Геодезические расчёты при проектировании трассы автодороги
Цель задания: освоить элементы проектирования линейных сооружений (расчёт уклонов, проектных и рабочих отметок, точек нулевых работ).
Пособия и принадлежности: микрокалькулятор, карандаш, линейка, шариковая ручка или карандаш красного цвета.
Проектирование положения трассы автодороги заключается в нанесении на продольный профиль проектной линии будущей трассы. Положение проектной линии определятся следующими основными требованиями:
земляные работы должны быть, по - возможности, минимальны и сбалансированы (объёмы грунта, взятого из выемок, должны соответствовать объёмам грунта, необходимого для насыпей);
продольные уклоны трассы не должны превышать наперёд заданной величины, зависящей от категории дороги;
исходными проектными отметками служат отметки точек примыкания трассы к существующим или проектируемым сооружениям (мостовым переходам, автодорогам и другим объектам).
В приведённом примере проектируемая дорога относится к категории дорог местного значения. Предельно допустимый уклон на дорогах этой категории составляет 0,060 или 60‰ (промилай). Уклоны при проектировании обычно выражают в целых тысячных долях – промилях. В учебных целях значение предельно допустимого уклона следует уменьшить, выбрав его равным 30%. Первоначальная отметка в нашем примере может быть взыта близкой к отметке территории Бетонного завода.
С учётом отмеченных технических условий было запроектировано следующее расположение проектной линии трассы на построенном ранее продольном профиле (см. рис. 2):
участок с уклоном i1 = -0,030 длиной 260 м от ПК0 до ПК2+60 с начальной отметкой 110,03 м (фактическая отметка ПК0 плюс высота насыпи 0,50 м);
горизонтальный участок с i2 = 0 длиной 120 м (ПК2+60-ПК3+80);
участок с уклоном i3 = +0,023 длиной 220 м (ПК3+80-ПК6).
Для стока дождевых и талых вод в насыпи на ПК3+23 запроектировано сквозное отверстие.
Нанесение проектной линии на профиль производится в следующем порядке.
1. В графе 3 в точках перелома проектной линии ПК0, ПК2+60, ПК3+80, ПК6 прочерчивают вертикальные линии. Слева и справа вдоль каждой линии записывают расстояния до ближайших пикетов. В образовавшихся в графе 3 вытянутых прямоугольниках проводят диагонали, характеризующие положительное или отрицательное напра
вление уклонов, или горизонтальную черту на горизонтальном отрезке трассы (см. рис. 2).
Над диагоналями и горизонтальной чертой записывают значения уклонов в тысячных, а под ними – расстояния в метрах, на которые действуют записанные уклоны.
2.Вычисляют проектные отметки точек перелома проектной линии. В начале трассы записывают проектную отметку, равную 110,03 м. Отметки остальных точек определяют по формуле:
Нпп = Нпп-1 + iпd, (1)
где Нпп – определяемая проектная отметка текущей точки; Нпп-1 – проектная отметка предыдущей точки; iп – проектный уклон; d – горизонтальное расстояние между точками п и п-1.
Вычисленные проектные отметки, округлённые до 0,01 м, записывают в графу 2. По вычисленным проектным отметкам точек переломов наносят на профиль проектную линию.
3.По формуле (1) вычисляют проектные отметки всех пикетов и плюсовых точек профиля. Полученные отметки округляют до 0,01 м и записывают в графу 2. Для контроля правильности вычисления проектных отметок их следует отложить на профиле. При этом они должны точно попасть на проектную линию, проведённую ранее.
4.Вычисляют фактические отметки точек ПК2+60 и ПК3+80, которые нивелированием на местности не определялись. Для этого вычисляют уклон ската между ближайшими к каждой из них передней и задней точками профиля:
i = h\d,
где h – разность фактических отметок передней и задней точек на профиле, d – расстояние между этими точками.
По вычисленному уклону и расстоянию до ближайшей задней точки профиля находят искомую отметку. Например, точка ПК2+60 расположена между точками ПК2 и ПК2+77. Уклон между ними составляет: i = (99,48 – 104,33)\77 = -0,063. Следовательно, фактическая отметка точки ПК2+60 будет равна: НПК2+60 = 104,33 – 0,063 · 60 = 100,55 м.
Таким же образом находят отметку точки ПК3+80. Полученные отметки записывают в скобках в графе 4 (см. рис. 2).
