 |
Построение линии фактической поверхности земли
|
|
|
|
СТРОИТЕЛЬНОЕ ЧЕРЧЕНИЕ
Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов специальности 190702
Курган 2007
Кафедра: Начертательная геометрия и инженерная графика
Дисциплина: "Строительное черчение",
специальность 190702
Составил: доц. Иванов В.В.
Утверждены на заседании кафедры 27 марта 2007 г.
Рекомендованы методическим советом университета_______
В курсе «Строительное черчение» студенты специальности 190702 знакомятся с геометрическими основами проектирования автомобильных дорог (АД) с требованиями основных стандартов для строительства дорог.
В состав рабочей документации автомобильных дорог включают:
- общие данные по рабочим чертежам;
- план автомобильной дороги;
- план организации рельефа;
- план земляных масс;
- продольный профиль автомобильной дороги;
- продольные профили водоотводных и нагорных канав;
- поперечные профили автомобильной дороги;
- схему расположения технических средств организации дорожного движения;
- план благоустройства дороги.
Студенты заочной формы обучения выполняют контрольную работу, включающую следующие чертежи:
- план трассы автомобильной дороги;
- план участка автомобильной дороги;
- продольный профиль автомобильной дороги;
- поперечный профиль конструкции земляного полотна и дорожной одежды;
- схема расположения технических средств организации дорожного движения.
Исходными данными для проектирования являются:
- топографический план местности;
- пояснительная записка к рабочему проекту, включающая в себя краткую характеристику района проложения трассы;
- природные условия, технические нормативы, характеристику дорожной одежды.
|
|
|
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Проектируемая автомобильная дорога проходит по территории Курганской области. По дорожно-климатическому районированию участок проектирования расположен в III дорожно-климатической зоне. Поверхность района представляет собой равнину, понижающуюся к озерам и поймам рек. По характеру рельефа проектируемый участок отнесен к I категории. Растительность района проложения трассы характерна для лесостепной зоны. Грунты по трассе представлены суглинками, супесью легкой, песком средней крупности, глинами песчанистыми. Грунтовые воды в пределах наблюдения отсутствуют.
Дорога пересекает реку Тихая. Дно реки треугольного профиля. Средний
уклон лога -0,008. Максимальный расход ливневых вод составляет 31,0 м3/сек.
Дно реки в месте проложения трассы имеет абсолютную отметку – 127,06 м.
В рассматриваемом проекте условно принята перспективная интенсивность на 20-й год эксплуатации дороги - 600 автомобилей в сутки. В том числе: легковых -32%, автобусов – 3%, грузовых – 65%.
Согласно требованиям СНиП 2.05.02-85 строительство дороги рекомендуется по нормативам IV категории (таблица 1)
Таблица 1 – Классификация автомобильных дорог
Для устройства дорожной одежды предусматривается использование привозных строительных материалов и местный резерв песка. Предлагается следующий тип конструкции дорожной одежды: покрытие из холодной мелко-зернистой асфальтобетонной смеси типа Б-х II толщиной 6 см на основании из фракционированного щебня толщиной 26 см и противозаиливающем слое песка толщиной 10 см.
Параметры дорожной одежды:
- ширина покрытия - 6,0 м
- ширина укрепительных полос - 2х0,5 м
- уклон проезжей части - 20‰
- уклон обочин - 50‰.
Конструкция укрепительных полос по типу основной дорожной одежды. Укрепление оставшейся части обочины принято засевом трав.
|
|
|
Ширина полосы отвода составляет 15 м. Обычно ширина полосы отвода берется по низу земляного полотна и зависит от высоты насыпи.
ПЛАН ТРАССЫ
Задание. Начертить план трассы. Вариант - последняя цифра зачетной книжки (таблица 2). Выполнить пикетаж трассы. Заполнить ведомость углов поворота, прямых и кривых. Определить румбы направления прямых участков трассы.
На листе ватмана формата А3 начертить рамку и основную надпись по форме 5 ГОСТа 21.101-97.
Тонкой линией «от руки» нанести топографические горизонтали (сечение горизонталей через 5 м), приблизительно так, как они изображены в приложении А. На концах горизонталей записать абсолютные высоты горизонталей. Сплошной толстой основной линией изображается река Тихая, вычерчивается условное изображение железной дороги и населенных пунктов. Указать стрелкой направление на север.
В учебных целях положение трассы фиксировано. Согласно варианту задания за начало трассы принимается выход с населенного пункта Каменка (80, 250) или Обуховка (55, 45). Координаты точки начала трассы и углов поворота заданы в мм относительно левого нижнего угла листа ватмана.
Тонкой ломаной линией соединяют последовательно начало трассы, вершину первого угла поворота, вершину второго угла поворота, окончание трассы.
