Расчетно-графическая работа № 3

Расчетно-графическая работа № 3

 

Обработка геодезических измерений на участке

Трассы автомобильной дороги

 

 

Проверил                                                                    Выполнил

Преп.                                                                           Студ.

                                                                                     гр.

Челябинск

г.

Исходные данные

  При прокладке трассы автомобильной дороги на местности проведены следую­щие геодезические работы:

  1. На участке трассы от пк 10 до пк 21 выполнена разбивка пикетажа. Пикеты закреплены через 100 м. Относительно них определено положение характерных (плюсовых) точек местности, включая положение 2-х вершин углов поворота трассы. Схема трассы показана на рис. 1.

 Х

 

             

               

                       

                                                     

 

                                                 

                                               ВУ1

                                          (пк 13 + 10,0)

 Рис. 1. Схема трассы

  Углы  поворота  трассы Q₁ и   Q₂   измерены   теодолитом.   На  пк  15 и на

пк 17+ 10 разбиты поперечники.

  2. Выполнена привязка участка трассы к пунктам опорной геодезической сети, из которой определены: дирекционный угол первого прямого участка a₁, отметки двух исходных реперов Рп₁ и Рп₂, расположение которых показано в пикетажном журнале (рис. 2).

  3. Выполнена съемка полосы трассы, материалы которой показаны в пикетаж­ном журнале (рис. 2).

  4. Проведено геометрическое нивелирование трассы с технической точностью, результаты которого представлены в журнале нивелирования, фрагмент которого дан в табл. 4.

  Для выполнения РГР №3 исходные данные выбираются по следующим мате­риалам:

  а) Из табл. 1 выбираются отметки двух исходных реперов Н_Рп1 и Н_Рп2 и углы по­ворота трассы Q₁ и Q₂.

  б) Схема трассы (рис. 1), пикетажный журнал (рис. 2) являются общими для всех вариантов. Дирекционный угол первого прямого участка трассы a₁ = 98°40¢. Пике­тажное значение вершины первого угла поворота (ву 1) пк 13 + 10,00; второго угла (ву 2) пк 18 + 72,50.

                                                                                         Таблица 1

Отметки исходных реперов, углы поворота трассы

 

№ вар.	Н Рп1, м	Н Рп2, м	Q1	Q2
1	2	3	4	5
1	54,608	62,886	27°00¢	58°56¢
2	56,713	64,991	27°10¢	58°04¢
3	58,818	67,096	33°52¢	29°36¢
4	60,923	69,201	13°50¢	39°22¢
5	63,128	71,406	30°12¢	25°06¢
6	65,188	73,466	21°52¢	43°34¢
7	67,283	75,561	28°30¢	48°44¢
8	69,378	77,656	49°58¢	33°27¢
9	71,473	79,751	29°40¢	46°02¢
10	72,568	80,846	22°05¢	30°55¢
11	53,160	61,438	19°03¢	27°09¢
12	55,262	63,540	19°01¢	47°22¢
13	57,364	65,642	23°55¢	32°26¢
14	59,466	67,744	30°48¢	22°14¢
15	61,567	69,845	24°33¢	45°36¢
16	62,670	70,948	21°55¢	30°17¢
17	64,772	73,050	26°11¢	36°36¢
18	66,874	75,152	21°35¢	27°10¢
19	68,976	77,254	26°37¢	20°55¢
20	75,006	83,284	24°31¢	66°11¢
21	76,904	85,182	21°23¢	54°30¢
22	78,802	87,080	20°18¢	67°02¢
23	80,700	88,978	25°21¢	40°01¢
24	82,597	90,875	22°15¢	46°39¢
25	84,496	92,774	17°57¢	36°42¢
26	86,394	94,672	17°06¢	45°16¢
27	88,292	96,570	39°20¢	52°44¢
28	90,190	98,468	29°30¢	57°07¢
29	89,087	97,365	33°27¢	24°45¢
30	74,078	82,356	21°05¢	51°30¢

      

  в) Журнал технического нивелирования (фрагмент представлен в табл. 4).

