Правило оформление проекта автомобильной дороги

Правило оформление проекта автомобильной дороги

ГОСТ Р 21.1701-97

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Система проектной документации для строительства

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОЧЕЙ ДОКУМЕНТАЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

System of building design documents.

Rules of executing of working documentation for motor-ways

Дата введения 1997-06-01

1 РАЗРАБОТАН Государственным предприятием — Центром методологии, нормирования и стандартизации в строительстве (ГП ЦНС) совместно с институтами — ГПИ «Союздорпроект» и АО «Промтрансниипроект»

ВНЕСЕН Департаментом развития научно-технической политики и проектно-изыскательских работ Минстроя России

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Минстроя России от 23 января 1997 г. N 18-2

3 ВВЕДЕН на территории Российской Федерации с 1 июня 1997 г.

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает состав и правила оформления рабочей документации на строительство новых и реконструируемых автомобильных дорог различного назначения.

Стандарт содержит правила, учитывающие выполнение чертежей с применением средств автоматизации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.302-68 ЕСКД. Масштабы

ГОСТ 2.303-68 ЕСКД. Линии

ГОСТ 21.101-93 СПДС. Основные требования к рабочей документации

ГОСТ 21.110-95 СПДС. Правила выполнения спецификации оборудования, изделий и материалов

ГОСТ 21.114-95 СПДС. Правила выполнения эскизных чертежей общих видов нетиповых изделий

ГОСТ 21.204-93 СПДС. Условные графические обозначения и изображения элементов генеральных планов и сооружений транспорта

ГОСТ 21.302-96 СПДС. Условные графические обозначения в документации по инженерно-геологическим изысканиям

ГОСТ 21.508-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации генеральных планов предприятий, сооружений и жилищно-гражданских объектов

ГОСТ 21.604-82 СПДС. Водоснабжение и канализация. Наружные сети. Рабочие чертежи

ГОСТ Р 21.1207-97 СПДС. Условные графические обозначения на чертежах автомобильных дорог

ГОСТ 10807-78 Знаки дорожные. Общие технические условия

ГОСТ 13508-74 Разметка дорожная

ГОСТ 23457-86 Технические средства организации дорожного движения. Правила применения.

3 Общие положения

3.1 Рабочую документацию автомобильных дорог выполняют в соответствии с требованиями настоящего стандарта и других

заимосвязанных стандартов Системы проектной документации для строительства (СПДС).

3.2 состав рабочей документации автомобильных дорог включают:

— рабочие чертежи, предназначенные для производства строительных и монтажных работ (основной комплект рабочих чертежей марки АД);

— эскизные чертежи общих видов нетиповых изделий и устройств*;

— спецификацию оборудования, изделий и материалов.

3.3 В состав основного комплекта рабочих чертежей марки АД в общем случае включают:

— общие данные по рабочим чертежам;

— план автомобильной дороги;

— план организации рельефа;

— план земляных масс*;

— продольный профиль автомобильной дороги;

— продольные профили водоотводных и нагорных канав;

— поперечные профили автомобильной дороги;

— схему расположения технических средств организации дорожного движения;

— план благоустройства дороги*.

* Выполняют при необходимости.

3.4 Планы организации рельефа и земляных масс выполняют для автомобильных дорог на застроенной территории*.

* К автомобильным дорогам на застроенной территории здесь и далее относят автомобильные дороги, расположенные на территории городских и сельских поселений, промышленных и агропромышленных предприятий, электростанций, портов, складских баз и на других застроенных территориях.

План земляных масс разрабатывают для участков дорог, на которых не предусмотрено выполнение поперечных профилей земляного полотна.

Для участков автомобильных дорог, план организации рельефа которых не выполняют, разрабатывают, как правило, продольные и поперечные профили земляного полотна этих участков.

Планы организации рельефа, земляных масс и благоустройства автомобильных дорог выполняют по ГОСТ 21.508.

3.5 Условные графические изображения и обозначения, применяемые на чертежах автомобильных дорог, принимают в соответствии с ГОСТ Р 21.1207 и ГОСТ 21.204.

3.6 Условные графические обозначения грунтов, особенностей их залегания, консистенции и степени влажности, используемые на продольных и поперечных профилях автомобильных дорог, принимают по ГОСТ 21.302.

3.7 План и продольный профиль автомобильной дороги, разрабатываемые с применением средств автоматизации, выполняют на совмещенном чертеже и располагают по участкам на одном листе. В этом случае участки плана и профиля должны совпадать.

3.8 Расстояния от пикетов до элементов плана и продольного профиля (например, до указателей километров, уклоноуказателей) наносят с одной стороны линии ординат. При совпадении линии ординат с пикетом привязку до указанных элементов на линии ординат не указывают.

3.9 Система координат и высотных отметок, принимаемая в рабочих чертежах автомобильных дорог на застроенной территории, должна соответствовать системе координат и высотных отметок, принятой на разбивочном плане в рабочих чертежах генерального плана предприятия или жилищно-гражданского объекта.

3.10 Чертежи выполняют в масштабах по ГОСТ 2.302 с учетом сложности и насыщенности их информацией.

Масштабы изображений приведены в таблице 1.

3.11 Масштаб изображения указывают в основной надписи после наименования изображения.

Если на листе помещено несколько изображений, выполненных в разных масштабах, то масштабы указывают на поле чертежа под наименованием каждого изображения.

