ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Лабораторная работа № 3

Цель: Построить продольный профиль автомобильной дороги, спроектированной студентом при выполнении лабораторной работы №2

Проектирование плана и продольного профиля дорог надлежит производить из условия наименьшего ограничения и изменения скорости, обеспечения безопасности и удобства движения, возможной реконструкции дороги. При назначении плана и продольного профиля в качестве основных параметров следует принимать значения, приведенные в таблице 1.

Если по условиям местности не представляется возможным выполнить вышеизложенные требования - допускается снижать нормы. При этом одно- временное отступление от требований таблицы 1. допускается не более чем по двум параметрам на одном участке дороги.

Пример плана автомобильной дороги приведен на рисунке 1.

Таблица 1 – Основные требования при проектировании автодороги

Продолжение таблицы 1

Рекомендовано, для улучшения использования динамических качеств автомоби- ля, а следовательно и уменьшения потерь не устраивать на вновь строящихся авто- мобильных дорогах затяжных подъемов. Желательно перемежать их с площадками или спусками, если это возможно. Предельные длины подъемов приведены в табли- це 2.2. На затяжных подъемах рекомендуется устраивать дополнительные краевые полосы для проезда грузовых автомобилей с малой скоростью. Для недопущения заторов на подъемах устраивают обочины в два раза шире обычных для остановки автомобилей в случае необходимости.

Таблица 2 – Предельные длины подъемов

Продольный профиль транспортной магистрали – это развернутая проекция трассы линии на вертикальную плоскость. Элементами про- дольного профиля являются горизонтальные и наклонные отрезки дороги, а так же вертикальные кривые. Крутизна наклона элемента характеризуется его уклоном, представляющим собой отношение разности высот точек по концам элемента h к горизонтальному расстоянию между ними L (рисунок 2.3), т. е.

i = h. (2.1)

L

Поскольку в расчетах неудобно использовать числа с несколькими начальными нулями, полученное значение i умножается на 1000, обозначается значком ‰ (промилле) и называется уклоном в тысячных или промиллях. Например, на расстоянии L = 1000 м разность высот составляет 5 м. Тогда уклон будет 5 ‰ (пять тысяч-

Рисунок 2 – Расчетная схема для оп- ределения крутизны уклона

сами угла наклона дороги к горизонтальных). Часто используют обо- значение уклона как соотношение разности высот к длине приводя числитель к единице. В нашем случае i =5/1000 или i =1/200. Но обычно, таким видом записи пользуются, когда уклон (косогорность) составляет порядка 1/10 и более. Реже, для обозначения уклона, пользуются граду-

В зависимости от направления движения уклоны разделяются на подъемы и спуски. Горизонтальные элементы профиля называются площадками. При проектировании профиля крутизна уклонов отдельных элементов может быть разной, но не должна превышать величины руководящего уклона, принятого для данной категории дороги согласно таблице 1.

Начинать построение продольного профиля рекомендуется с разделе- ния строки «Расстояния» на пикеты и километры. В этой строке кроме пи- кетажа отмечаются также точки земной поверхности с показом расстояний до пикетов или до ближайших заданных точек земной поверхности на данном пикете.

Ниже данной строки пишут номера пикетов и изображают план линии в виде прямых и кривых участков.

Выше строки «Расстояния» расположена строка с отметками земли, называемыми также «черными отметками». В число последних входят отметки пикетов, не отраженные в таблице 1.4, а также будущие переломы профиля. По черным отметкам в верхней части рисунка наносятся в масштабе ординаты.

Полученное таким образом продольное сечение земной поверхности анализируется и выбирается вариант прокладки трассы на основе изложенных выше принципов и ограничений. Результатом является эскизная линия будущего продольного профиля автомобильной дороги, состоящая из элементов (уклонов и площадок), каждый из которых представляет собой отрезок прямой. По конечным точкам этих отрезков находят разность высот

D h к = h к- h к-1.

Разность высот (м) относят к длине элемента L _к (м) и получают величину уклона, ‰ («+» – подъем, «–» – спуск)

=D h к ×1000

L к

.Полученное значение округляется до целого числа или одного знака после запятой и записывается в строку «Уклоны» над наклонной или горизонтальной линией. Ниже линии записывается длина элемента L _к. Если пере- лом профиля не совпадает с пикетом, то рядом с вертикальной линией в этой строке записывают расстояние до ближайшего пикета.

После выполнения этих расчетов по всей длине трассы эскизную линию рекомендуется убрать, так как после округления i _к ранее принятые ординаты точек перелома изменятся. Их необходимо определить на основе расчетов, которые начинают с первого элемента. Ордината его начала записывается в строку «Отметки бровки земляного полотна», «красные отметки» и используется для расчета ординаты следующей точки перелома профиля (h − в м, L − в км):

где i принимаем в ‰.

h к = h к-1 + i к L к/1000,(2.4)

Ее записывают как «красную отметку», отмечая в масштабе на про- дольном профиле точку, которую соединяют с предыдущей. После прохода по всей трассе получают продольный профиль линии.

