(i ОБ – поперечный уклон обочин, 0,04).
|
|
|