  г) Для выполнения расчетов и чертежей заданы общие для всех вариантов эле­менты трассы:

  - в углах поворота принять элементы по табл. 2

  - длина и уклоны проектных элементов продольного профиля

             d₁ = 400 м,                d₂ = 400 м,               d₃ = 300 м,

             i₁  = + 0,012;              i₂ = – 0,006;             i₃ = + 0,012.

  - проектную отметку на пк 10 принять равной Н_пр.пк10 = Н_пк10 + 0,50 м.

 

 

                              

                                   Рис. 2. Пикетажный журнал

 

                                                                                                        Таблица 2

Исходные данные кривых

Обозначение	Первая кривая	Вторая кривая
Радиус круговой кривой R, м	100	300
Длина переходной кривой l, м	50	90

Пояснения к исходным данным

  Трассой принято называть пространственное положение оси проектируемой ав­томобильной дороги. Она может быть обозначена на местности или на топографиче­ской модели (карте, плане, профиле, стереоскопической или цифровой модели). Графическое изображение проекции трассы на горизонтальной плоскости называют планом трассы, а изображение продольного разреза поверхности земли на трассе - продольным профилем.

  На профиле показывают естественную поверхность земли и проектную линию оси дороги, а также комплекс технических характеристик, необходимых для проек­тирования.

  Перпендикулярно к трассе составляют поперечные профили (поперечники).

  В плане трасса состоит из прямых участков разного направления, сопрягаю­щихся между собой горизонтальными кривыми постоянного и переменного радиу­сов кривизны. Пикетаж - это система обозначения и закрепления точек трассы. Пи­кеты устанавливают через каждые 100 м по горизонтальному проложению. Относи­тельно пикетов (в сторону возрастания номера пикета) определяют пикетажное по­ложение других отмеченных точек плана трассы.

  Для составления профиля поверхность Земли по трассе нивелируют. Отметки точек трассы определяют при этом из привязки к исходным реперам. Реперы закреп­лены на местности постоянными знаками. Отметки реперов известны из более точ­ного класса нивелирования.

3. Содержание задания

  В работе необходимо выполнить следующие расчеты и чертежи:

  1. Расчет элементов и пикетажных значений двух кривых.

  2. Расчет длин и направлений (дирекционных углов) прямых вставок трассы. Со­ставить ведомость углов поворота, прямых и горизонтальных кривых.

  3. На листе бумаги формата А4 построить план трассы в масштабе 1:5000 по данным расчетов и пикетажного журнала.

  4. Обработать журнал технического нивелирования трассы. Вычислить отметки продольного и поперечных профилей местности по трассе.

  5. Построить на миллиметровой бумаге формата А3 продольный профиль в масштабах: горизонтальный – 1:5000, вертикальный – 1:500; профили двух попереч­ников в масштабе 1:500 (горизонтальный и вертикальный).

  6. Нанести на продольный профиль проектную линию по заданным в исходных данных проектным элементам. Рассчитать проектные и рабочие отметки точек про­дольного профиля.

4. Расчет элементов и пикетажных значений кривых

  При изменении направления трассы прямолинейные участки сопрягаются кри­выми. На автомобильных дорогах сопряжения состоят из круговой и переходной кривых. Элементы круговой кривой определяются по углу поворота трассы Q и ра­диусу R. Угол поворота Q – горизонтальный угол, отсчитанный от продолжения прежнего направления трассы до ее нового направления (рис. 1). Элементы круговой кривой показаны на рис. 3.

  Элементы круговой кривой вычисляются по формулам

                                                      ,                                          (1)

                                                      ,                                          (2)

                                                      Д = 2Т - К,                                           (3)

                                                ,                                    (4)

где R - радиус круговой кривой;

Q - угол поворота трассы.

