Проектирование продольного профиля. Одним из основных проектных документов является продольный профиль, который вычерчивается по строго установленной форме (рис

Одним из основных проектных документов является продольный профиль, который вычерчивается по строго установленной форме (рис. 5). Исходными данными для проектирования продольного профиля являются: отметки поверхности земли, грунтовой разрез, максимальный продольный уклон, минимальные радиусы вертикальных кривых, рекомендуемые рабочие отметки в насыпях и положение контрольных (фиксированных и строго фиксированных) точек.

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи устанавливается исходя из почвенно-грунтовых и гидрологических условий, а также из соображений снегонезаносимости отдельных участков дороги. Рекомендуемая высота насыпи в сухих местах должна быть не менее толщины дорожной одежды и требуемого возвышения низа дорожной одежды над поверхностью земли. Для сырых и мокрых участков рельефа рекомендуемые высоты насыпей назначаются в соответствии со СНиП [2] (табл. 7, прил.1).

К строго фиксированным контрольным точкам относятся: головки рельсов на железнодорожных переездах в одном уровне, оси пересекаемых в одном уровне автомобильных дорог и т.п. Фиксированными точками являются: бровки насыпей у искусственных сооружений (мостов и труб), настилы путепроводов на узлах пересечения с железными и автомобильными дорогами в разных уровнях.

На открытых местах, где возможны значительные снежные заносы, возвышение бровки земляного полотна необходимо принимать на 0, 6 - 0, 8 м над поверхностью снегового покрова, принимаемого с расчетной повторяемостью 5 %.

Составление продольного профиля участка проектируемой автомобильной дороги производится в следующей последовательности:

1. Вычерчивается нижняя часть документа – сетка; (размеры отдельных граф и общие размеры чертежа строго регламентированы).

2. Заполняют графу, где указывают пикеты, километры. Кривые и прямые участки, расстояния от начала и конца кривых до ближайших пикетов, длины прямых участков и азимуты или румбы. В этой же графе вычерчивают развернутый план трассы – наносят ситуацию местности в пределах полосы 100 м в обе стороны от оси дороги.

3. В графу «Отметки земли» записываются отметки земли по оси дороги на каждом пикете и плюсовой точке (в курсовом проекте абсолютные отметки определяют интерполяцией с топографической карты) (рис. 5). Плюсовыми точками могут быть места, где резко меняются уклон местности (изменяется расстояние между горизонталями на карте), границы болот, лесов, карьеров, оси пересекаемых дорог, линий связи и ЛЭП и т.п. Одновременно с отметками земли выписываются расстояния между ними.

4. По отметкам земли по оси дороги наносится линия поверхности земли – «черная линия», на ниже ее на 2 см и параллельно вычерчивается линия грунтового профиля. Под линией грунтового профиля указывается характеристика залегающих грунтов. Места расположения скважин и шурфов назначаются в соответствии с рельефом и данными задания. Глубокие скважины, которые не могут быть показаны в масштабе, разрываются, и цифрой указываются глубина залегания грунтов и глубина скважины. Шурфы устраиваются до глубины 2, 5 м.

5. Определяются места (пикетажное положение) искусственных сооружений – мостов, путепроводов, труб. В выполняемом проекте расчет отверстий не производится, а генеральные размеры назначаются по согласованию с руководителем курсового проекта.

При проектировании пересечений в разных уровнях для расположенных внизу автомобильной или железной дорог необходимо обеспечивать габарит от уровня проезжей части (головки рельса) 5, 0 и 6, 5 м соответственно.

7. Наиболее ответственной частью работы при проектировании продольного профиля является нанесение проектной линии и обеспечение водоотвода.

Приступая к проектированию продольного профиля, необходимо наметить основной принцип проложения проектной линии. В условиях равнинного рельефа проектную линию наиболее целесообразно назначать «по обертывающей» с возвышением бровки земляного полотна для отдельных участков на величину, рекомендуемую СНиП [2] в зависимости от климатических, грунтовых и гидрологических условий (см. табл. 7, прилож.1).

В условиях пересеченной местности или при наличии участков с большими уклонами (более допустимых по нормам для проектируемой дороги) проектирование следует вести по принципу «секущей». Следует стремится к такому проложению проектной линии, чтобы имели место выемки и насыпи с компенсирующимися, возможно малыми объемами работ.

