Назначение контрольных и руководящих отметок

 

Контрольными точками продольного профиля являются пересече­нии с железными и автомобильными дорогами, водотоками.

При пересечении дорог в разных уровнях контрольная отметка проектной линии

 

Н_пр = Н_ч + Г + h_c + 0,2, (3.5)

 

где Н_ч - отметка проезжей части по оси пересекаемой автомобильной дороги или головки рельса железной дороги;

Г - габарит автомобильный (5 м) или железнодорожный (5,55 м – для неэлектрифицированных дорог и 6,5 м - для электрифицированных);

h_c - высота пролетного строения путепровода (в курсовом проекте может быть принята 1,2 м).

При пересечении автомобильных дорог в одном уровне контрольная отметка проектной линии равна отметке проезжей части по оси пересекаемой дороги. В случае, если пересекаемая дорога - более низкой категории, можно изменить ее высотное положение путем переустройства ее наподходах к пересечению и назначить контрольную отметку на пересечении по условиям проектирования продольного профиля.

На пересечениях (примыканиях) автомобильных дорог в одном уровне предельный уклон дорог должен быть не более - 40‰ на расстоянии видимости поверхности дороги в обе стороны от пересечения.

При пересечении железной дороги в одном уровне контрольную отметку проектной линии принимают равной отметке головки рельса железной дороги. Автомобильная дорога на протяжении не менее 2 м от крайнего рельса должна иметь в продольном профиле уклон 0 или вертикальную кривую большого радиуса при пересечении железной дороги на прямолинейном участке, или уклон виража при пересечении железной дороги на кривой. Подходы автомобильной дороги к пересечению на протяжении 50 м следует проектировать с продольным уклоном не более 30‰.

 

а) Пересечение водотоков

 

Водотоки бывают постоянные (реки, ручьи), отмеченные на карте синей линией, и периодически действующие, отмеченные на карте синей пунктирной линией. Для установления положения последних анализируют все понижения черного профиля с помощью карты местности. Если на рассматриваемом понижении возможен сток воды в обе стороны, то такое понижение является седловиной и не требует устройства водопропускного сооружения. Над таким понижением на профиле обозначается отвод воды в обе стороны трассы (точка со стрелками вверх и вниз от нее).

Если же по понижению местности к дороге подходит вода, то ее пропускают под дорогой с помощью труб или мостов.

Типовые трубы бывают круглые и прямоугольные одно-, двух- и трехочковые. Отверстия круглых длинномерных труб (внутренний диаметр) -0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,6 м. прямоугольных (расстояние между боковыми стенками) - 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 м. Круглые трубы диаметром 0,80 м применяют при длине до 15 м и диаметром 1,0 м - при длине до 30 м.

Трубы устанавливают на суходолах или небольших ручьях. В последнем случае отверстие принимают не менее 1,20 м.

Мосты проектируют на постоянных водотоках. В курсовом проекте длину малых мостов назначают ориентировочно (12, 18, 24, 27, 30 м).

В курсовом проекте отверстия водопропускных сооружений и расчетные уровни воды в зоне сооружений назначают без расчета и вычисляют контрольные отметки Н_пр у труб и мостов.

У труб контрольная отметка равна:

а) по засыпке над трубой (не менее 0,5 м)

 

Н_пр = Н_ч + d + t + 0,5 + Н_д.о. + (0,5b+c) i _n, (3.6.1)

 

где Н_ч - отметка черного профиля;

d - внутренний диаметр круглой трубы или высота прямоугольной;

t - толщина стенки трубы (в курсовом проекте допускается принимать 0,08 м для d = 0,8 и 0,1 м - для остальных труб);

Н_д.о. - толщина дорожной одежды (по заданию);

b – ширина проезжей части дорог II – VI категорий или одного направления дорог I категории;

c – ширина укрепленной полосы (на дорогах IV, III, II категорий или остановочной на дорогах I-а категории);

i _n – уклон проезжей части (i _n =0,020 на дорогах V, IV, III и II категории, i _n =0,025 на дорогах I категории).

