Проектирование продольного профиля улиц

В курсовой работе для построения вертикальной планировки пересечения основной и пересекаемой улиц принят метод «проектных горизонталей», который рассмотрен в п. 6. Этот метод позволяет без предварительной разработки продольного профиля при помощи плана изобразить рельеф улицы, перекрестка и т.п. Поскольку студенты не имеют опыта работы с ме-тодом «проектных горизонталей», в курсовой работе сначала необходимо построить продольный профиль проектируемых улиц и на его основе разработать проект вертикальной планировки.

Проектная линия при двускатном поперечном профиле проектируется по оси или по лоткам или кюветам проезжей час-ти, при односкатном – по внутренней кромке. Шаг проектирования (расстояние между переломами профиля) принимается не менее: 100 м – на скоростных дорогах, 50 м – на магистральных улицах, 20 – на местных улицах. Контрольными точками являются начало и конец проектируемых улиц, а также место их пересечения. При проектировании продольного профиля необходимо минимизировать объёмы земляных работ.

Технические нормативы для основной и пересекаемой улиц приведены в п. 3. При наличии в продольном профиле пе-реломов вертикальные кривые вписываются в них при алгебраической разности продольных уклонов, превышающих значе-ния [9, табл. 8]. Вертикальные кривые вписывают методом тангенсов [3] или методом Н.М. Антонова [5].

Если по условиям рельефа городской территории представляется технически возможным и экономически целесообраз-ным, то принимают следующие параметры вертикальных кривых:

– радиус выпуклых кривых – 20 000 м, длина – 300 м;

– радиус вогнутых кривых – 8000 м, длина – 100 м.

Минимальные и максимальные значения продольных уклонов в зависимости от типа дорожного покрытия и категории улиц и дорог приведены в [9, табл. 32, 33].

Для улучшения зрительной плавности улицы или дороги кривые в плане и продольном профиле рекомендуется совме-

щать. Начало кривой в плане следует располагать перед вершиной выпуклой вертикальной кривой на расстоянии не менее

указанного в [9, табл. 42]. Повороты влево назначают перед выпуклостью продольного профиля, а вправо – за ней. Радиус вертикальной кривой не должен превышать более чем в 6 раз радиус кривой в плане. Недопустимо размещение кривых в плане в промежутке между вертикальными кривыми.

Следует избегать сочетания элементов, создающих впечатление провалов (для водителя неясно дальнейшее направле-ние движения), такими местами являются:

– короткие вогнутые вертикальные кривые («впадины»);

– выпуклые вертикальные кривые малых радиусов на прямых участках;

– затяжные подъёмы, оканчивающиеся короткой выпуклой вертикальной кривой на прямой в плане.

Продольные профили основной и пересекаемой улиц вычерчиваются на миллиметровой бумаге или ватмане стандарт-ного формата. Рекомендуемые масштабы: по горизонтали – 1: 2000, по вертикали – 1: 200, грунтовый по вертикали – 1: 100, дополнительные масштабы, а также пример оформления продольного профиля (дороги на застроенной территории) приведены в ГОСТ [14, 15].

РАЗРАБОТКА ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ

Под вертикальной планировкой городской территории следует понимать планировочные земляные работы, связанные с приведением естественного рельефа к состоянию, удовлетворяющему требованиям городского строительства и благоустрой-ства, позволяющему придать застройке наибольшую архитектурную выразительность. Вертикальная планировка территории решается в увязке с горизонтальной планировкой с учётом местных природных условий. Естественный рельеф с крутизной от 0 до 3 ‰ и более 80 ‰ считается сложным, требующим больших затрат по вертикальной планировке (при уклоне до 3 ‰

– не обеспечивается естественных сток поверхностных вод, уклон более 80 ‰ – непригоден для движения транспорта без планировки).

Рационально разработанный проект вертикальной планировки территории должен обеспечивать баланс земляных работ (равенство объемов насыпей и выемок).

Основными задачами вертикальной планировки являются:

– обеспечение удобного и безопасного движения городского транспорта и пешеходов путём придания улицам и доро-гам города допустимых продольных и поперечных уклонов;

– организация стока поверхностных (атмосферных) вод с территорий застройки на улицы города, откуда он принима-ется сетью подземной ливневой канализации (городские улицы и дороги, как правило, проектируют ниже прилегающей тер-ритории).

