Проектирование дороги в продольном профиле

Продольным профилем называют графическое изображение сечения дороги вертикальной плоскостью, проходящей через ее ось. Трассу автомобильной дороги на чертеже продольного профиля изображают в виде проектной красной линии, которая для вновь проектируемой дороги соответствует положению бровки земляного полотна, а для реконструируемой дороги - отметкам оси дороги.

К контрольным точкам относят: минимальные высоты насыпей над трубами, высоты насыпей у мостов, отметки оси и кромки дорожной одежды в местах пересечения с существующими автомобильными дорогами, отметки головки рельсов при пересечении с железными дорогами. В нашем случае контрольной точкой является минимальная высота насыпи над трубой равная 1,8 м.

При выполнении этого раздела используют следующую последовательность:

1. Вычисляют отметки земли по оси дороги.

2. Строят продольный профиль земли по оси дороги.

3. Устанавливают рекомендуемую руководящую рабочую отметку.

4. Наносят проектную линию продольного профиля.

5. Вычисляют проектные и рабочие отметки.

6. Заполняют все графы продольного профиля и оформляют его.

Построение продольного профиля земли по оси дороги начинают с вычисления отметок пикетов и плюсовых точек. Плюсовые точки назначают для отражения на продольном профиле характерных изменений рельефа местности. Плюсовые точки необходимы во всех местах, где происходит изменение крутизны склонов, характеризующихся резким изменением густоты горизонталей, а также в местах пересечения речных долин, оврагов, автомобильных и железных дорог.

Обязательно должны быть вычислены отметки земли в пониженных местах, где в дальнейшем будут запроектированы водопропускные сооружения, и точки на водоразделах, характеризующие границы водосборной площади. Для вычисления высотных отметок земли по оси дороги используют журналы технического нивелирования. В данном разделе курсового проекта предусмотрено вычисление отметок с плана или карты аналитически.

Для определения отметок точек, расположенных между разноименными горизонталями, применяют метод интерполяции.

Для определения высотной отметки точки, расположенной в пределах замкнутой горизонтали, используют метод экстраполяции.

Примеры вычисления отметок методами интерполяции и экстраполяции показаны на рис. 9 и 10 [1].

Результаты расчетов заносят в таблицу 5.

 

Таблица 5. Высотные отметки земли по оси дороги

 

Пикет, плюс	Отметка земли по оси дороги, м	Пикет, плюс	Отметка земли по оси дороги, м

 

Построение продольного профиля земли по оси дороги начинают с установления отметки условного горизонта. Значение условного горизонта выбирают таким образом, чтобы расстояние от сетки продольного профиля до линии показа земли было не менее 8 см. Если линия показа земли опускается менее чем на 8 см или поднимается вверх и приближается к верхней рамке ближе, чем на 4 - 6 см, то условный горизонт изменяют. При вычерчивании продольного профиля земли может возникнуть необходимость выбора условного горизонта несколько раз. В общем виде для первого приближения отметку условного горизонта вычисляют по формуле

 

УГ = Н_min – 40 = __________________= ________м,

где УГ - отметка условного горизонта, м;

Н_min - минимальная отметка земли по оси дороги на данном участке, м, в нашем случае она равна _________м..

 

Условный горизонт (УГ) для вычерчивания профиля земли по оси дороги совмещают с верхней линией сетки профиля. На миллиметровке вычерчивают шапку продольного профиля, ее размеры приведены на рис. 23 [1]. Величину условного горизонта, полученную по формуле, округляют до 5 м и записывают слева над сеткой профиля. Затем в заданном масштабе откладывают расстояния по горизонтали до пикетов и плюсовых точек и по вертикали откладывают высотные отметки этих точек. Для этого из отметок земли по оси дороги вычитают условный горизонт и полученное значение делят на масштаб по вертикали в метрах.