Масштабы изображения продольного профиля указывают над боковиком таблицы.

www.vashdom.ru

ПРОЕКТ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Транскрипт

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Томский государственный архитектурно-строительный университет» А.А. БУРЛУЦКИЙ, Г.В. ПУШКАРЕВА ПРОЕКТ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ Учебное пособие Томск Издательство ТГАСУ 2015

2 УДК (075.8) ББК (Я7) Б 915 Бурлуцкий, А.А. Проект автомобильной дороги [Текст] : учебное пособие / А.А. Бурлуцкий, Г.В. Пушкарева. Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, с. ISBN Учебное пособие содержит основные теоретические положения и методику выполнения курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование автомобильных дорог». Учебное пособие предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения по направлениям «Строительство» (профиль подготовки «Автомобильные дороги») и «Строительство уникальных зданий и сооружений» (специализация «Строительство автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений») для курсового и дипломного проектирования. УДК (075.8) ББК (Я7) Рецензенты Н.Н. Сидоренко, к.т.н., доцент кафедры «Автомобильные дороги» ТГАСУ; А.Ю. Могилевчиков, главный специалист отдела изысканий и проектирования дорог ОАО «Томгипротранс». ISBN Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2015 А.А. Бурлуцкий, Г.В. Пушкарева, 2015

3 СОДЕРЖАНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ 5 ВВЕДЕНИЕ СОСТАВ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВА- НИЯ ДОРОГИ РАСЧЁТ И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕ- СКИХ НОРМАТИВОВ Установление класса и категории дороги Определение минимальных радиусов кривых в плане Определение расстояний видимости Определение предельных продольных уклонов Определение пропускной способности и числа полос движения дороги Определение ширины проезжей части и ширины земляного полотна автомобильной дороги Определение радиусов вертикальных кривых ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В ПЛАНЕ Правила трассирования Принципы трассирования Последовательность проектирование плана трассы ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ Определение отметок поверхности земли Определение руководящих и контрольных рабочих отметок насыпи Проектирование продольного профиля в разных условиях рельефа Вписывание вертикальных кривых Последовательность вписывания вертикальных кривых графоаналитическим методом. 55 3

4 5.6. Последовательность оформления продольного профиля ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ВОДООТ- ВОДА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. 68 Приложение 1. Пример оформления дорожноклиматического графика и роз ветров.. 70 Приложение 2. Динамические характеристики грузовых автомобилей 72 Приложение 3. Основные элементы горизонтальных кривых при R = 1 м Приложение 4. Ведомость углов поворота, прямых, круговых и переходных кривых 77 Приложение 5. Элементы вертикальных кривых (таблицы Антонова) 78 Приложение 6. Пример оформления продольного профиля.. 82 Приложение 7. Пример оформления боковика продольного профиля 83 4

5 ПРЕДИСЛОВИЕ Учебное пособие предназначено для выполнения курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» часть I «Основы проектирования», которая относится к специальным дисциплинам и изучается студентами дорожно-строительного факультета ТГАСУ по направлениям «Строительство» (профиль подготовки «Автомобильные дороги») и «Строительство уникальных зданий и сооружений» (специализация «Строительство автомагистралей, аэродромов и специальных сооружений») и дипломного проектирования. Содержание курса базируется на знаниях, полученных студентами при изучении дисциплины «Сопротивление материалов», «Инженерно-геодезические изыскания», «Инженерно-геологические изыскания», «Дорожно-строительные материалы», «Основы грунтоведения» и др. Целью учебного пособия является систематизация работы студентов при выполнении курсового проекта в соответствии с рабочей программой по курсу «Основы проектирования автомобильных дорог». Пособие состоит из кратких теоретических положений по расчету геометрических параметров автомобильной дороги и практических рекомендаций по проложению трассы дороги на местности, назначению проектной линии на продольном профиле и обеспечению водоотвода. Даны методические указания по составу и оформлению проекта и приложения со справочными данными. Выполнение курсового проекта позволит сформировать у будущих бакалавров и специалистов следующие компетенции: ПК-6 — способность осуществлять информационный поиск по отдельным агрегатам и системам объектов исследования; ПК-9 способность применять нормативную базу и принципы изысканий и проектирования автомобильных дорог; ПК-11 способность разрабатывать проектную и рабочую документацию, оформлять законченные проектные работы, контролировать соответствие решений требованиям современной нормативной базы. 5

6 ВВЕДЕНИЕ Автомобильная дорога сложное капиталоемкое комплексное инженерное сооружение, предназначенное для движения автомобилей. Правильно спроектированная дорога обеспечивает безопасное движение с расчетными скоростями, высоким уровнем удобства движения транспортных потоков, надежность и долговечность земляного полотна, дорожных одежд и искусственных сооружений. В процессе проектирования должны быть учтены все особенности работы автомобильной дороги в течение каждого годового цикла. Для этого необходимо знать законы движения автомобилей по дорогам и об их влиянии на методы определения геометрических параметров и размеров элементов автомобильных дорог. Чтобы поездки по дорогам и труд водителей были легки и приятны, проектировщики должны владеть методами выбора направления трассы автомобильной дороги на местности и методами проектирования их плана и продольного профиля. Для ограждения земляного полотна и дорожных одежд от разрушительного действия поверхностных вод предусматривается проектирование системы дорожного водоотвода, которая представлена большим числом водоотводных сооружений, выбор которых определяется в процессе проектирования плана и продольного профиля автомобильной дороги. В учебном пособии рассматриваются вопросы проектирования автомобильной дороги, начиная от назначения плана и технической категории, расчета геометрических параметров, трассирования и проектирования продольного профиля и заканчивая решениями поверхностного водоотвода. Выполнение курсового проекта является первым этапом практического обучения студентов и необходимо для закрепления учебного теоретического материала по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог», которая входит в общий курс «Изыскания и проектирование автомобильных дорог». 6