При выполнении курсовой работы для разработки вертикальной планировки перекрёстка применяется метод «проект-ных горизонталей». Достоинством метода «проектных горизонталей» является совмещение решений в плане и продольном профиле, чем достигается хорошая наглядность. Сущность метода заключается в том, что на план с геодезической подосно-вой, где показаны все здания и сооружения, отметки их углов и входов, деревья и т.п., наносятся горизонтали, отображаю-щие проектируемый рельеф.

«Проектные горизонтали» – это линии, соединяющие между собой точки поверхности с одинаковыми проектными от-метками. Сечение рельефа горизонталями (шаг горизонталей) в зависимости от стадии проектирования и рельефа местности принимается 0, 1; 0, 2; 0, 5 и 1, 0 м. В проектах, составляемых в масштабе 1: 2000, вертикальную планировку разрабатывают с сечением рельефа 0, 5 – 1, 0 м, в масштабе 1: 500 – сечение рельефа проектными горизонталями – 0, 1; 0, 2 м, в проектах ре-конструкции улиц и дорог – 0, 1 м.

Пример вертикальной планировки участка проезжей части улицы приведён на рис. 2. На плане показаны переломные точки продольного профиля и их отметки дробью: в числителе – проектная отметка, в знаменателе – отметка существующе-го рельефа, разность между этими отметками называется рабочей отметкой (со знаком «+» – насыпь, со знаком «–» – выемка). Расстояния между переломными точками показывают дробью со стрелкой в направлении уклона: в числителе – значения уклона (‰), в знаменателе – расстояние (м).

Вертикальная планировка перекрёстка выполняется в следующей последовательности:

– вычерчивается план перекрестка основной и пересекаемой улиц с отступом в каждую сторону от перекрёстка по не-сколько пикетов (рекомендуемые масштабы: 1: 200, 1: 500);

– на план наносятся элементы улицы (проезжая часть, тротуары, газоны и т.д.) в соответствии с принятыми в п. 4 по-перечными профилями улиц. Задают сопряжения всех элементов улицы, схему и местоположение пешеходных переходов, выводят тротуары к переходам. Закругления проезжей части улиц и дорог по кромке тротуаров и разделительных полос при-нимаются в форме коробовых кривых или круговых кривых с двумя переходными. Минимальные радиусы закруглений сле-дует принимать на улицах не менее 12 м, а на транспортных площадях – не менее 15 м, в стеснённых условиях радиусы до-пускается уменьшать до 5 м и 8 м, соответственно;

Рис. 2. Вертикальная планировка участка проезжей части улицы методом «проектных горизонталей»

- разбивается пикетаж, выписываются значения точек поверхности земли по оси проезжей части на каждом пикете. Пе-ред нанесением проектных горизонталей на плане перекрестка улиц определяются контрольные точки: места переломов продольного профиля отметки входов в здания, отметки поверхности пересекаемых улиц и т.п. (проектные отметки кон-

трольных точек и переломов проектной линии берутся с продольных профилей проектируемых улиц). На плане по оси про-езжей части намечаются точки перелома продольного профиля, определяется расстояние между этими точками и задаются продольные уклоны (рис. 3).

Расстояние между проектными горизонталями в плане определяются по формуле

где h ₀ – шаг горизонталей (принимается 0, 1 или 0, 2 м), м; i _прод – проектный продольный уклон (минимальные значения укло-нов приведены в табл. 3.1), доли единиц.

Расстояние между точками с одинаковыми отметками по оси – а и лотку – с определяется по формуле

где b = B 2 – половина ширины проезжей части улицы, м; i _поп – поперечный уклон проезжей части (см. табл. 3.1), ‰; i _прод –

см. (6.1), ‰.

Если обозначить буквой «d» точку на оси проезжей части, через которую должна пройти горизонталь, соответствующая ей по высоте точка с лотка будет на расстоянии а (навстречу уклону).