При проектировании закруглений различают следующие их геометрические элементы (рисунок 1): угол α, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б, домер Д.
Элементы круговых кривых могут быть определены по формулам, либо данные об элементах кривых берутся из таблицы 3. В этой таблице даны значения элементов круговых кривых, рассчитанных для радиуса R = 1000 м. Если радиус кривой, например, равен 800 м, то взятое из таблицы значение тангенса, биссектрисы или длины кривой следует умножить на коэффициент 0,8; при радиусе кривой 1500 м коэффициент составит 1,5 и т.д.
На рисунке 1 приведены значения элементов круговой кривой для R=800 м при угле поворота 57º. Угол поворота измеряется между продолжением направления трассы и ее новым направлением.
Таблица 2 - Варианты задания на проектирование трассы
| Вар | Трасса (начало - конец) | Вершина угла 1 (Х,Y),мм | Вершина угла 2 (X,Y), мм | План участка дороги | Продоль-ный профиль |
| Радиус кривой,м | Радиус кривой, м | ||||
| Обуховка - Лалетино | (105,90) | (305,135) | ПК13-ПК20 | ПК13-ПК22 | |
| Каменка - Мехнево | (135,175) | (325,170) | ПК14-ПК21 | ПК14-ПК23 | |
| Обуховка- Мехнево | (95,90) | (295,120) | ПК14-ПК21 | ПК14-ПК23 | |
| Каменка- Лалетино | (90,130) | (260,110) | ПК15-ПК22 | ПК15-ПК26 | |
| Обуховка - Лалетино | (105,100) | (250,95) | ПК14-ПК21 | ПК14-ПК25 | |
| Каменка- Лалетино | (130,130) | (340,135) | ПК17-ПК 24 | ПК17-ПК26 | |
| Каменка - Мехнево | (125,155) | (330,180) | ПК15-ПК22 | ПК15-ПК26 | |
| Обуховка - Лалетино | (85,120) | (305,130) | ПК16-ПК23 | ПК16-ПК27 | |
| Каменка - Мехнево | (120,195) | (315,200) | ПК9-ПК16 | ПК9-ПК20 | |
| Обуховка- Мехнево | (80,80) | (260,90) | ПК14-ПК21 | ПК14-ПК25 | |
|
|
|
Рисунок 1
Таблица 3 – Элементы круговых кривых при R= 1000 м
 |
Для обеспечения безопасности движения на кривых устраивают виражи, предусматривают уширение проезжей части и устраивают переходные (клотоидные) кривые при радиусах кривых в плане 2000 м и менее (рисунок 2).
Рисунок 2
Переходные клотоидные кривые обеспечивают плавное нарастание центробежной силы автомобиля во время поворота. Радиус переходной кривой постепенно уменьшается от бесконечности (на прямой) до радиуса круговой кривой. Элементы переходных кривых приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Элементы переходной кривой 
При устройстве переходных кривых круговая (основная) кривая может сохраняться только в середине на протяжении, измеренном углом α, уменьшенном на 2β, где β – угол, образованный касательными в начале и в конце переходной кривой. Разбивка переходных кривых возможна при соблюдении условия α >2β.
Для установления общей длины проектируемой дороги необходимо предварительно определить пикетажное положение основных точек круговых и переходных кривых. Пикет (ПК) – это отметка стометрового участка, наносимая по оси дороги. Рассмотрим пример разбивки закругления с симметричными переходными (клотоидными) кривыми (рисунок 3) для первого угла поворота трассы.
|
|
|
Рисунок 3
Начало трассы – населенный пункт Обухова (ПК 0+00). Измеряем расстояние от начала трассы до вершины угла -1090 м (масштаб плана трассы 1: 10000).
Пикетажное положение вершины угла 1 (ВУ1) записывается как ПК 10+90. При угле поворота 57º00' и радиусе поворота R=800 м находим по таблице 3 элементы круговой кривой, умножая каждое значение на коэффициент 0,8:
Т= 542,956 х 0,8 = 434,368 м;
К= 994,838 х 0,8 = 795,87 м;
Б= 137,893 х 0,8 = 110,314 м.
По таблице 4 определяем элементы переходных кривых для радиуса R=800 м: длина переходной кривой L=120 м; величина αmin=2β=8º36'; добавочный тангенс t= 59,99 м.
Определяем длину сокращенной (основной) круговой кривой К1. При угле
α-2β= 57º00'- 8º36'= 48º24' и радиусе R=800 м получим К1=676,97 м.
Определяем полную длину закругления К2:
К2 =К1 + 2L = 676,97 + 2х120 = 916,97 м.
Домер определяем по формуле
Д=2(Т + t) – К2 = 2(434,37 + 55,99) – 916,97 = 63,75 м.