 

б) по возвышению бровки обочины над уровнем поверхностных вод (УПВ), равнм 0,5 м при безнапорном режиме и 1,0 м - при напорном режиме протекания воды в трубе:

 

Н_пр = УПВ + 0,5(1,0) + (0,5b + c) i _n + (a - c) i _o, (3.6.2)

 

где а, i _о – ширина и поперечный уклон обочины (i _о =0,040);

b, c, i_n – аналогично (3.6.1).

 

В курсовом проекте следует принимать круглые водопропускные трубы, предназначенные для работы в безопасном режиме.

Пример 3.2. Исходные данные представлены на рис. 3.11. Требует­ся определить контрольные отметки у трубы на ПК 20+40 для дороги III категории при толщине дорожной одежды 0,6 м.

 

 

Рис. 3.11. Исходные данные к примеру 3.2.

 

а) Контрольные отметки:

а) по засыпке над трубой

 

Н_пр = 56,20 + 1,0 + 0,1+ 0,5 + 0,6 + (0,5 * 7,0 + 0,5)*0,02 = 58,58 м;

б) по возвышению бровки земляного полотна над УПВ

Н_пр = 57,00 + 0,5 + (3,5 + 0,5)*0,02 + (2,5 - 0,5)*0,04 = 57,66 м.

Следовательно, над трубой проектная линия (рис. 3.8) не может быть ниже отметки 58,58 на ПК 20 + 40 и отметки 57,66 - на участке, где устанавливается УПВ.

У мостов через несудоходные реки контрольная отметка равна

 

Н_пр = РУВВ + Z + h_c, (3.7)

 

где РУВВ - расчетный уровень высокой воды, назначается условно на 1-2 м выше отметки бровки русла;

Z - расстояние от расчетного уровня высокой воды РУВВ до низа пролетного строения (1,0 в РБ);

h_c - строительная высота пролетного строения, в курсовом проекте ориентировочно может быть принята равной 1,0 м.

 

б) Руководящие рабочие отметки

 

Проектную линию (ось проезжей части) следует стремиться проектировать по обертывающей (в насыпях). Руководящие рабочие отметки h_р (минимальные высоты насыпи) вычисляют:

а) по обеспечению с него незаносимости дороги на открытых участках

 

, (3.8)

 

где h_CН.5% - высота снега в данной местности с вероятностью превышения 5% (рекомендуется принимать 0,4-0,5 м в Брестской и Гродненской областях, 0,6 м - в Гомельской и Минской, 0,6-0,7 - в Витебской и Могилевской);

∆h - запас высоты насыпи над снежным покровом для размещения сбрасываемого с дороги снега и увеличения скорости снежного потока над дорогой, равный 1,2 м – для дорог I-а категории; 1,0 м для дорог I-б, I-в категорий; 0,7 м - для II; 0,6 м - для III; 0,5 м - для IV и V;

b, c, i_n – аналогично (3.6.1);

а, i _о– аналогично (3.6.2).

 

б) по обеспечению хорошего водного режима земляного полотна на участках 2-го и 3-го типов местности по увлажнению:

 

(3.9.1)

 

, (3.9.2)

 

где - минимальное возвышение низа дорожной одежды над поверхностью земли с необеспеченным стоком () или над уровнем грунтовых вод (), принимаемое по табл. 3.3;

Н _д.о – толщина дорожной одежды;

- аналогично (3.6.1);

- глубина залегания грунтовых вод.

 

 

Т а б л и ц а 3.3

 

Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение низа дорожной одежды для типов местности, м
Песок средней крупности, мелкий, супесь легкая крупная, супесь легкая	0,5	0,7
Песок пылеватый, суглинок легкий	0,6	1,2
Супесь пылеватая, тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, тяжелый и тяжелый пылеватый	0,8	1,9

3.2.3. Составление варианта проектной линии

 

На листе миллиметровой бумаги формата А4 х n вычерчивают черный профиль в масштабах: горизонтальном 1:5000, вертикальном 1:500.