5.На каждом пикете и плюсовой точке профиля вычисляют рабочие отметки (высоты насыпей и глубины выемок) как разность проектных и фактических отметок. Рабочие отметки выписывают на профиле над проектной линией на насыпях и под проектной линией на выемках.
Точки пересечения линии профиля с проектной линией называются точками нулевых работ. Над ними записывают рабочие отметки (0,00). Из точек нулевых работ восставляют перпендикуляры на линию условного горизонта и вычисляют горизонтальные расстояния до них от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля.
Для вычислений используют формулы:
х = ad / (a + b) ; у = bd / (a + b)
где х – расстояние от ближайшей задней точки профиля до точки нулевых работ; y – расстояние от ближайшей передней точки профиля до точки нулевых работ; a и b- рабочие отметки на ближайших задней и передней точках профиля соответственно. Контролем правильности вычислений служит выполнение равенства:
х + у = d
где d – расстояние между передней и задней точками профиля.
Например, расстояния до точки нулевых работ, расположенной между ПК0 и ПК0+52 будут равны:
х = (0,50 * 52) / (0,50 + 0,45) = 27,37 м;
у = (0,45 * 52) / (0,50 + 0,45) = 24,63 м;
d = х + у = 27,37 + 24,63 = 52 м
Значения х и y выписывают над линией условного горизонта.
6.После того как будут вычислены все величины х и y по формуле (1) находят проектные отметки точек нулевых работ. Значения этих отметок записывают вдоль перпендикуляров, восставленных из точек нулевых работ до линии условного горизонта.
Рис. 3. Поперечный профиль.
7
.
Наносят на поперечный профиль очертания
дорожного полотна.
8. Для этого на поперечном профиле (см. рис. 3) в точке ПК2+77 откладывают значение проектной отметки, взятое с продольного профиля: 102,23 м. на этой отметке проводят горизонтальную линию, на которой в обе стороны от оси прокладывают по половине ширины будущего дорожного полотна. В примере обе стороны отложено по метра. Затем от концов горизонтальной площадки проводят наклонные линии с учётом крутизны скатов проектируемого полотна до пересечения с поверхностью земли. В примере крутизна скатов характеризуется отношением 1:2.
По методам, изложенным выше, вычисляют расстояния от оси трассы до пересечения откосов с поверхностью земли и рабочие отметки, которые записывают на профиле в соответствии с рис .3.
При построении профилей трассы автодороги исходные данные вычерчивают чёрным цветом, проектные – красным.
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 2
ПОСТРОЕНИЕ ПЛАНА ПРЯМЫХ И КРИВЫХ НА ПРОФИЛЕ
Цель задания: освоить методику обработки материалов по разбивке главных точек круговых кривых на трассе и построению плана кривых на профиле.
Пособия и принадлежности: микрокалькулятор, чертёжные принадлежности.
При строительстве дорог в местах поворота трассы вписывают круговые кривые. Такая кривая и её элементы показаны на рис. 4. Точку А называют началом кривой НК, точку М – серединой кривой СК и точку С – концом кривой КК. Эти три точки называют главными точками кривой.
Р
адиус
кривой R выбирают при
проектировании строительства в
Рис. 4. Элементы круговой кривой.
зависимости от вида сооружения (автодорога, железная дорога и т. п.) и класса сооружения (местного, республиканского или государственного значения).
По радиусу кривой R и углу поворота трассы φ вычисляют остальные элементы кривой.
Длины касательных АВ и ВС называют тангенсом, обозначают через Т и вычисляют пол формуле:
Т = R tg φ/2 (2)
Отрезок ВМ от вершины угла поворота до середины кривой называют биссектрисой, обозначают через Б и вычисляют по формуле:
Б = R (sec φ/2 – 1) (3)
Дугу АМС называют кривой, обозначают через К и вычисляют по формуле:
К = Rπφ/180о (4)
где φ – угол поворота трассы, выраженный в градусах.
Разность пути по касательным АВС и кривой АМС называют домером. Его обозначают через Д и вычисляют по формуле:
Д = 2Т – К (5)
Вычисление элементов круговых кривых обычно производят на микрокалькуляторе. Исходные значения радиуса кривой R, угла поворота φ и пикетного наименования его вершины следует выбрать из табл.4. в соответствии с номером варианта.
Таблица 4