2.2. Построение продольного профиля существующего рельефа местности по оси мостового перехода

Построение продольного профиля существующего рельефа местности по оси трассы производят по высотным отметкам пикетов и плюсовых точек, занесенных в графу 11 (приложение 4), которые предварительно определяют по топографической карте методом интерполяции или, если они имеются в исходных данных, берут непосредственно из задания к курсовому проекту.

Значения отметок откладывают по ординатам над пикетами и плюсовыми точками от условного горизонта, затем все намеченные точки рельефа соединяют прямыми линиями. Построенная линия будет являться продольным профилем существующего рельефа местности по оси мостового перехода (черным профилем).

Грунтово-геологический профиль наносят в масштабе 1:100 по данным шурфов и буровых скважин. Этот профиль располагают на чертеже, отступив вниз от линии существующего рельефа местности на 20 мм. Шурфы и буровые скважины на грунтово-геологическом профиле показывают вертикальными колонками шириной соответственно 6 и 2 мм. Границы грунтов и пород проводят прямыми линиями. Между этими линиями указывают наименования грунтов или пород с указанием их характеристик (категории трудности разработки, влажности и т.д.). Низ шурфов и буровых скважин соединяют сплошной линией. Если глубина скважины не размещается в пределах грунтового разреза, ее показывают с разрывом. Шурфы и скважины нумеруют раздельно, с правой стороны указывают глубину каждого горизонта от поверхности земли.

2.3. Построение проектной линии продольного профиля мостового перехода

Задача проектирования продольного профиля сводится к нанесению проектной линии, обеспечивающей безопасное движение автомобилей с расчетной скоростью при наименьшей строительной стоимости мостового перехода.

Построение проектной линии представляет собой сложную задачу, при решении которой учитываются не только условия движения автомобилей, но также топографические, почвенно-грунтовые, гидрологические и другие природные условия района проложения трассы.

Обеспечение всех этих условий является трудоемким этапом проектирования и требует комплексного решения.

Продольный профиль мостового перехода условно можно разделить на три характерных участка. Первый участок – спуск с берега речной долины на пойму. Он представляет собой сопрягающую часть между пойменной насыпью и дорогой, расположенной за пределами речной долины; второй участок – пойменная подходная насыпь с минимальной отметкой, обеспечивающей незатопляемость верха земляного полотна при расчетном уровне высоких вод; третий участок – подъем к мосту, который соединяет проезжую часть моста с пойменной насыпью.

Проектную линию продольного профиля проектируют в виде плавной линии, состоящей из прямолинейных участков и вертикальных кривых. Построение продольного профиля производится для выбранного варианта трассы мостового перехода.

При проектировании продольного профиля мостового перехода необходимо учитывать следующие факторы:

1) безопасность движения транспортных средств, которая обеспечивается соблюдением определенного сочетания элементов плана трассы и продольного профиля. Эти условия выполняются, когда продольный профиль мостового перехода построен горизонтальным или с небольшим продольным уклоном, если подходы к мосту в пределах разлива высоких вод запроектированы без круговых кривых в плане, а также когда обеспечены хорошие условия видимости и ориентации для водителей транспортных средств по всей длине мостового перехода;

2) допускаемый максимальный продольный уклон проектной линии. В зависимости от технической категории автомобильной дороги максимальные продольные уклоны имеют следующие значения: для дорог I технической категории – i_max = 30 ⁰/₀₀, II - i_max = 40 ⁰/₀₀, III - i_max = 50 ⁰/₀₀, IV - i_max = 60 ⁰/₀₀ и V - i_max = 70 ⁰/₀₀.

Проектировать проектную линию или ее участка с максимальными продольными уклонами разрешается в самом крайнем случае, когда по условиям местности не представляется возможным назначить продольный уклон меньшего значения. В качестве основного продольного уклона на автомобильных дорогах рекомендуется принимать уклон не более 30 ⁰/₀₀.

Для мостов на внегородских и городских дорогах продольный уклон ездового полотна должен быть не более: 30 ⁰/₀₀ – для больших автодорожных мостов; 40 ⁰/₀₀ – для городских мостов; 20 ⁰/₀₀ – для всех мостов с деревянным настилом. При возможных частых обледенениях проезжей части продольный уклон ездового полотна принимать круче 20 ⁰/₀₀ не рекомендуется;

3) наименьшие радиусы вертикальных кривых (выпуклых и вогнутых). Наименьшие радиусы вертикальных кривых в зависимости от технической категории автомобильной дороги представлены в табл. 4.

Если по условиям местности и по экономическим соображениям есть возможность назначить радиусы вертикальных кривых больших значений, то рекомендуется принимать:

радиусы выпуклых вертикальных кривых – не менее 70000 м;

радиусы вогнутых вертикальных кривых – не менее 8000 м;

длины выпуклых вертикальных кривых – не менее 300 м;

длины вогнутых вертикальных кривых – не менее 100 м.

Расстояние видимости для остановки автомобиля – не менее 450 м.

Таблица 4

Наименьшие радиусы вертикальных кривых

Категория дороги	Наименьшие радиусы вертикальных кривых
	выпуклых	Вогнутых
I II III IV V	30000 15000 10000 5000 2500	8000 5000 3000 2000 1500

При проектировании проектной линии продольного профиля следует учитывать, что переломы проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклона 5 ⁰/₀₀ и более на дорогах I и II категорий, 10 ⁰/₀₀ и более на дорогах III категории и 20 ⁰/₀₀ на дорогах IV и V категорий следует сопрягать вертикальными кривыми [8];

4) контрольные точки, определяющие высотное положение проектной линии на продольном профиле мостового перехода в пределах разлива высоких вод.