Определяем пикетажное положение точки начала закругления (переходной кривой):
1090 - 434,37 – 59,99 = 595,64
Пикетажное положение начала закругления соответствует ПК 5+96.
Конец закругления кривой - 595,64 + 916,97 = 1512,61
Пикетажное положение конца закругления соответствует ПК 15+13.
Румб начальной прямой определяем по карте, измеряя транспортиром угол между линией, проведенной параллельно указанному направлению (север-юг), и направлением первого прямого участка трассы. Румб этого прямого участка составляет С-В:34º12'.
Румбы последующих прямых участков дороги определяются по румбу предыдущего прямого участка и углу поворота.
Чтобы определить пикетажное положение следующей вершины угла поворота (ВУ2) следует измерить расстояние от конца закругления первой кривой (ПК 15+13) до вершины второго угла и прибавить полученное значение к ПК 15+13. В рассматриваемом примере пикетажное положение ВУ2 соответствует ПК 33+42. Расстояние между соседними вершинами углов поворотов определяется с учетом домера на предыдущем повороте. ВУ2 – ВУ1 + Д = 3342 -1090 + 63,75 = 2315,75 м.
Далее по рассмотренной методике.
Заполнить ведомость углов поворота, прямых и кривых. Размеры таблицы в соответствии с ГОСТом Р 21.1701-97.
ПЛАН УЧАСТКА ДОРОГИ
План участка АД общего пользования выполняется на формате А3.
Начало и конец участка дороги определены в задании.
План АД – это проекция дороги на горизонтальную плоскость. Чертеж плана следует выполнять в масштабе 1: 2000. ГОСТ допускает использовать масшта-бы 1: 5000 и 1: 1000.
Ориентируют чертеж по отношению к направлению на север так же, как и на плане трассы.
3.1 Типы линий, применяемые на плане АД
Штрихпунктирной тонкой линией ось изображают проектируемой АД.
|
|
|
Сплошной толстой линией изображают контуры кромок проезжей части проектируемой АД, контуры проектируемых зданий и сооружений, проектируемые инженерные сети, уклоноуказатели.
Сплошной тонкой линией показывают контуры поперечного профиля,
горизонтали фактической поверхности земли, контуры существующих зданий и сооружений, коммуникаций, дорог, строительную геодезическую и координатные сетки.
Штриховой толстой линией показывают контуры проектируемых подземных сооружений.
Штриховой тонкой линией показывают границы типов дорожной одежды, границы откосов выемки.
Пунктирной линией изображают границу откоса насыпи.
3.2 Содержание плана автомобильных дорог общего пользования
В качестве подосновы используется инженерно топографический план, на котором показывают, при необходимости, рельеф местности. В левом верхнем углу приводят указатель направления на север с буквой «С» у острия стрелки.
Изображают положение геодезических знаков (например, реперы).
Вычерчивают ось проектируемой АД, нанося вдоль оси пикеты и указатели километров.
Обозначают начало и конец переходных и круговых кривых, вершины углов поворота.
Изображают линии бровок земляного полотна и линии кромок проезжей части АД.
Изображают водоотводные сооружения (например, кюветы, лотки, водосбросы, быстротоки, канавы) с уклоноуказателями и отметками дна в местах перелома продольного профиля.
Показывают контуры существующих и проектируемых зданий и сооружений, примыкающих к дороге, и их порядковые номера (внутри контура в правом нижнем углу).
Показывают существующие и проектируемые инженерные коммуникации с указанием высоты надземных и глубины подземных коммуникаций и их обозначения.
Стрелками указывают направления на конечные пункты проектируемых и существующих АД.
Изображают транспортные развязки и переезды через железнодорожные пути. В местах взаимного пересечения дорог проставляют радиусы кривых по кромке проезжей части.
В местах пересечения проектируемой АД с другими дорогами, железнодорожными путями, инженерными коммуникациями приводят привязки их к пикетам.
При необходимости изображают откосы насыпей и выемок, снего- и/или пескозадерживающие защитные устройства.
На полках линий-выносок наносят порядковые номера переездов, искусственных сооружений, транспортных развязок, снегозадерживающих и других устройств.
В приведенном примере плана участка АД (Приложение Б: «План участка дороги») при пересечении дороги с р. Тихая запроектирован железобетонный мост длиной 20 м. Середина моста находится на отметке ПК 16+95.
От ПК 20+80 до ПК 23+00 дорога проходит по ложбине. Для отвода дождевых и талых вод предусмотрены водоотводные канавы. С правого кювета вода проходит под дорогой по железобетонной круглой трубе диаметром 1 м на отметке ПК 20+80. С отметки ПК 17+ 60 и до отметки ПК 19+80 дорога проходит в выемке. Часть дождевой и талой воды по водоотводным канавам стекает в реку, другая часть воды стекает к примыкающей дороге на с. Песчаное. Чтобы в месте примыкания дороги не происходило скапливание воды, предусмотрена еще одна железобетонная труба под дорогой на отметке ПК 20+15.
ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ ДОРОГИ
Продольный профиль представляет собой изображение в уменьшенном масштабе проекции дороги на вертикальную поверхность, проходящую через ось дороги.
Продольный профиль дороги является основным проектным документом,
комплексно отражающим проектируемое земляное полотно не только в продольном разрезе, но и в поперечном профиле, плане, обеспечение водоотвода, типы и размеры водопропускных сооружений.
Используют два метода проектирования продольного профиля: по обертывающей и по секущей. В первом случае проектную линию наносят, следуя основным изгибам земной поверхности. Такое проектирование оправдывает себя в условиях равнинного и слабохолмистого рельефа. В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа более рационально наносить проектную линию по секущей, т.е. чередующимися выемками и насыпями.
Горизонтальный масштаб продольного профиля – 1:5000 (в 1 см – 50 м). Для того, чтобы все переломы профиля и запроектированные на нем сооружения были более наглядными, вертикальный масштаб берется в 10 раз больше горизонтального – 1:500 (в 1 см - 5 м).
Грунтово-геологический разрез наносят на профиль по данным геолого-почвенных условий. При учебном проектировании изображение грунтов наносят исходя из почвенно-геологической характеристики района проектирования, согласно заданию на проектирование. Масштаб изображения грунтов по вертикали составляет 1:50 (в 1см – 0,5 м).
Продольный профиль АД выполняют с учетом данных, приведенных в таблице-сетке, помещаемой под продольным профилем и выполняемый с различной формой боковика. Для вновь проектируемой дороги боковик выполнен по форме 6 ГОСТ Р 21.1701-97 без совмещения плана чертежа и продольного профиля.
Построение линии фактической поверхности земли
На формате А3, расположенном вертикально, от верхнего края основной надписи откладывают расстояние немногим более высоты боковика (145 мм).
Около 100 мм вверх над таблицей-сеткой оставляют расстояние для изображения грунтово-геологического разреза. От верхнего края грунтов до линии фактической поверхности земли – вверх еще 20 мм.
Выполнив эти измерения, вычерчивают линию фактической поверхности земли (рисунок 4).
Рисунок 4
Продольный профиль строится на участке ПК15+00 до ПК24+00. Строим горизонтальную линию и отмечаем на этой линии пикеты в масштабе 1:5000
(впоследствии линия с пикетами удаляется).
Судя по плану трассы, через ПК 15+00 проходит горизонталь с абсолютной отметкой 130,00. Над линией пикетов отмечаем произвольную точку, высоту которой принимаем за 130,00. Самая глубокая точка дна реки (ПК16+95) имеет абсолютную отметку 127,06 м (по заданию). Теперь в масштабе 1:500 определяем высоту точки дна реки на отметке ПК16+95: 130,00 – 127,06 = 2,94 м. На чертеже отметка ПК16+95 должна быть ниже отметки ПК15+00 на 5,88 мм.
Следующая отметка ПК17+82 имеет такую же высоту, что и ПК15+00. Через эту точку на плане трассы проходит горизонталь 130. Горизонталь 135 проходит через отметку ПК18+45. На продольном профиле разница высот между отметками ПК17+82 и ПК18+45 составляет 10 мм. Следующая горизонталь 130 проходит через отметку ПК20+10 и точка, через которую проходит горизонталь, имеет на профиле такую же высоту, что отметки ПК17+82 и ПК15+00.
Горизонталь 135 проходит через отметку ПК27+30 и находится за пределами проектируемого продольного профиля. Определить отметку поверхности земли на ПК24+00 можно из подобия треугольников (рисунок 5).
Рисунок 5
Высота на отметке ПК24+00 будет
Х = bh/L = 370х5/700 = 2,64 м.
Эту высоту в масштабе следует отложить на продольном профиле. Соединяя полученные точки, получим ломаную линию фактической поверхности земли. В точках перелома поверхности земли проводят тонкие вертикальные линии.
Для оценки крутизны склонов местности используется понятие продольного уклона. Для примера определим уклон поверхности земли на участке между отметками ПК17+82 и ПК18+45 (рисунок 4). На расстоянии 63 м перепад высот составляет 5 м. Определяем уклон i поверхности земли (рисунок 6) по формуле
i = tgf= H/L = 5/63 = 0,079.
Рисунок 6
Уклон может быть задан в градусах, процентах, промиллях (‰) и дробью. Один и тот же уклон может быть, например, записан как 7,9%, 79‰ или 0,079. В проектах автомобильных дорог уклоны принято выражать в десятых долях процента – промиллях.
|
|
|