7 1. СОСТАВ И ОФОРМЛЕНИЕ ПРОЕКТА Курсовой проект должен содержать следующие материалы: 1) задание на выполнение курсового проекта; 2) пояснительную записку с описанием климатических, грунтово-гидрогеологических условий и рельефа местности, выбором технических нормативов на элементы трассы, подтверждаемые соответствующими расчётами, и обоснованиями принимаемых решений; 3) графический материал, содержащий топографическую карту местности с вариантами трассы, продольный и поперечные профили автомобильной дороги по выбранному варианту трассы, схему отгона виража и уширения на кривых, расчёт неправильного пикета. Пояснительная записка должна быть написана на одной стороне листов формата А4 и по содержанию соответствовать последовательности изложения, приведённой в задании на проектирование к курсовому проекту. Весь графический материал вычерчивается в два цвета на миллиметровой бумаге (продольный профиль) и ватмане формата А1. При оформлении материалов курсового проекта необходимо учитывать требования [13, 15]. 7

8 2. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГИ В этом разделе необходимо дать краткое описание географического положения и природных условий района проектирования дороги (район проектирования назначается каждому студенту руководителем в задании к курсовому проекту). Климат. Приводится общая характеристика климата, максимальная и минимальная температуры воздуха, глубина промерзания грунтов, скорости и повторяемость ветров для летнезимнего периодов, количество летних осадков, глубина снегового покрова, указывается дорожно-климатическая зона. По данным климатических характеристик строится климатический график и розы повторяемости ветров для января и июля (прил. 1). Характеристику природных условий можно найти в [4, 14]. Рельеф местности. Даётся характеристика общих сведений о рельефе местности. Рельеф определяет условия проложения трассы, обусловливает величину продольных уклонов, необходимость развития линии по склонам, извилистость трассы. В зависимости от рельефа определяется тип местности по характеру и степени увлажнения, определяющий конструкцию земляного полотна. При проектировании дорог необходимо отнесение того или иного рельефа к определённому типу, чтобы руководствоваться соответствующими нормативами СП [12], при этом различают три типа рельефа: 1) Равнинный, характеризуемый ровными пространствами, долинами рек с пологими склонами и широкими водоразделами, с наибольшими уклонами поверхности 1:15 и небольшими колебаниями отметок (на 1 км менее 30 м). 2) Пересечённый, характеризуемый холмистой местностью, прорезанной низинами и водоразделами, глубокими бал- 8

9 ками и оврагами с максимальными уклонами поверхности 1:5 при общей разнице высот точек не выше 200 м. 3) Горный рельеф, характеризуемый разветвлённой сетью глубоких долин, горных хребтов и отдельных гор. Преодоление крутых склонов и перевалов связано с развитием трассы. Тип рельефа местности проектирования автомобильной дороги определяется по топографической карте. Грунтово-геологические и гидрологические условия. Даётся описание грунтово-геологических условий (типы грунтов, наличие оползней, устойчивости склонов). Гидрологические условия определяют количество и величину водопропускных сооружений, влияют на формы и размеры земляного полотна (заболоченные участки и участки с необеспеченным поверхностным стоком, высота стояния грунтовых вод). Растительность. Следует указать наличие лесов, парков, земель, занятых ценными угодьями. Даётся оценка их влияния на обеспечение видимости, снегозащитной роли и охраны окружающей среды. Экономическая характеристика района проектирования дороги включает оценку состояния развития народного хозяйства, перспективу образования новых объектов экономики, состояние и развитие транспортной сети в районе проектирования дороги. Дорожно-строительные материалы. Приводятся данные о наличии местных каменных материалов и отходов промышленности, которые можно использовать в различных конструктивных слоях дорожных одежд и других инженерных сооружениях. Заключение. По анализу природно-климатических условий района проектирования даётся заключение о принятии решений по вариантному проектированию трассы автомобильной дороги и соблюдению рекомендаций СП [12] по назначению высоты насыпей в местах с необеспеченным поверхностным стоком. 9

10 3. РАСЧЁТ И ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ Технические нормативы на проектирование элементов плана, продольного и поперечного профилей назначаются по расчётной скорости, принимаемой для дороги данной категории в зависимости от рельефа местности. Однако на участках автомобильных дорог на подходах к городам, при пересечении дорогами территорий, занятых особо ценными сельскохозяйственными культурами и садами, допускается принимать значения расчётных скоростей, установленные для трудных участков пересечённой местности. Отдельные величины технических нормативов следует обосновать расчётами. Расчёты технических нормативов выполняют для основной расчётной скорости и для трудных участков пересечённой местности для данной категории дороги. Во всех случаях, когда по условиям местности представляется возможным и это не вызывает существенного увеличения стоимости работ, рекомендуется в качестве основных параметров принимать для автомобильных дорог обычного типа [12]: 1) продольные уклоны не более 30 0 /00 2) расстояние видимости для остановки автомобиля не менее 450 м; 3) радиусы кривых в плане не менее 1000 м; 4) радиусы кривых в продольном профиле: выпуклых не менее м; вогнутых не менее 3000 м; 5) длины кривых в продольном профиле: выпуклых не менее 300 м; вогнутых не менее 100 м; 6) длина кривых в плане 300 м. 10

11 3.1. Установление класса и категории дороги Техническая категория дороги устанавливается по [10, 12, табл. 4.1] на основе данных об интенсивности и составе движения, приведённых в задании на выполнение курсового проекта. Используя данные о составе потока и коэффициенты приведения различных транспортных средств по [12, табл. 4.2], рассчитывается приведённая интенсивность движения по формуле: N = N K + N K + N K, (3.1) где N 1, N 2 N n пр заданная перспективная интенсивность движения отдельных типов автомобилей, авт/сут;. коэффициенты приведения отдельных типов автомобилей к легковому [12]. По значению [4, 12] устанавливается класс и категория проектируемой автомобильной дороги. N пр n n K 1 K 2 K n 3.2. Определение минимальных радиусов кривых в плане Минимальный радиус кривых в плане определяется по формуле: 2 Vр Rmin =, (3.2) 127 iпоп где V р расчётная скорость движения автомобиля км/ч; коэффициент поперечной силы; i поп поперечный уклон проезжей части, доли единиц. При определении радиусов кривых в плане считается, что автомобиль движется по слегка увлажненному чистому покрытию и в этом случае = 2, где 2 коэффициент поперечного сцепления. 11