К контрольным точкам относят: минимальную допустимую отметку проезжей части по оси моста ОМ и соответствующую ей минимальную отметку бровки насыпи у моста БП^М; минимальную отметку бровки низкой пойменной подходной насыпи БП^Н.

Минимальную допустимую отметку проезжей части по оси моста ОМ через несудоходную и несплавную реку вычисляют из выражения

ОМ = РУВВ + К + h_Д.О. + М, (20)

_{где РУВВ – отметка расчетного уровня высоких вод, м. Определяется по графику Q=f(z) (рис. 4) [4];}

_{М – наименьшее возвышение низа пролетных строений над РУВВ, м. Определяется по приложению 5;}

К и h_Д.О. – те же величины, что и в формуле (36) [4].

Если река судоходная, то минимальную допустимую отметку проезжей части по оси моста ОМ определяют по формуле (36) [4].

Отметку бровки высокой подходной насыпи у моста БП^М устанавливают по формуле (37) [4].

Минимальную отметку бровки низкой пойменной подходной насыпи БП^Н вычисляют по формуле

БП^Н = РУВВ + h_H + h_наб. + h, (21)

где h_H – подпор у пойменной насыпи, м. Определяется по формуле (56) [4];

h_наб – высота набега волны на откос насыпи, м. Определяется по формуле (22) [4];

h – технический запас, который должен быть не менее 0,5 м.

В тех случаях, когда подходная насыпь располагается на открытой пойме и уровень высокого ледохода УВЛ выше бровок русла с верховой стороны, льдины, плывущие по пойме, при подходе к насыпи могут вызвать навал льда на ее откос. Если в процессе изысканий мостового перехода установить высоту навала льда трудно, то ее принимают равной е_Л h_Л, где h_Л – толщина льдин. После этого определяют отметку верха навала льда Н_Л = УВЛ + е_Л. Минимальная отметка бровки низкой подходной насыпи БП^Н, найденная по формуле (21), должна быть не ниже отметки Н_Л.

При наличии на участке мостового перехода заторов или зажоров льда вычисленная по формуле (21) минимальная отметка бровки подходной насыпи должна быть не ниже отметки наивысшего заторного или зажорного уровня плюс 1,5 h_Л;

5) необходимое возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли зависит от дорожно-климатической зоны района проектирования автомобильной дороги; грунтов по трассе дороги; конструкции дорожной одежды; условий снегонезаносимости; глубины залегания грунтовых вод.

Высоту насыпи на участках дороги, проходящей по открытой местности, по условию снегонезаносимости во время метелей определяют по формуле

h = h_CH + h, (22)

где h – высота снегонезаносимой насыпи, м;

h_CH – расчетная высота снегового покрова (м) в месте возведения насыпи с вероятностью превышения 5%, определяемая по строительным нормам и правилам [9];

h – возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее снегонезаносимости, м. Принимается для дорог I технической категории – 1,2 м; II категории – 0,7 м; III категории – 0,6 м; IV категории – 0,5 м; V категории – 0,4 м.

Рабочую отметку бровки земляного полотна относительно уровня грунтовых вод или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод, а также на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод находят по формуле

h_P = H_Г + h_П – а i_об, (23)

где H_Г – глубина длительно стоящих вод, м;

h_П – возвышение поверхности покрытия проезжей части над уровнем грунтовых вод, м. Принимается по табл. 5;

а – ширина обочины, м;

i_об – поперечный уклон обочины.

На участках дороги с высоким уровнем грунтовых вод рабочую отметку бровки земляного полотна вычисляют из выражения

h_P = h_ГР.В - H_ГР.В. – а i_об, (24)

где h_ГР.В – возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод (УГВ), м. Принимается по табл. 5;

H_ГР.В­ – глубина залегания грунтовых вод, м.

Построение проектной линии на продольном профиле за пределами разлива высоких вод необходимо производить с соблюдением рабочих отметок, определяемых по формулам (22), (23) и (24).

Таблица 5

Возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод

в пределах дорожно-климатических зон

Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м, в пределах дорожно-климатических зон
	II	III	IV	V
Песок мелкий, супесь легкая крупная, супесь легкая. Песок пылеватый, супесь пылеватая. Суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины. Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, суглинок тяжелый пылеватый	1,1 0,9 1,5 1,2 2,2 1,6 2,4 1,8	0,9 0,7 1,2 1,0 1,8 1,4 2,1 1,5	0,75 0,55 1,1 0,8 1,5 1,1 1,8 1,3	0,5 0,3 0,8 0,5 1,1 0,8 1,2 0,8

Примечание: в числителе – возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод, в знаменателе – то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод;

6) рельеф и геологическое строение берегов речной долины в месте пересечения ее мостовым переходом.

Рельеф и геологическое строение берегов речной долины оказывают влияние на положение проектной линии продольного профиля на участке выхода трассы мостового перехода за пределы разлива высоких вод, особенно тогда, когда не обеспечен поверхностный водоотвод или на береговом откосе имеются места выхода грунтовых вод.

В этом случае, чтобы поверхностные и грунтовые воды не оказывали влияние на прочность и устойчивость земляного полотна, их следует перехватывать водоотводными сооружениями или понижать дренажными устройствами.