Проектную линию в курсовом проекте проектируют методом танген­сов. Для этого намечают на профиле контрольные точки и положение руководящих рабочих отметок. С помощью упругой линии или шаблонов вертикальных кривых графически намечают ориентировочное положе­ние проектной линии. Ее заменяют отрезками прямых ABCD (рис. 3.12).

 

 

 

Рис. 3.12. Схема к нанесению проектной линии

 

Определяют графически пикетное положение и отметки точек А, В, С, D ломаной. Вычисляют уклоны прямых АВ, ВС, CD и т.д., округля­ют до целого значения промилле и корректируют отметки точек или их пикетное положение.

Пример 3.3. Точки А и В (см. рис. 3.12) расположены на пикетах 2 и 6. Их отметки - 99,00 и 102,50. Вычисляем уклон прямой АВ:

 

i = (102,50 - 99,00)/(ПК6 - ПК2) = 3,50/400 = 0,00875 = 8,75‰.

 

Округляем уклон прямой АВ до 9‰. Тогда отметка точки В (ПК6) будет равна:

 

Н_В = Н_А + i · l = 99,00 + 0,009·400 = 102,60.

 

В переломы проектной линии вписывают вертикальные кривые. Расчет элементов кривых ведут исходя из схемы, представленной на рис. 3.13

 

 

Рис. З.13. Схема к расчету вертикальной кривой

 

Длину вертикальной кривой К радиуса R и тангенс Т определяют по формулам:

 

К = ω · R = [i₁ – (-i₂)] · R; T = 0,5 · К,м (3.10)

 

Пикетное положение начала и конца кривой:

 

НЗ = ВУ - Т; КЗ = ВУ + Т. (3.11)

 

Отметки начала и конца закругления:

 

Н_НЗ =Н_ВУ - Тi₁; H_K3 = H_ВУ + T(-i₂). (3.12)

 

Вершина кривой (точка В) расположена на расстоянии 1₁, от ее начала и 1₂ от ее конца

 

l₁ = ; l₂ = ,м (3.13)

 

Отметка вершины кривой:

(3.14)

 

Отметка точек на кривой (например, точки М, рис. 3.13) может быть вычислена двумя способами:

 

1-ый способ ; (3.15)

2-ой способ (3.16)

 

Пример 3.4. Две прямые с уклонами i ₁ = 30‰ и i ₂ =-10‰ пересекаются на ПК 10+00. Отметка точки пересечения - 100,00. Требуется вычислить пикетное положение и отметки начала, вершины и конца выпуклой вертикальной кривой радиусом 10000 м, а также пикета 9+00.

По (3.10) находим

 

К = [0,030 - (-0,010)] 10000 = 400 м; Т = 0,5 · 400 = 200 м.

 

Пикетное положение начала (конеца) кривой и их отметки находим по (3.11) и (3.12).

 

НЗ = (ПК10+00) – 1000 - 200=800= ПК8+00; КЗ = (ПК10+00) + 200 = ПК12+00;

 

Н_НЗ = 100,00 – 200∙0,030 = 94,00; Н_КЗ = 100,00 + 200∙(-0,010) = 98,00.

 

По формуле (3.13) вычисляем расположение вершины кривой:

 

ПК В = НЗ + i₁R = ПК8+00 + 0,030∙10000 = ПК 11+00.

 

Отметка вершин кривой по (3.14).

 

м

 

Отметка пикета 9+00, находящегося от вершины на расстоянии 1 = ПК 11 - ПК 9 = 200 м, по (3.16) равна

,м

 

Вычислим также отметку пикета 9+00 по формуле (3.15), принимая начало координат Х, Y на пикете 8+00

 

Прямые участки проектной линии и вертикальные кривые обозна­чают в графе 10 продольного профиля в соответствии с рис. 3.14.

Проектные отметки заносят в графу 10 (табл. 3.2).

Вычисляют рабочие отметки (высоту насыпей и глубину выемок) как разность проектных (графа 11) и черных отметок (графа 12). Рабочие отметки на пикетах и плюсовых точках выписывают над проектной линией в случае насыпей и под проектной линией в случае выемок, располагая цифры вертикально.