12 Радиус кривой в плане без виража определяется для движения автомобиля по наружной относительно центра кривой полосе движения по формуле (3.2) со знаком минус в знаменателе. Радиус кривой в плане с виражём определяется по формуле: 2 V Rmin =, (3.3) 127 iв где = и i в принимаются по [12] в зависимости от категории дороги, дорожно-климатической зоны, типа покрытия дорожной одежды и радиуса кривой в плане. По условию видимости в ночное время минимальный радиус кривой определяется по формуле: 30S Rmin =, (3.4) где S расстояние видимости поверхности дороги для заданной расчётной скорости движения, м; угол рассеивания пучка фар, градусы ( =2 о ). 2 =0,15 0,20; i поп 3.3. Определение расстояний видимости Расчётное расстояние видимости на проектируемой дороге определяется, исходя из трёх «схем видимости». Схема 1. Остановка автомобиля перед препятствием (расстояние видимости поверхности дороги). Расчёт выполняется для горизонтального участка дороги: 2 Vр КэVр Sдор = l o, (3.5) 3, где V р расчётная скорость движения, км/ч; К э коэффициент, учитывающий эффективность тормозов, (1,3 для легковых автомобилей; 1,85 для грузовых автомобилей, автобусов, автопоездов); 1 коэффициент продольного сцепления при торможе- 12

13 1 =0,5); нии на чистых покрытиях ( зазор безопасности ( =5 10 м). Схема 2. Торможение двух автомобилей, двигающихся навстречу друг другу. Расчёт ведётся из предположения, что скорости автомобилей одинаковы, участок дороги горизонтальный, коэффициенты, учитывающие эффективность действия тормозов, одинаковы и равны сумме тормозных путей автомобилей, двигающихся навстречу друг другу, двух расстояний, которые пройдут автомобили за время реакции водителей, и зазора безопасности между остановившимися автомобилями: 2 Vр КэVр Sвст = l o. (3.6) 1, Схема 3. Обгон легковым автомобилем грузового при наличии встречного движения. Расчёт ведётся из предположения, что легковой автомобиль, двигающийся со скоростью l o К э =1,3. Расстояние видимости будет равно V 1 = l o V р обгоняет грузовой автомобиль, двигающийся со скоростью V 2 с выездом на полосу встречного движения. При этом принимается, что участок дороги горизонтальный. V1 K ‘ V1 Sобг = lo 2la 3,6 2g, (3.7) 1 V1 V2 где и V 2 скорости легкового и грузового автомобилей, средняя длина автомобиля (5 7) м. Для дорог, проходящих по застроенным территориям и особенно в городских условиях, а также на пересечениях в одном уровне с автомобильными и железными дорогами, для безопасного движения требуется обеспечение достаточной боковой видимости придорожной полосы. Минимальное необходимое расстояние боковой видимости: V S n бок = Sдор, (3.8) V V 1 1 l а 13

14 где V n скорость движения пешехода или транспортного средства на пересекаемой дороге, км/ч; расчётная скорость автомобиля, км/ч. Для бегущего человека =10 км/ч; расчётное расстояние видимости поверхности дороги, определяемое по формуле (3.5). Согласно [12] там, где по местным условиям возможно появление людей или животных, следует обеспечить боковую видимость: для дорог I III категорий, шириной 25 м, а для остальных дорог 15 м от бровки земляного полотна. V 1 V n S дор 3.4. Определение предельных продольных уклонов Предельные продольные уклоны, преодолеваемые автомобилями, определяются графоаналитическим методом по динамическому фактору автомобиля Д, выражающему удельную силу тяги автомобиля, которая может расходоваться на преодоление дорожных сопротивлений. Расчёт продольного уклона ведётся для равномерного движения автомобиля с постоянной скоростью, в этом случае динамический фактор определится как: Д f i, (3.9) где ƒ коэффициент сопротивления качению, который при скоростях движения меньше или равных 50 км/ч принимается постоянным, равным ƒ=0,02 для капитальных типов покрытий, а при скоростях выше 50 км/ч определяется по формуле: f f 0,01V 50, (3.10) 0 1 p где V p расчётная скорость автомобиля, км/ч; f 0 коэффициент сопротивления качению при Vp 50 км/ч; дороги. Предельный продольный уклон: imax Д f. (3.11) i продольный уклон 14

15 Значения динамического фактора Д для легковых и грузовых автомобилей находят по графикам динамических характеристик (прил. 2), [6] в зависимости от марки и расчётной скорости. Полученные значения предельных продольных уклонов проверяются по условиям сцепления. Динамический фактор по условиям сцепления рассчитывается при неблагоприятном для движения автомобилей мокром и грязном состоянии покрытия по формуле: Gсц Pw Д сц, (3.12) G G где коэффициент продольного сцепления автомобильной шины с поверхностью дорожного покрытия ( =0,18 0,20); часть веса, приходящаяся на ведущую ось автомобиля, Н; G сц G Д сц полный вес автомобиля, Н [6]; — сопротивление воздуха, определяется по формуле: 2 KFV p Pw, (3.13) 13 где расчётная скорость автомобиля км/ч; F лобовая площадь автомобиля, м 2, определяется приближённо по формуле F 0, 9BH для грузовых автомобилей, F 0, 8BH для легковых автомобилей ( B и H ширина и высота автомобиля; K коэффициент обтекаемости автомобиля, кг/м 3 (0,15 0,34) для легковых автомобилей, (0.55 0,60) для грузовых. Значения F и можно определить по [6, табл. 1.4]. Продольный уклон, который может преодолеть автомобиль без пробуксовывания: i max Д f. (3.14) K V p P w сц 15