Борт тротуара Линия застройки

Рис. 3. Схема построения проектных горизонталей

Все горизонтали на участках улиц с одинаковыми продольными и поперечными уклонами параллельны друг другу и находятся на одинаковом расстоянии. С изменением продольных уклонов изменяются расстояния между горизонталями, с изменением поперечных уклонов изменяются углы их наклона.

На элементах улиц (тротуарах, газонах, разделительных полосах и т.п.), которые возвышаются над проезжей частью, горизонтали смещаются по отношению к горизонталям на проезжей части. Так как поперечные уклоны на этих элементах по отношению к лотку проезжей части направлены в другую сторону по сравнению с поперечными уклонами проезжей части, то горизонтали на них и на проезжей части будут направлены в разные стороны. Величина взаимосмещения одноименных горизонталей на тротуарах (газонах) и на проезжей части будет определяться по формуле

где h _б – высота возвышения тротуара (газона) над проезжей частью, принимается равной высоте бордюрного камня (0, 15 –

0, 25 м); i _прод – см. (6.1), доли единиц.

Положение точки, принадлежащей проектной горизонтали лежащей на линии застройки, определяется расстоянием l ₂:

где b ₁ и i _{попер.тр} – ширина (м) и поперечный уклон тротуара (‰), соответственно (см. табл. 3.1); i _прод – см. (6.1), ‰. Разрабатывается сопряжение проектных горизонталей на пересечении проектируемых улиц по схемам, предложенным

на рис. 4. Каждая из схем предполагает свой способ организации рельефа перекрестка и зависит от рельефных условий на нём и типа перекрёстка (пересечение, примыкание, разветвление).

Наилучшие условия для водоотвода достигаются при расположении перекрёстков на холме или на водоразделе (рис. 4, а, б).Чтобы избежать поперечного лотка на пересечении гребень улицы более низкой категории должен быть смещён к лот-ку (рис. 4, б). При расположении перекрестка в тальвеге (рис. 4, в) поперечный лоток предусмотрен на второстепенной улице и транспорт, проходящий по главной улице, никаких неудобств испытывать не будет, так как на ней поперечный лоток от-сутствует. Мелкие поперечные лотки проектируют так, чтобы помехи для движения транспорта и пешеходов были незначи-тельными. Вода с верховых участков улицы перед пешеходными переходами перехватывается дождеприёмными колодцами закрытой водосточной сети.

а) б б) в)

гг) д) е)

Рис. 4. Примеры вертикальной планировки перекрёстков

в условиях различного рельефа:

а – на холме; б – на водоразделе; в – в тальвеге; г, е – на косогоре, д – в котловине

При расположении перекрёстка на косогорном участке (рис. 4, г) проезжую часть устраивают односкатной со смещени-ем гребня к второстепенной улице или с устройством на ней поперечного лотка.

Нежелательно расположение перекрёстка в котловине (рис. 4, д). В этом случае центр перекрёстка и его углы несколько возвышаются над прилегающими участками входящих улиц, где организуются пониженные места, вода из которых отводит-ся в дождеприёмные колодцы закрытой водосточной сети.

На рис. 4, е приведены примеры решения Т-образных перекрёстков, расположенных на косогоре.

Следует помнить, что продольные уклоны на площадях и перекрёстках в направлении пересекающихся улиц должны быть небольшие, оптимально – 10 – 20 ‰, максимально допустимый уклон – 30 ‰.

С

ул. Пражская

ул. Венская

Рис. 5. Пример организации рельефа перекрёстка

(размеры и отметки даны в метрах, уклоны – ‰)

При проектировании плана перекрёстка следует руководствоваться правилами оформления чертежей [14, 15]. Сплош-ной толстой основной линией на плане показывают: контуры кромок проезжей части, контуры проектируемых зданий и со-оружений, проектируемые инженерные сети, уклоноуказатели, проектные горизонтали, кратные 0, 5 м. Сплошной тонкой линией показывают: контуры поперечного профиля, горизонтали фактической поверхности земли и проектные горизонтали, не кратные 0, 5 м, контуры существующих зданий и сооружений, коммуникаций, дорог, строительную геодезическую и ко-ординатную сетки.