На участках перехода насыпи в выемку определяют положение ну­левых точек (рабочие отметки в которых равны нулю), вычисляя расстояние Х:

 

где h _н , h _в – рабочие отметки (высота насыпи и глубина выемки);

ℓ - длина участка.

 

 

Рис. 3.14. Обозначение вертикальных кривых и прямых

 

Положение нулевой точки показывают пунктиром от проектной линии до верха геологического профиля и от низа геологического профиля до графы 1 (табл. 3.2). На пунктире, ниже геологического профиля, указывают расстояния до соседних пикетов.

 

Проектирование кюветов

Кюветы необходимо устраивать в выемках, на участках низких насыпей и нулевых отметок.

Требуемую глубину кюветов (расстояние от бровки обочины до дна кювета) назначают в зависимости от вида грунта, конструкции дорож­ной одежды и продольного уклона. При наличии в дорожной одежде дренирующего слоя глубина кювета должна быть такой, чтобы низ дренирующего слоя дорожной одежды был выше дна кювета на 0,1 - 0,2 м. Толщину дорожной одежды принимают по заданию. При отсутствии дренирующего слоя глубина кювета должна быть не менее 0,3 м в непылеватых песках, 0,6 м в супесях непылеватых, 0,8 м в суглинках и глинах, 0,9 м в пылеватых грунтах. Минимальный уклон дна кювета - 5‰, в исключительных случаях 3‰.

Проектирование кюветов включает:

1) проектирование продольного профиля дна кювета;

2) назначение укрепления кюветов.

При проектировании продольного профиля дна кювета возможны два случая:

1. Уклон проектной линии на участке дороги, где необходим кювет не менее 5‰.

2. Уклон проектной линии менее 5‰.

 

Рассмотрим первый случай.

Дно кювета располагают параллельно проектной линии ниже бровки обочины на глубину кювета h_к . В этом случае графы 6 и 9 (табл. 3.2) не заполняют, а в графах 5 и 8 указывают глубину кювета (например, h_к = 0,8) и пикетное положение (расстояние до ближайшего пикета) начала и конца кювета. Положение начала (конца) кювета определяют следующим образом. Вычисляют высоту насыпи, при которой начинается (заканчивается) кювет.

 

h_нк = h_к + ∆У; (3.17)

 

где h_к – принятая глубина кювета;

∆У – разность отметок оси дороги и бровки обочины

 

∆У = i _п (0,5b + c) + i _o (a – c); (3.18)

 

где i _п , i _o – поперечные уклоны проезжей части и обочины;

b – ширина проезжей части двухполосной дороги или одного направления дороги I категории;

a, c – ширина обочины и укрепленной полосы (на дороге I-а категории вместо укрепленной полосы проектируют остановочную полосу шириной 2,50м).

 

 

 

Рис. 3.15. Схема к определению начала (конца) кювета в случае

расположения дна кювета параллельно проектной линии.

1 – черный профиль; 2 – проектная линия; 3 - дно кювета.

 

 

Для случая, когда дно кювета параллельно проектной линии сравнивают рабочие отметки насыпей ближайших к выемке величиною h_нк .

Если h_н > h_нк (рис. 3.15, а), то расстояние от поперечника с рабочей отметкой h_н до начала кювета

(3.19)

 

Если h_н < h_нк , то начало кювета будет располагаться между поперечниками с рабочими отметками h_н’ и h_н’’ (рис. 3.15, б)

h_н’ > h_нк и h_н’’ < h_нк

(3.20)

 

Пример 3.5. Дорога III технической категории. Рабочие отметки на пикетах 10+00; 11+00; 12+00, соответственно, равны +2,16; +1,16; -0,84 (выемка). Дно кювета расположено параллельно проектной линии. Требуется вычислить пикетное положение начала кювета при его глубине 0,8 м и 1,20 м.