16 3.5. Определение пропускной способности и числа полос движения дороги Пропускная способность дороги это максимальное количество транспортных единиц, которое может пропустить дорога через данное её сечение в единицу времени (в час или сутки). Пропускная способность величина переменная во времени и зависит от большого числа факторов: скорости и состава транспортного потока, организации движения, погодных условий, ширины полосы движения и их числа, параметров плана и продольного профиля, наличия разного рода препятствий. Для определения максимальной теоретической пропускной способности дороги можно воспользоваться упрощённой динамической задачей теории транспортных потоков. В этом случае пропускная способность одной полосы движения определится: P 1000V, (3.15) L где L динамический габарит автомобиля (наименьшее расстояние между движущимися автомобилями), м: 2 V КэV L lo la, (3.16) 1, i где средняя длина автомобиля, м; 1 коэффициент продольного сцепления. Анализ уравнения (3.15) показывает, что максимальная пропускная способность одной полосы движения составляет авт./ч. Поскольку скорость движения неодинакова на различных участках дороги, различна и их пропускная способность. Участок автомобильной дороги с наименьшей пропускной способностью определяет пропускную способность всего перегона. Поэтому максимально возможная практическая пропускная способность одной полосы движения составит от 1200 до 800 авт./ч в зависимости от категории автомобильной дороги и рельефа местности. Эти значения могут использоваться лишь при определении l a 16

17 числа полос движения и общей ширины проезжей части, поскольку пропускная способность каждого участка дороги зависит от скорости движения транспортного потока. Количество полос движения определяется по формуле: t Nt n PZ, (3.17) t коэффици- где N перспективная интенсивность движения, приведённая к легковому автомобилю по формуле (3.1), авт/сут; ент приведения суточной интенсивности движения к часовой, =0,1; P пропускная способность одной полосы движения для проектируемой категории дороги, в зависимости от рельефа местности; Z расчётный коэффициент загрузки дороги движением, зависящий от уровня удобства движения ( Z = 0,3 0,5). Обычно по расчёту число полос движения оказывается меньше, чем требуется по нормам. Для дорог II, III и IV категорий следует принимать две полосы движения Определение ширины проезжей части и ширины земляного полотна автомобильной дороги Ширина полосы движения складывается из ширины кузова автомобиля, расстояния от кузова до осевой линии и от колеса до кромки проезжей части. Эти расстояния зависят также от индивидуальных особенностей водителей, и их значения могут быть установлены только на основе большого числа наблюдений. В курсовом проекте ширина полосы движения определяется по методу С.М. Замахаева. Для двухполосной дороги с двусторонним движением ширина одной полосы определяется по формуле: П 0,5( а К) x y, (3.18) где а ширина кузова автомобиля, м; К ширина колеи автомобиля, м; x расстояние от кузова до оси проезжей части, м; y 17

18 ширина предохранительной полосы расстояние до кромки проезжей части, м. Для двухполосной дороги величина: x y 0,5 0, 05V, (3.19) где V расчётная скорость автомобиля, км/ч. Ширина полосы движения проезжей части определится: П 0,5( а К) 1 0, 01V. (3.20) Для четырёхполосной проезжей части расчёт производится для одного направления при попутном движении с обгоном. Ширина одной полосы движения в этом случае определится по формуле: П 0,5( а К) 0,85 0,01. (3.21) Вычисления производятся отдельно для грузовых и легковых автомобилей. Общая ширина проезжей части одного направления: П П гр П лег. (3.22) Вычисления производятся согласно рис Рис Схема к определению полосы движения Ширина земляного полотна для двухполосной проезжей части вычисляется по формуле: В 2П 2d, (3.23) где d ширина обочины, м, принимается по [12, табл. 5.12]. 18

19 Для четырёхполосной проезжей части: В 4 П 2d c, (3.24) где c ширина разделительной полосы (при её присутствии), м Определение радиусов вертикальных кривых Минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности дороги: 2 вып S Rmin, (3.25) 2h где S расстояние видимости поверхности дороги, м; h высота глаз водителя над поверхностью дороги: для легкового автомобиля h =1,2, для грузового автомобиля h =1,7 м. Для случая встречи двух однотипных автомобилей, пренебрегая разницей между уровнями глаз водителей и высотой автомобиля, можно принять Sвид 2Sпов. Тогда минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой из условия видимости встречного автомобиля определится: 2 S пов вып Rmin, (3.26) 8h Минимальные радиусы вертикальных вогнутых кривых определяются из условия ограничения центробежного ускорения, которое вызывает появление центробежной силы, прижимающей автомобиль к покрытию. При нормируемой величине центробежного ускорения, равного: 2 V b, (3.27) R где V расчётная скорость движения автомобиля. 19

20 Допустимая минимальная величина радиуса вертикальной вогнутой кривой определится: R вог min V b 2. (3.28) Допустимая величина центробежного ускорения на вертикальных вогнутых кривых b =0,5 0,7 м/с 2. Принимая b = 0,5 м/с 2, а скорость автомобиля V в км/ч, радиус вогнутой кривой определится: 2 V Rвог. (3.29) 6,5 При движении автомобиля в ночное время по вертикальным вогнутым кривым, свет фар освещает поверхность покрытия на расстоянии, меньшем, чем расчётное расстояние видимости поверхности дороги. В этом случае минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяется по формуле: 2 Sn R вог, (3.30) 2( h ф Sn sin ) где высота фар над поверхностью дороги, h ф S n h ф =0,7 м для легковых автомобилей; S n расчётное расстояние видимости поверхности дороги, определяемое по уравнению (3.5), м. Полученные расчётом значения технических нормативов проектируемой автомобильной дороги записываются в табл. 3.1 и сравниваются с нормативными значениями, выписанными из [12]. Таблица 3.1 Показатели Технические нормативы автомобильной дороги Ед. Получено Рекомендует изм. расчётом СП Принято в проекте 20