 

                                                        

                                           

                                        

 

                          

                                     

                                                        

 

 

                                                                         

 

Рис. 3. Элементы круговой кривой:

   Т - тангенс кривой, расстояние от ВУ до начала или конца кривой (НК, КК);

  К - длина кривой, дуга окружности радиуса R от НК до КК;

  Д - домер, разность длины двух прямолинейных отрезков трассы от НК до КК, проходящих через вершину угла, и круговой кривой, вписанной между ними;

  Б - биссектриса кривой, расстояние от ВУ до середины кривой (СК), от­ложенное по биссектрисе угла.

  В целях безопасности движения на кривых и постепенного нарастания центро­бежного ускорения при въезде на криволинейный участок дороги устраивают пере­ходную кривую. Она представляет собой кривую переменного радиуса (например, клотоиду), на которой радиус меняется от ¥ до R круговой кривой. Элементы пере­ходной кривой, равно как и круговой кривой, рассчитываются по компьютерным программам или специальным таблицам. Вписывание переходной кривой перед кру­говой смещает условный центр окружности из точки 0 в точку 0' на величину р.

  Дополнениями к элементам круговых кривых за счет переходных являются

  DT - удлинение тангенса, вызванное проекцией m переходной кривой  и проек­цией Т_Р отрезка р на тангенс кривой;

  D Б - увеличение биссектрисы.

  Тогда суммарная кривая, состоящая из переходных и круговой, будет иметь суммарные элементы:

  тангенс Т_С                                   Т_С = Т + DT,                                           (5)

  длину кривой К_С                      К_С = К + l,                                              (6)

  биссектрису Б_С                      Б_С = Б + D Б,                                           (7)

  домер Д_С                                   Д_С = Д + DД,                                         (8)

  где                                          DД = 2 DT - l.                                         (9)

  При расчетах по специальным таблицам по радиусу R и углу поворота трассы Q вначале выбирают элементы круговой кривой Т, К, Д, Б. Затем по заданной длине переходной кривой l по параметрам R и Q выбирают элементы переходной кривой DT и DБ. При расчетах по таблицам вместо DT выбирают 2 элемента m и Т_р (рис. 4), при этом DT = m + Т_р.

                                                                                                                        

 

                                            

                                                

                                                    

    

             

 

 

                                              

 

    

 

 

Рис. 4. Дополнения к элементам круговой кривой за счет переходной

Пример расчета элементов 2-й кривой

R = 300 м, Q = 20°20¢, l = 90 м.

 

    Т = 53,79            К = 106,47          Д = 1,11         Б = 4,78

D T = 45,20             l =  90,00              DД = 0,40        DБ = 1,13

   Т_С = 98,99,         К_С = 196,47,       Д_С = 1,51,       Б_С = 5,91.

Контроль вычислений: Д_с = 2Т_с - К_с = 2 · 98,99 – 196,47 = 1, 51

  Параметры кривых, пикетажное положение вершин углов поворота (рис. 1), вы­численные элементы суммарной кривой заносят в ведомость (табл. 3). Положение главных точек кривых (НК, КК) вычисляют от пикетажа вершин углов (ВУ) и тоже заносят в табл. 3.

              пк_НК = пк_ВУ – Т_С;          пк_КК = пк_НК + К_С.                               (10)

Контроль: пк_КК = пк_ВУ + Т_С – Д_С.                                                              (11)

      

 

Пример расчета (для 2-й кривой):

 

    ВУ2 пк 18 + 72,50         Контроль: ВУ2 пк 18 + 72,50

       Т_С              98,99                                  Т_С              98,99

    НК₁ пк 17 + 73,51                                ...  пк 19 + 71,49

      К_С              96,47                                   Д_С               1,51

    КК₁ пк 19 + 69,98,                               КК₁ пк 19 + 69,98.

 

Расчетно-графическая работа № 3