Вычислим разность отметок проектной линии и бровки обочины для дороги III технической категории по формуле (3.18):

 

∆У = 0,02 (0,5*7,0 + 0,5) + 0,04 (2,5 – 0,5) = 0,08 + 0,08 = 0,16 м.

 

При глубине кювета 0,8м вычислим

 

h_нк = 0,8 + 0,16 = 0,96 м.

 

Ближайшая к выемке насыпь на пикете 11+00 имеет высоту 1,16 м, 1,16 > 0,96.

Начало кювета расположено между ПК11+00 и ПК12+00 на расстоянии Х_к от ПК11+00. По формуле (3.19) вычислим величину Х_к

 

 

При глубине кювета 1,20 м.

 

h_нк = 1,20 + 0,16 = 1,36 м.

 

На ПК10+00 h_н’ = 2,16, т.е. h_н’ > h_нк (рис. 3.15, б), а на

ПК11+00 h_н’’ = 1,16, т.е. h_н’’ < h_нк.

 

Начало кювета будет находиться на расстоянии Х_к от ПК10+00 и величина Х_к вычисляется по формуле (3.20):

 

 

Случай 2. Уклоны проектной линии на участке дороги, где необходим кювет, - менее 5‰. Такие участки могут быть на вертикальных кривых и на прямых. Для обеспечения продольного отвода воды кюветы проектируют раздельно (не параллельно проектной линии) с минимальным уклоном i = 5‰ (3‰ - в исключительных случаях для равнинной местности).

Если проектная линия – прямая с уклоном менее 5‰, то проектирование продольного профиля дна кюветов выполняется следующим образом:

1) Намечают водораздельную точку А на середине выемки при 0 < i < 5‰ таким образом, чтобы обеспечить минимальное увеличение объема выемки за счет увеличения глубины кювета.

2) Вычисляют отметки дна кювета с уклонами i = 5‰ в стороны от водораздельной точки до выхода на поверхность земли, а также пикетное положение начала и конца кювета по данным об отметках черного профиля Нч’ и Нч’’ и дна кювета Нк’ и Нк’’ (рис. 3.16).

 

 

 

Рис. 3.16. Схема к определению положения начала

кювета при раздельном проектировании:

1 – черный профиль; 2 – проектная линия; 3 – дно кювета.

 

Вычисляют расстояние от поверхности земли до фактического дна кювета в выемке:

а_в = Нч’’ – Нк’’, (3.21)

 

и до условного дна кювета в насыпи:

 

а_н = Нч’ – Нк’, (3.22)

 

Расстояние до начала кювета:

 

(3.23)

 

Пример 3.6. Дорога IV технической категории на участке выемки (ПК11+00 – ПК13+00) проходит с уклоном 0‰ и имеет отметку проектной линии 85,63, h _к = 1,00 м. Отметки черного профиля на пикетах 10+00, 11+00, 12+00, 13+00 и 14+00 соответственно 80,50, 85,00, 85,50, 85,00, 82,00.

Требуется запроектировать кювет с уклоном дна 5%_о при минимальной глубине кювета 1,00 м.

Для дороги IV категории разность отметок оси и бровки:

 

∆Y = i _п (b + c) + i _o (a – c) = 0,02 (3,0 + 0,5) + 0,04 (2,0 – 0,5) = 0,13 м;

 

Вычислим отметку дна кювета на ПК 12+00:

 

Нк₁₂ = Нп₁₂ – h_к - ∆У = 85,63 – 1,00 –0,13 = 84,50 м

 

От пикета 12+00 запроектируем дно кювета с уклоном 5‰ (табл. 3.2, графа 5) до выхода на поверхность земли.

 

Вычислим отметки дна кювета на пикетах 11+00, 10+00, 13+00:

 

Нк₁₁ = Нк₁₂ – 0,005 * ℓ = 84,50 – 0,005 * 100 = 84,00; Нк₁₃ = Нк₁₁;

Нк₁₀ = 84,00 – 0,005 * 100 = 83,50; Нк₁₄ = Нк₁₀.