21 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В ПЛАНЕ 4.1. Правила трассирования Пространственную ось автомобильной дороги, размещённую на местности, называют трассой дороги. Проекцию оси автомобильной дороги на горизонтальную плоскость называют планом трассы. Выбор положения трассы между заданными пунктами зависит от категории дороги, рельефа местности, грунтовогидрологических и иных условий. Общее направление трассы назначают согласно данным задания: начальному, конечному, а иногда и промежуточному пунктам, т.е. так называемым контрольным точкам. Между контрольными точками трасса должна проходить по возможно короткому направлению и при наименьших затратах на сооружение дороги и последующую её эксплуатацию. В равнинной местности трасса может быть проложена большими по протяжённости прямолинейными участками. Однако слишком длинные прямые участки дороги, проходящие по однообразной местности, утомляют водителя и пассажиров, особенно при поездках на большие расстояния. Как показывает практика, периодически встречающиеся кривые способствуют сосредоточению внимания водителя и тем самым повышают безопасность движения. В пересечённой местности трасса становится более извилистой, так как появляются препятствия рельефа. В горной местности в связи с большой сложностью рельефа трасса получается очень извилистой, особенно на перевальных участках, где приходится развивать линии. Особую роль 21

22 при трассировании в горной местности имеют геологические условия. При выборе направления трассы всегда стремятся располагать её на местности таким образом, чтобы взаимное воздействие на дорогу разнообразных природных факторов было минимальным. Учёт климатических факторов, которые неодинаковы в разных регионах страны, осуществляют использованием в проектировании принципа дорожно-климатического районирования с делением всей страны на дорожно-климатические зоны [12, прил. Б], в каждой из которых проектирование ведут (в том числе и трассирование дорог) по определённым, свойственным каждой зоне правилам. Топографические условия влияют на положение трассы автомобильной дороги на местности, определяя объёмы строительных работ и стоимость строительства. Инженерно-геологические условия вынуждают обходить участки с неудовлетворительными с точки зрения пучинообразования и прочности грунтами, способствуя удлинению трассы. В то же время наличие хороших грунтов для возведения земляного полотна и наличие дешёвых дорожно-строительных материалов для устройства дорожных одежд побуждает, наоборот, минимально отклонять трассу от таких территорий. Гидрогеологические условия требуют учёта при трассировании положения уровней грунтовых вод, оказывающих существенное влияние на прочность грунтового основания дорожных одежд. Гидрологические условия местности очень важный фактор в выборе положения трассы дороги на местности. На автомобильных дорогах проектируют и строят большое количество малых искусственных сооружений (труб и малых мостов) через периодические и малые постоянные водотоки. Метеорологические условия также учитывают при выборе направления трассы, принимая во внимание направления господствующих ветров, от которых в сильной степени зависит за- 22

23 носимость дороги снегом в зимние периоды её эксплуатации. При трассировании дорог в обход населённых пунктов трассу стараются располагать с подветренной стороны по отношению к господствующему направлению ветров. Учитывают также расположение трассы по отношению к частям света. Склоны южной экспозиции очищаются от снега раньше и просыхают быстрее, поэтому дороги, проложенные по южным склонам, имеют меньший период с худшим воднотепловым режимом земляного полотна. Перед началом проектирования дороги в плане необходимо тщательно изучить прилагаемую к заданию топографическую карту: рельеф местности, наличие контурных и высотных препятствий. К контурным препятствиям относят населённые пункты, озёра, болота, заповедники, зоны оборонного значения, места с неблагоприятными почвенно-грунтовыми условиями и опасными геологическими процессами (оползни, осыпи, процессы карстообразования, места интенсивного схода лавин и селеобразований). К высотным препятствиям относят горные хребты, отдельные возвышенности, крутые склоны и т.д. Отклонения трассы дороги от воздушной линии нередко предопределяют и другие соображения, такие, как обеспечение безопасности и комфортабельности движения, обеспечение экологической безопасности и т. д. При выборе направления трассы необходимо знать основные положения о достоинствах и недостатках отдельных ходов: 1) Продольный водораздельный ход способствует проектированию небольшого количества водопропускных сооружений, обычно небольшим продольным уклонам, однако при широком водораздельном ходе в равнинной местности может быть затруднённый водоотвод. 2) Поперечный водораздельный ход требует проектирования значительного количества водопропускных сооружений, больших продольных уклонов, однако хорошо обеспечен водоотвод. 23

24 3) Долинный ход, как правило, характеризуется значительной извилистостью, небольшими продольными уклонами, необходимостью проектирования искусственных сооружений значительных размеров (мосты, подпорные стены, тоннели и т.д.). 4) Косогорный ход применяется в условиях пересечённого рельефа местности и обычно не вызывает необходимости проектирования больших водопропускных сооружений, но менее устойчив и сложнее в строительстве. Для оценки крутизны склонов местности необходимо предварительно определить минимальное расстояние между смежными горизонталями, соответствующее максимально допустимому продольному уклону для категории проектируемой дороги и масштабу карты. Это расстояние определяют по формуле: 100h L, ( 4.1) imaxm где L минимальное расстояние между горизонталями, см; h разность отметок двух смежных горизонталей, м; максимальный допустимый продольный уклон, тысячные доли; M масштаб карты. При трассировании дороги следует соблюдать основные правила: 1) Трассу дороги следует проектировать кратчайшей по длине. 2) Пересечения с железными дорогами следует проектировать вне пределов станций, на прямых участках пересекающихся дорог. 3) Длину прямых в плане следует ограничивать: для дорог I категории для равнинной местности до м, для пересечённой до м; для дорог II III категории до м и до м для равнинной и пересечённой местностей соответственно [12, табл. 5.20]. L i max 24