Проектирование ведется в два этапа: вначале намечается на карте план дороги, а затем проектируется продольный профиль.

Наибольший эффект плавности достигается, когда середины круговых кривых в плане и вертикальных кривых в профиле совпадают, а длина горизонтальной кривой в плане несколько превышает длину вертикальной кривой в продольном профиле. Допустимы смещения вершин углов кривых в плане и профиле не более чем на ¼ длины наименьшей из кривых. Желательно, чтобы количество переломов в плане и профиле было по возможности одинаковым.

Нежелательны: а) возвышаются над прилегающими участками «горбатые» мосты и путепроводы, расположенные на выпуклых вертикальных кривых малого радиуса; б) горизонтальные мосты малой длины, расположенные между двумя вогнутыми вертикальными кривыми, так как они создают впечатление как бы плоской доски, вставленной в плавную криволинейную трассу.

Во всех случаях, когда по условиям местности представляется технически возможным и экономически целесообразным, в проектах следует принимать: продольные уклоны – не более 30 ‰, радиусы вертикальных выпуклых кривых – не менее 70000 м, радиусы вертикальных вогнутых кривых – не менее 8000 м, длины вертикальных выпуклых кривых – не менее 300 м, длины вертикальных вогнутых кривых не менее 100 м.

Проектная (красная) линия наносится одним из двух методов:

1. Первый метод проектирования заключается в нанесении проектной линии при помощи прозрачных шаблонов непосредственно по вертикальным кривым, сопрягающимся между собой или через прямые участки. Чтобы наилучшим образом запроектировать проектную линию, необходимо пользоваться набором шаблонов кривых разных радиусов. Накладывая шаблоны на «черную» линию (профиль поверхности земли), находят наиболее целесообразный радиус и по таблицам вычисляют проектные отметки. Шаблоны должны устанавливаться строго горизонтально (по соответствующей риске), уклоны в местах сопряжения смежных кривых должны совпадать, а в местах примыкания к прямолинейным участкам должны быть равными уклонам этих прямолинейных участков.

При нанесении проектной линии при помощи шаблонов отмечаются положения начала, вершины, конца кривой и указываются продольные уклоны в этих точках.

2. По второму методу проектная линия наносится в виде сопрягающихся прямых с последующим вписыванием (разбивкой) в переломы продольного профиля вертикальных выпуклых и вогнутых кривых.

Длина вертикальной кривой определяется по формуле

К = R(i₁ – i₂)

где i₁, i₂ – уклоны ломанных линий со знаком «+» для спусков и со знаком «-» для подъемов по ходу пикетажа;

R – радиус вертикальной кривой;

Тангенс вертикальной кривой:

Т = К/2.

Согласно СНиП [2] переломы проектной линии следует сопрягать кривыми, если алгебраическая разность уклонов 0, 5 % и более на дорогах I - II категорий, 1 % - на дорогах III категории и 2, 0 % и более – на дорогах IV и категорий V категорий.

Элементы вертикальной кривой определяют по следующим формулам:

где l – длина участка кривой, отсчитываемая от вершины кривой - точки, где i = 0, м;

R – радиус вертикальной кривой, м;

h – превышение точек кривой, м;

i – уклон, доли единицы.

Абсолютные отметки вычисляют по формуле

где Н_в – абсолютная отметка вершины кривой (точки, где i = 0).

После нанесения проектной линии определяются нулевые точки, т.е. места перехода выемки в насыпь и обратно. Расстояние от этих точек до ближайших рабочих отметок записываются над графой №1 сетки с точностью до 1, 0 м. Для участков с постоянным продольным уклоном дороги и местности положение нулевых точек определяется по формуле

где L – расстояние между пикетами (плюсовыми точками), м;

h_л, h_п – рабочие отметки смежных насыпи и выемки, м.

Для участков, расположенных на вертикальных кривых, положение нулевых точек определится по формуле

где а – отрезок по вертикали, проходящей через вершину кривой, между кривой и поверхностью земли, м;

b= - отрезок по оси x между вершиной кривой и поверхностью земли, м;

i - уклон поверхности земли на данном участке, доли единицы.