 

Для определения положения и отметки конца кювета сопоставим отметки дна кювета и поверхности земли (черные отметки) на пикетах 10+00 и 11+00.

На пикете 11+00 дно кювета имеет отметку 84,00, а поверхность земли 85,00, т.е. оно расположено ниже поверхности земли на 1,00 м. На пикете 10+00 условное дно кювета выше поверхности земли на величину 83,50 – 80,50 = 3,00 м. Кювет начинается на ПК 10+00 + Х_к:

 

Заносим положение начала кювета в графу 5 (табл. 3.2).

Вычисляем отметку дна начала кювета:

 

Ннк = Нк₁₁ – 0,005 * 25 = 84,00 – 0,12 = 83,85 м

 

Для определения положения и отметки конца кювета сопоставим отметки дна кювета и поверхности земли на пикетах 13+00 и 14+00:

 

а _в = 85,00 – 84,00 = 1,00; а _н = 83,50 – 82,00 = 1,50 м;

 

Кювет заканчивается на ПК 13+Х_к:

 

 

Отмечаем положение конца кювета на пикете 13+40 в графе 5 и вычисляем отметку дна в конце кювета

 

Нкк = Нк₁₃ – 0,005 * 40 = 84,00 – 0,20 = 83,80.

 

Проектирование продольного профиля дна кювета на участках вы­пуклых кривых (выемки, низкие насыпи) выполняются следующим образом:

1) вычисляется снижение бровки обочины ∆У по формуле (3.18). Так, для дороги IV категории ∆У = 0,020 (3,0 + 0,5) + 0,04 (2,0 – 0,5) = 0,13 м;

2) под вершиной выпуклой кривой (ниже ее на глубину кювета h к + ∆У) намечают водораздельную точку А (рис. 3.17), ее отметку записывают в графы 8 и 11 (см. табл. 3.2);

3) вычисляют отметки дна кювета справа и слева от точки А на участке длиною l = i R при уклоне дна кювета i = 5‰ (ℓ = 0,01 R при i - 5‰) и записывают в графы 6, 9; уклон i и расстояние ℓ записы­вают в графы 5, 8 таблицы 3.2;

4) за пределами участка ВСраздельного проектирования на ВД и СМ кювет проектируют параллельно бровке земляного полотна (см. случай 1) до выхода на поверхность земли (до точек Д и М).

 

Пример 3.6. Исходные данные на рис. 3.6. Дорога IV технической категории. Минимальная глубина кювета 0,8 м. Проектная на участке ПК3 + 00 – 8 + 25 – выпуклая кривая радиусом 15000 м.

Вычисленное по формуле (3.18) ∆У = 0,13 м. От вершины кривой (ПК6+00) проектируем кювет с уклоном дна 5‰ на протяжении 0,01R = 150 м. Отметка дна кювета на ПК 6 +00 ниже проектной отметки на величину (h к + ∆У) (см. рис. 3.17) и равна 16,13 - 0,80 - 0,13 = 15,20 м.

Отметки дна кювета на пикетах 5 + 00, 7 + 00, 4 + 50 и 7 + 50 вычислим как отметки прямой с уклоном 5‰.

На остальном протяжении кювет проектируем параллельно проектной линии ниже ее на величину (h к + ∆У) = 0,93 м.

 

 

 

Рис. 3.17. Пример разделительного проектирования продольного

профиля дна кювета на участке выпуклой вертикальной кривой.

 

Для предотвращения размыва дно и стенки кювета укрепляют. Применяют следующие типы укрепления в зависимости от продольно­го уклона:

1) засев трав с плакировкой при уклонах до 20‰;

2) одерновка откосов и укрепление дна гравием (щебнем) при про­дольных уклонах дна до 30‰;

3) мощение откосов и дна камнем, бетонными плитами при уклоне 30 - 50‰;

4) перепады, быстротоки при уклоне > 50‰.

Типы укрепления назначают по величине продольного уклона проек­тной линии и записывают в графы 3, 7 (см. табл. 3.2): "одерновка", "моще­ние" и т.д. Там же отмечают границы принятых типов укрепления.