25 4) Радиусы смежных кривых в плане должны различаться не более чем в 1,3 раза. 5) Не рекомендуется короткая прямая вставка между двумя кривыми, направленными в одну сторону. При длине её менее 100 м рекомендуется заменить обе кривые одной большего радиуса. 6) Не следует подчинять положение трассы удобству пересечения небольших оврагов, ложбин, рек, т.к. это вызывает искривление и удлинение дороги. 7) Острый угол между пересекающимися дорогами в одном уровне не должен быть менее ) Леса и группы деревьев следует обходить только в степных районах, направление трассы дороги должно совпадать с направление господствующих ветров в целях уменьшения заносимости дороги снегом. 9) Болота дорогами высоких категорий обходить не следует. 10) Не допускается проложение трассы дороги по заповедникам и заказникам, а также зонам, отнесённым к памятникам природы и культуры. 11) В районах размещения курортов, детских лагерей, домов отдыха и т. п. трассу дороги следует размещать за пределами санитарных зон. 12) Населённые пункты дороги I-III категории обходят на расстоянии не ближе 200 м от границы застройки Принципы трассирования На карте с горизонталями необходимо запроектировать не менее двух вариантов трассы дороги между заданными пунктами. Традиционный принцип, которым в основном выполняется 25

26 трассирование по карте, можно назвать принципом «тангенциального трассирования». Состоит он в том, что на карту наносят с помощью линейки ломаный (тангенциальный) ход, в изломы которого вписывают круговые кривые с вспомогательными переходными. Минимальные радиусы закруглений принимают не менее значений, определённых расчётом (табл. 3.1) и определяемых действующими нормативами для автомобильных дорог соответствующих категорий [12, табл. 5.21]. Изменения направления трассы характеризуются углом поворота, который образуется продолжением направления трассы и её новым направлением. При проектировании закруглений различают их следующие геометрические элементы (рис. 4.1): угол, радиус R, кривую K, тангенс T, биссектрису Б. В зависимости от величины угла поворота и принятого радиуса элементы круговой кривой можно определить по следующим формулам: тангенс (расстояние по касательной от вершины угла поворота до начала и конца круговой кривой): T R tg ; (4.2) 2 длина кривой: K R ; (4.3) 180 биссектриса (расстояние от вершины угла поворота до середины кривой): Б R sec 1 ; (4.4) 2 домер (разность между суммой двух тангенсов и длиной кривой): Д 2 Т К. (4.5) 26

27 Рис Геометрические элементы кривой в плане ( k Данные об элементах кривых приведены в специальных таблицах [8]. В прил. 3 приведены параметры элементов круговых кривых при радиусе R =1 м для углов поворота до При выезде автомобиля с прямолинейного участка трассы ( R ) на круговую кривую R R ) условия движения меня- 2 mv ются. На автомобиль действует центробежная сила C, R которая теоретически возникает мгновенно в виде бокового удара. Фактически автомобиль описывает траекторию, отличную от плана трассы автомобильной дороги. Это отличие тем больше, чем меньше радиус круговой кривой R k и чем больше скорость автомобиля V. Для приведения в соответствие траектории автомобиля плану трассы на участках въезда на круговую кривую и 27

28 съезда с неё вписывают переходные кривые, основное свойство которых состоит в том, что радиус в начале их равен, а в конце (в точке сопряжения с круговой кривой) равен R. Длину переходной кривой определяют по формуле: 3 V L, (4.6) 47Rk I где I нормируемое нарастание центробежного ускорения, м/с 3. Минимальные длины переходных кривых приведены в [12, табл. 5.5] или в табл. 4.1 в зависимости от радиуса круговых кривых и величины нарастания центробежного ускорения =0,5 м/с 3. Таблица 4.1 Минимальные длины переходных кривых I Радиус круговой кривой, м Длина переходной кривой, м R R R Переходные кривые, длины которых можно определить по формуле (4.6) или по рекомендациям СП (табл. 5.5), не несут в себе функций самостоятельных элементов трассирования и поэтому считаются вспомогательными. Закругления в плане с переходными кривыми обязательно устраивают при 3000 м на дорогах IA, IБ и IВ категорий и при 2000 м на дорогах II-V категорий. При проектировании автомобильных дорог при устройстве переходных кривых наибольшее распространение получила радиоидальная спираль клотоида, кривая, для которой радиус кривизны обратно пропорционален её длине. На рис. 4.2 приведена разбивка закругления с симметричными переходными (клотоидными) кривыми. Введение переходных кривых вызывает смещение основной 28

29 кривой внутрь угла с уменьшением её длины. Кривая может сохраняться только в середине на протяжении, измеренном углом, где угол, образованный касательными в начале и конце переходной кривой, рад. (rad=57,3 0 ), определяют по формуле: L, 2R (4.7) где L длина переходной кривой; R радиус круговой кривой. Приращение тангенса m и величина сдвижки круговой кривой определяются величиной параметра переходной кривой C RL : 3 L L m, R (4.8) 2 4 L L p 4 24R 2688R. (4.9) 2 p Рис Схема закругления с переходными кривыми 29