Пример организации рельефа (вертикальной планировки) перекрёстка приведён на рис. 5. Более подробно вопросы, свя-занные с проектированием вертикальной планировки городских улиц и перекрёстков, рассмотрены в [2, 6, 7].

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЁМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ НА ПЕРЕКРЁСТКЕ МЕТОДОМ «КАРТОГРАММ»

Объёмы земляных работ при вертикальной планировке, выполненной методом «проектных горизонталей», определяют-ся расчётом (метод «картограмм», рис. 6). Суть метода заключается в том, что на плане перекрёстка (без горизонталей) стро-ится картограмма земляных работ, которая представляет собой сетку фигур (прямоугольников и квадратов) с вычисленными внутри каждой фигуры объёмами работ по снятию или подсыпке грунта. Сетка прямоугольников и квадратов размещается параллельно оси улицы с шагом вдоль улицы, равным одному пикету. При сложном рельефе и небольших территориях шаг сетки может быть сокращен до 10 – 20 м. Длина стороны фигуры, перпендикулярная оси улицы, принимается равной разме-рам элементов поперечного профиля (проезжей части, тротуара, газона и т.п.), отличающихся поперечными уклонами или разделённые бортовым камнем.

На участках улицы с планировочными элементами изменяющейся ширины сетка для построения картограммы может состоять из фигур любых конфигураций – трапеций, треугольников, многоугольников и т.д. Желательно, чтобы в пределах одной фигуры поверхность планировочного элемента улицы была близка к плоскости, что обеспечит высокую точность под-счёта объёмов земляных работ.

Для каждой из фигур сетки вычисляется объём насыпи и выемки. В углах фигуры выписываются красные (сверху), чёрные (снизу) и рабочие отметки, проектная и рабочая (рис. 6). Если рабочие отметки по одной стороне фигуры имеют раз-ные знаки, то на этой стороне находится точка с рабочей отметкой, равной нулю (точка нулевых работ). Линия, проведённая

через точки нулевых работ, показывает границу между выемкой и насыпью и называется линией нулевых работ (рис. 6). Рас-стояние до точек нулевых работ определяется по формуле

Рис. 6. Пример картограммы земляных работ участка улицы

где H ₁ – рабочая отметка со знаком «+» (насыпь), м; H ₂ – рабочая отметка со знаком «-» (выемка), м; L – расстояние между точками с разноимёнными отметками, м.

Для вычисления объёмов земляных работ используются фигуры, представленные на рис. 7.

Если рабочие отметки всех четырёх углов фигуры имеют одинаковые знаки (вся площадь фигуры находится в насыпи или выемке), то объёмы земляных работ вычисляется как для призмы по формуле (рис. 7, а)

где H – рабочие отметки по углам фигуры (квадрата или прямоугольника), м; F – её площадь, м².

Рис. 7. Основные фигуры для вычисления объёмов земляных работ

При сечении нулевой линией противоположных сторон фигуры (квадрата или прямоугольника) объём земляных работ вычисляется по формуле (рис. 7, б)

где H – то же, что и в (7.2); F ₁ – площадь части фигуры, ограниченная нулевой линией, м².

При сечении нулевой линией соседних сторон фигуры (квадрата или прямоугольника) объём земляных работ определяется по формуле (рис. 7, в)

где H – то же, что и в (7.2); F ₂ – площадь треугольника, отсечённого нулевой линией, м². Объём второй фигуры в данном квадрате или прямоугольнике (рис. 7, г) будет:

где H – то же, что и в (7.2); F ₃ – площадь фигуры, отсечённой нулевой линией, расположенной напротив треугольника. Подсчитанные объёмы земляных работ наносятся на картограмму (см. рис. 6), где на каждой фигуре записывается в

числителе её порядковый номер, в знаменателе – вычисленный объём земляных работ. Составляется ведомость (табл. 7.1) и вычисляются суммарные объёмы земляных работ.

7.1. Ведомость объёмов земляных работ

…

n

∑ ∑

8. НАЗНАЧЕНИЕ И РАСЧЁТ КОНСТРУКЦИИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

В курсовой работе необходимо сконструировать и рассчитать один тип дорожной одежды жесткого типа.

