4. Проектирование продольного профиля автомобильной дороги.
Продольным профилем автомобильной дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость, изображенную в уменьшенном масштабе.
Продольный профиль показывает линию фактической поверхности земли и линию проектируемой поверхности дорожного покрытия по оси дороги, линию ординат от точек переломов фактической поверхности земли и точек сопряжения элементов проектной линии продольного профиля.
4.1. Определение отметок поверхности земли
Метод
интерполяции:
x=
;
где a - расстояние от горизонтали до точки;
h - шаг горизонталей;
L - кратчайшее расстояние между горизонталями;
х - приращение высоты.
Рис.1. Схема определения черных отметок методом интерполяции.
Метод экстраполяции используется, когда пикет находится внутри замкнутой горизонтали.
М
етод
экстраполяции:
x=
;
где b - расстояние от ближайшей горизонтали до точки;
h - шаг горизонталей;
L - кратчайшее расстояние между горизонталями; х - приращение высоты.
Рис.2. Схема определения черных отметок методом экстраполяции.
4.2.Расчет контрольных и руководящих рабочих отметок
Контрольные точки фиксируют положение оси земляного полотна по высоте. К ним относят рабочие отметки начального и конечного пикетов трассы, минимальные отметки проезжей части над водопропускными трубами, отметки головок рельсов и проезжих частей при пересечении существующих железных и автомобильных дорог.
Отметки по снегозаносимости. Типы местности по увлажнению:
1. Сухие места – поверхностный сток обеспечен, грунтовые воды залегают глубоко (ниже глубины промерзания на 1,5-2 м).
2. Сырые места – поверхностный сток не обеспечен из-за малых уклонов, грунтовые воды залегают глубоко.
3. Мокрые места – поверхностный сток не обеспечен и после дождей или снеготаяния вода стоит более 30 суток или постоянно мокрые места, грунтовые воды в осенне-зимний период залегают высоко.
Рекомендуемые рабочие отметки:
;
;
3. h=
;
=
- возвышение поверхности покрытия над
поверхностью земли в соответствии со
СНиП (табл.21);
- толщина дорожной одежды;
- глубина длительно стоящих вод;
- возвышение поверхности покрытия над
уровнем воды в соответствии со СНиП
(табл.21);
- возвышение поверхности покрытия над
уровнем грунтовых вод в соответствии
со СНиП (табл.21);
- глубина залегания грунтовых вод в
соответствии со СНиП (табл.21);
- толщина снегового покрова (СНиП
климатология);
- минимальное возвышение бровки насыпи
над уровнем снегового покрова, принимаемое
для дорог категории: I –
1,2м; II – 0,7м; III
0,6м; IV – 0,5м; V
– 0.4м;
- уклон обочины;
С – ширина обочины.
В нашем варианте рекомендуемая рабочая отметка равна:
=
2,2
4.3. Нанесение проектной линии
После построения продольного профиля на него наносится проектная линия, с учетом соблюдения уклонов принятых в расчете.
На продольный профиль можно наносить проектную линию по секущей и по обертывающей. Проектирование по обертывающей чаще всего применяется в равнинной и слабопересеченной местности и заключается в том, что проектную линию наносят, следуя основным изгибам поверхности земли, с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок и уклонов не выше максимально допустимой для дороге данной категории. Расстояние между переломами проектной линии продольного профиля называют шагом проектирования.
В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа проектная линия наносится по секущей с примерным балансом земли для смежных участков насыпей и выемок. Для обеспечения водоотвода проектную линию в выемке наносят с уклоном не менее 5 %о. При этом следует избегать мелких выемок большой протяженности. Такие выемки обычно сырые и снегозаносимые. Нужно избегать резких переломов профиля от одних уклонов к другим, а также применение кривых малого радиуса между длинными прямыми и коротких прямых вставок между смежными кривыми большого протяжения, применения кривых малых радиусов в конце затяжных спусков.
При нанесении проектной линии применяем метод тангенсов, при котором проектную линию наносим сопрягающимися прямыми участками с последующим вписыванием в их переломы вертикальных кривых.