Следующим этапом является расчет ординат точек внутри каждого элемента профиля. Они должны быть указаны для каждого пикета, каждой отмеченной в задании точки земли. Завершающим этапом является расчет и нанесение на чертеж рабочих отметок, которые получают как разность «красных» и «черных» отметок.

Рабочая отметка – это высота насыпи или глубина выемки по оси трассы. Она вычисляется относительно бровок земляного полотна. Записывают рабочие отметки над линией трассы для насыпей и под линией для выемок.

Красным цветом показывают в таблице план линии и все надписи под ним, проектные уклоны, отметки проектной бровки земляного полотна; на графике – саму линию продольного профиля, рабочие отметки, вертикальные линии, проведенные в местах перелома профиля.

Суммарное количество вынутого грунта из выемок должно примерно соответствовать количеству грунта уложенного в насыпи для уменьшения объемов земляных работ, дабы не завозить грунт из карьеров или, наоборот не вывозить его с трассы. Приблизительно это можно оценить суммировав цифры над проектной линией и суммировав цифры под проектной линией трассы – суммы должны быть примерно одинаковы. В данной работе рас- хождение допускаются в пределах 10 % от объема вынутого или уложенно- го грунта.

Кроме того, в описательной части к данной работе студент приводит аргументы в выборе не только кривых в горизонтальной плоскости, но и вертикальных кривых, как выпуклых, так и вогнутых, согласно таблице 1. Сопряжения на продольном профиле вертикальными кривыми рекоменду- ется при переломе профиля не зависимо от алгебраической разности пере- лома.

Для обеспечения водоотвода проектную линию в выемке наносят с уклоном не менее 5 ‰. Проектирование горизонтальных участков в вы- емках не допускается!!! При этом следует избегать мелких выемок большой протяженности. Такие выемки обычно сырые и снегозаносимые. Нужно избегать резких переходов профиля от одних уклонов к другим, особенно уклонов разного знака, в таком переломе, если это возможно, устраивают площадку. Необходимо избегать так же и применения кривых малых радиусов в конце затяжных спусков.

Вертикальные кривые обязательно устраиваются при переломах профи- ля проектной линии более 5 ‰ для дорог I и II категории, 10‰ и более для дорог III категории и 20 ‰ для дорог IV и V категории. Алгебраическая разность смежных уклонов находится по формуле: D i = (i 1 - i 2) Для примера приведенного на рисунке 2.2 данная алгебраическая разность будет равна:

D i = [(-10) - (+8)] = -18 ‰

В этом случае, если это дорога IV и V категории, то вертикальные кривые рекомендуются, но не обязательны, во всех остальных случаях устраивается (для данного примера) вогнутая кривая. Радиусы вогнутых и выпуклых кривых представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Наименьшие радиусы вертикальных кривых

Необходимо отметить, что, как на выпуклых, так и на вогнутых переломах проектной линии рекомендуется применять вертикальные кривые с радиусами, значительно большими минимально допустимых, при условии, что это не приводит к увеличению объемов земляных работ. Это необходимо для улучшения видимости на дороге (рисунки 2.4. и 2.5.).

При проектировании спрямленного профиля дороги, элементов профиля должно быть не менее четырех. Устройство выемок глубиной более 10 метров нежелательно, в этом случае устраивают тоннели. Тоннели в данной работе не рассчитываются, но описываются и обозначаются на чертеже схематично.

Устройство насыпей более 5 метров так же нежелательно, в этом случае рекомендовано устройство мостов или виадуков.

Эстетическое (художественное) проектирование исходит из теории взаимодействия человека (не занятого процессом управления) со средой движения. В аспекте эстетического проектирования учитываются свойства человека, проявляющиеся при его взаимодействии со средой движения в период времени свободный от обработки оперативной информации. Сюда же относятся и свойства пассажиров

1) Количество переломов в плане и в профиле должно быть по возможности одинаковым.

2) Длины прямых и кривых участков дороги в плане должны соответствовать друг другу.

Следует избегать коротких кривых в плане, расположенных между длинными прямыми, которые кажутся издалека водителю резким перело- мом дороги и вызывают снижение скорости. Повороты дороги на малые углы смягчают вписыванием кривых больших радиусов не менее указанных (таблице 4).

Таблица 4 - Минимальные радиусы кривых для малых углов поворота

3) Недопустимы короткие прямые вставки между направленными в одну сторону кривыми, которые также воспринимаются как неприятный для взгляда излом дороги. Радиусы смежных кривых должны различаться не более чем в 1,5 раза.

4) Для достижения наилучшей плавности трассы следует по возможности совмещать вертикальные и горизонтальные кривые. Желательно, чтобы длина горизонтальной кривой несколько превышала длину вертикальной кривой. Смещения вершин совпадающих вертикальных и горизонтальных кривых допустимы не более чем на 1/4 длины наименьшей из кривых. Радиусы вогнутых кривых должны не менее чем в 6 раз превышать радиус совпадающих с ними кривых в плане.

Недопустимы сопряжения концов кривых в плане с началом выпуклых или вогнутых вертикальных кривых, расположенных на последующих прямых участках