Конструкция дорожной одежды (тип дорожной одежды, минимальная толщина слоев, виды материалов) принимается на основании категории дороги, дорожно-климатической зоны района проектирования, грунта рабочего слоя земляного по-лотна, типа местности по характеру и степени увлажнения, в соответствии с требованиями [2, 16, 17] и величины приведён-ной интенсивности воздействия нагрузки N _р (8.1). Тип покрытия дорожной одежды приведён в задании к курсовой работе.

При расчёте дорожной одежды в качестве расчётного типа используется наиболее тяжёлый автомобиль из систематиче-ски обращающихся по дороге, доля которых составляет не менее 10 %.

Определяются характеристики, отражающие интенсивность воздействия на дорожную одежду подвижной нагрузки:

– величина N _р – приведённое к расчётной нагрузке среднесуточное (на конец срока службы) число проездов всех ко-лёс, расположенных по одному борту расчётного автомобиля, в пределах одной полосы проезжей части (приведённая интен-сивность воздействия нагрузки), согласно [17] определяется по формуле

где f _пол – коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяется для первой полосы движения от обочины [17, табл. 3.2]; n – общее число различных марок транспортных средств в составе транспорт-ного потока (за исключением легковых автомобилей); N_m – число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m -й марки (за исключением легковых автомобилей), приведена в задании к курсовой работе; S_{m сум} – суммарный ко-эффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m - й марки к расчётной нагрузке определя-ется по [17, прил. 2 с учётом [9], прил. 3]. Допускается принимать значения S_{m сум} по данным [17, табл. П.2.3] в зависимости от группы расчётной нагрузки «А».

– величина ∑ N _р – суммарное расчётное число приложения приведённой расчётной нагрузки к расчётной точке на по-верхности конструкции за срок службы

где N _р – см. (8.1); K _с – коэффициент суммирования (см. [17, табл. П.6.2]) принимается в зависимости от q – показателя изме-нения интенсивности движения по годам (1, 01 – 1, 10) и Т _сл – расчётного срока службы (15 – 25 лет); Т _рдг – расчётное число расчётных дней в году, соответствующих определённому состоянию деформируемости конструкции (см. [17, табл. П.6.1]); K_n –коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого(см. [17, табл.3.3]).

В процессе расчёта дорожной одежды необходимо проверить принятые толщины покрытия и основания, выполнить расчёты по условию сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна, на морозоустойчивость и дренирующую способность и т.д. Вид расчёта зависит от принятой конструкции дорожной одежды, примеры расчёта приведены в [17, прил. 7, 8].

Принятая на основании расчёта конструкция дорожной одежды вычерчивается на поперечном профиле земляного по-лотна на миллиметровой бумаге или ватмане листа стандартного формата с рамкой и боковым штампом. Пример оформле-ния чертежа конструкции дорожной одежды приведён в [16], используемые масштабы и условные обозначения – в [14, 15].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература

1. Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог / В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. – М.: Транспорт, 1987. – Ч. 2. – 415 с.

2. Дубровин, Е.Н. Изыскания и проектирование городских дорог / Е.Н. Дубровин, Ю.С. Ланцберг. – М.: Транспорт, 1981. – 471 с.

3. Проектирование участка автомобильной дороги: метод. указ. / сост.: К.А. Андрианов, А.Г. Воронков. – Тамбов: Изд-во Тамб.

гос. техн. ун-та, 2007. – 32 с.

4. Митин, Н.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах / Н.А. Митин. – М.: Недра, 1978. – 469 с.

5. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах (описание и таблицы) / Н.М. Антонов, Н.А. Боро-виков, Н.Н. Бычков, Ю.Н. Фриц. – М.: Транспорт, 1968. – 200 с.

6. Страментов, А.Е. Инженерные вопросы планировки городов / А.Е. Страментов. – М.: Гос. изд-во литературы по строительству и архитектуре, 1955. – 363 с.

7. Меркулов, Е.А. Проектирование дорог и сетей пассажирского транспорта в городах (примеры) / Е.А. Меркулов и др. – М.: Изд-во литературы по строительству, 1970. – 415 с.