Метод тангенсов.
При проектировании по методу тангенсов намечают положение проектной линии прямыми участками, соблюдая при этом исходные данные.
Вычисляются проектные уклоны и проектные отметки на переломах продольного профиля, уклоны проектной линии должны быть в целых тысячных долях (промилях). Увязав уклоны и отметки в переломах проектной линии, определяют промежуточные проектные и рабочие отметки.
На прямых участках каждая последующая проектная отметка определяется путем добавления или уменьшения превышения над предыдущей точкой, т.е.
где
- искомая отметка;
-
предыдущая отметка;
i - проектный уклон (в долях единицы);
l- расстояние между точками;
На подъеме знак «+», на спуске знак «-».
Определив алгебраическую разность уклонов в переломных точках, вписывают вертикальные кривые. Согласно СНиП 2.05.02-85 переломы в продольном профиле при алгебраической разницы уклонов 5 %о и более на дорогах I и II категории, 10 %о и более на дорогах III категории и 20 %о и более на дорогах IV и V категорий следует сопрягать вертикальными кривыми. Уклоны на подъемах считаются со знаком «+», на спусках со знаком «-».
Элементы вертикальных кривых:
1.тангенс Т =
;
2.кривая К = 2 T;
3.биссектриса Б =
;
где
-
уклоны сопрягаемых прямых участков.
Также элементы вертикальных кривых можно определить по таблицам В. Н. Ганьшин.
Кривая в продольном профиле (вертикальная) – кривая, сопрягающая перелом продольного профиля при изменении уклона. Различают кривые вогнутые, применяемые при переходе от спуска к подъему, а также при уменьшении уклона на спуске или увеличении на подъеме; выпуклые, применяемые при переходе от подъема к спуску, а также при уменьшении уклона на подъеме или увеличении на спуске.
Ведомость вертикальных кривых.
-
Вершина кривой
T
K
Б
R
1
-0.01167
+0.02367
0.03534
88.35
176.7
0.781
5000
2
+0.02367
-0.02211
0.04477
111.93
223.86
1.253
5000
В пределах вертикальных кривых вычисленные проектные отметки исправляются: в середине кривой на величину биссектрисы, а на промежуточных точках на величину:
y=
,
где х - расстояние от конца вертикальной кривой до искомой точки, м;
R - радиус вертикальной кривой, м.
Следующим этапом является расчет рабочих отметок. Рабочей отметкой называется разница между проектной и черной отметками по оси дороги. Если проектная линия проходит выше черной линии, то рабочие отметки будут характеризовать высоту насыпей, если ниже черной линии - глубину выемок. Рабочие отметки показывают, какое количество грунта нужно срезать или довести по высоте. Также с их помощь подсчитываются объемы земляных работ. На продольном профиле первоначальные проектные и рабочие отметки берут в скобки, исправленные пишут рядом без скобок.
Оформление продольного профиля.
Продольный профиль оформляют в соответствии с ГОСТ Р 21.1701-97.
На продольном профиле автомобильных дорог наносят и указывают:
- линию фактической поверхности земли по оси автомобильной дороги, линии ординат от точек ее переломов и линию проектируемой поверхности дорожного покрытия по оси проезжей части;
- разведочные геологические выработки, влажность и консистенцию слоев грунта (условным обозначением), отметки уровня грунтовых вод с датой замера;
- наименования слоев грунта и номера их групп в соответствии с классификацией грунта по трудности разработки.
Выше проектной линии показываются: реперы, наземные и подземные инженерные коммуникации, наименование проектируемых искусственных сооружений, переезды через железнодорожные пути.
При вычерчивании продольного профиля применяют
условные обозначения согласно ГОСТ Р 21.1227-97 СПДС.
Продольный профиль должен быть вычерчен на миллиметровой бумаге.
Рабочие отметки надписываются с точностью до 1 см в 0,5 см от проектной линии. На продольном профиле отмечаются нулевые точки.
Ниже поверхности земли («черной линии») на 2 см и параллельно ей наносят грунтовый профиль по данным геолого-почвенных исследований.