На основании ГОСТа 21.511-83 приняты следующие масштабы изображения продольного профиля автомобильных дорог:

по горизонтали 1: 5000;

по вертикали 1: 500;

грунты по вертикали 1: 50.

Нанесение проектной линии продольного профиля начинают с установления рекомендуемой рабочей отметки. Эта рекомендуемая рабочая отметка является высотой насыпи в начале трассы. Величину руководящей рабочей отметки устанавливают из двух условий:

из условий снегозаносимости;

из условий района строительства, грунтов земляного полотна и уровня залегания грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод.

В качестве руководящей рабочей отметки выбирают наибольшую из них.

По условию снегозаносимости рекомендуемую рабочую отметку устанавливают по формуле

 

Н_рук = Н_сн + = ___________________=_________м,

 

где Н_рук- руководящая рабочая отметка по условиям снегозаносимости;

Н_сн - толщина снегового покрова для данного района строительства (рис. 11 [1]); В нашем случае она равна Н_сн = _________м,

- минимальное возвышение бровки земляного полотна над уровнем снегового покрова.

Минимальное возвышение бровки земляного полотна над уровнем снегового покрова зависит от технической категории дороги, ширины земляного полотна и должно быть не менее:

для дорог I-й категории – 1,2 м;

то же II-й категории – 0,7 м;

–»– III-й категории – 0,6 м;

–»– IV-й категории – 0,5 м;

–»– V-й категории – 0,4 м.

По условиям района строительства, грунтам, из которых отсыпают земляное полотно, уровню залегания грунтовых или поверхностных вод рекомендуемую рабочую отметку устанавливают по формуле

 

H_рук = Н_а - = ________________________________________=________м_,

 

где H_рук – рекомендуемая руководящая рабочая отметка;

i_п – поперечный уклон покрытия (табл. 8 [1]); в нашем случае он равен i_п = _________,

В – ширина проезжей части, зависящая от категории дороги (табл. 6 [1]); в нашем случае она равна В = ________м,

i_об – поперечный уклон обочин, принимаемый на 10 - 30 промилле больше поперечного уклона проезжей части; в нашем случае он равен i_об = _______,

Н_а – минимальное возвышение поверхности дорожного покрытия над уровнем залегания грунтовых вод в зависимости от района строительства (рис. 12 [1]) и грунтов, из которых отсыпают земляное полотно (табл. 15 [1]).

1 – ширина обочины, принимаемая в зависимости от категории дороги по таблицам 6 [1].

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования являются:

соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых кривых и т. д.);

ограничение длин участков с предельными уклонами;

ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака;

обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс, прохождения проектной линии через контрольные точки;

обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней условий;

обеспечение уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.

К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля всегда отыскивают в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, которые включают:

допустимые продольные уклоны. Уклон ни в одной точке продольного профиля не должен превышать нормируемого СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 для данной категории дороги (табл. 6 [1]);

допустимую кривизну вертикальных кривых. Радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых ни в одной точке продольного профиля не должны быть меньше нормируемых СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 (табл. 6[1]).

руководящую рабочую отметку. При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из незаносимости снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (табл. 15 [1]);

фиксированные контрольные точки. Прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным особенностям, является обязательным;

ограничивающие точки и зоны. Прохождение проектной линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек и зон (обычно это минимальные отметки над трубами, на мостах и путепроводах);

контурные ограничения. Это ограничение высоты насыпей и глубины выемок при неудовлетворительных геологических, гидрогеологических, почвенно-грунтовых условиях и т.д.;

допустимые наибольшие длины участков с предельными уклонами продольного профиля. Допустимая длина таких участков нормируется СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 (табл. 16 [1]);

наименьшие длины кривых одного знака (шаг проектирования).

При проектировании автомобильной дороги в продольном профиле используют три метода нанесения проектной линии графоаналитический метод, аналитический метод, метод тангенсов. В нашем случае мы при нанесении проектной линии будем использовать метод тангенсов.