30 С учетом описанных выше поправок величина полного тангенса закругления составит: Т п Т ΔТ Т m p tg 2, биссектриса Б п Б ΔБ Б p sec, полная длина закругления 2 Kп Kc 2L (где длина сокращённой круговой кри- вой, вычисленной по сокращённому углу), домер Д 2Т п Кп. Для расчёта элементов переходных кривых в курсовом проекте можно воспользоваться данными табл Подробно элементы переходных кривых приведены в специализированных таблицах [8]. Таблица 4.2 Элементы переходных кривых, м, м 2, м, м , , ,24 R L K c Т Б , , , , , , , , , , , , ,26 30

31 4.3. Последовательность проектирование плана трассы После выбора направления вариантов трассы на карте, приступают к составлению ведомости прямых, кривых и углов поворота. Форма ведомости приведена в прил. 4. Порядок заполнения ведомости. 1) Транспортиром измеряют углы поворота (угол между продолжением старого и новым направлением) и вписывают в графы 4 или 5 в зависимости от изменения направления трассы влево или вправо по ходу движения. 2) Линейкой измеряют расстояния между вершинами углов (S) с точностью до 1 м, начиная от точки начала трассы до вершины первого угла поворота и далее между всеми последующими вершинами углов, заканчивая измерением расстояния от вершины последнего угла до конечной точки трассы. Значения расстояний между вершинами углов вписывают в графу 30. 3) Следующий этап заключается в назначении радиусов кривых R (графа 6) для каждого угла поворота. Значения радиусов кривых в плане следует назначать максимально возможными, предварительно проверяя вероятность вписывания смежных тангенсов кривых в расстояние между вершинами углов. Значения тангенсов кривых по величине углов поворота и назначенным радиусам определяют по прил. 3. Если величина радиуса R 3000 м для дорог I категории и R 2000 м для дорог II V категорий, необходимо вписать переходные кривые, учтя увеличение тангенса Т t. Причём, между концом закругления предыдущей кривой и началом закругления последующей должно быть расстояние не менее 200 м. 4) Далее, назначив радиусы кривых R, определяют основные геометрические элементы закругления T, K, Б, Д по величине угла поворота и назначенному радиусу (прил. 3) и вписывают в графы Величину домера Д при радиусах 31

32 более 2000 м вписывают в графу 20. Значения элементов закругления T, K, Б, Д умножают на величину принятого радиуса. 5) При радиусах R 3000 м для дорог I категории и при R 2000 м для дорог II-V категорий вычисляют элементы переходной кривой L (графа 15), m, и 2 по формулам ( ) или по табл Значения элементов переходных кривых вносят в графы 11, 13, 14. Вычисляют величину сокращённого угла и его значение вносят в графу 12. 6) По величине сокращённого угла определяют длину сокращённой кривой К с p (прил. 3) и вписывают в графу 16. 7) Далее вычисляют полную длину закругления, полный тангенс Т п, домер Д п, биссектрису Бп и их значения вносят в графы 17, ) Следующий этап заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота заключается в определении пикетажного положения основных элементов кривых. Пикетажное положение вершин углов: ПК ВУ1= ПК ВУ2=ПК ВУ1+ Д 1 ; ПК ВУ3=ПК ВУ2+ ; S 1; S 2 S 3 ПК ВУ n =ПК ВУ n 1 Д 2 + S n Д n 1. Пикет конца трассы определяется как очередной пикет вершины угла. Пикетажное положение начала и конца закруглений и круговых кривых: ПК НЗ= ПК ВУ Тп ; ПК КЗ= ПК НЗ+ K п ; ПК НКК= ПК КЗ L; ПК ККК= ПК КЗ + L. Вычисленные пикетажные положения вносят в ведомость: начало и конец закруглений (НЗ и КЗ) в графы 22, 23 и 28, 29 со- К п 32

33 ответственно; начало и конец круговых кривых (НКК и ККК) в графы 24, 25 и 26, 27 соответственно. Длины прямых вставок ( P ) определяют следующим образом: длина первого прямого участка от начала трассы НТ до начала первого закругления НЗ равна пикетажному положению первого закругления. Длину прямых вставок между закруглениями определяют разностью пикетажного положения начала последующего закругления и конца предыдущего. Длина последней прямой вставки определится разностью пикетажного положения конца трассы (ПК КТ) и пикетажным положением конца последнего закругления (ПК КЗ). Вычисленные длины прямых вставок вносят в графу 31. Определение румбов направления прямых участков трассы. Румб начальной прямой определяют по карте, считая вертикальный край карты направлением магнитной стрелки север юг. Измеренный транспортиром угол между линией, проведённой параллельно направлению север юг, и направлением первого прямого участка трассы записывают в графу 32. Румбы последующих прямых определяют по румбу предыдущей прямой и углу поворота и вписывают в графу 33 (вычисленный румб), учитывая направление света (С, Ю, СВ, СЗ, ЮВ, ЮЗ). Величина румба может изменяться от 0 0 до Если по условиям проложения трассы и величине радиусов не требуется устройства переходных кривых, ведомость (прил. 4) значительно упрощается, так как отпадает необходимость в графах 11 17, 19, 21 23, 28, 29. Домер вносят в графу 20. Проверка правильности составления ведомости. После заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота суммируют данные граф 4, 5, 17, 19, 20, и проводят четырёхкратную проверку: 1) Сумма прямых вставок ( П р, графа 31) и круговых и переходных кривых ( К п П р К п ПК КТ., графа 17) равна длине трассы: 33

34 2) Разность между суммой расстояний между вершинами углов ( S, графа 30) и суммой домеров ( Д, графа 20) равна длине трассы: S Д п ПК КТ. 3) Разность между удвоенной суммой тангенсов ( Т п, графа 19) и суммой длин закруглений ( К п, графа 17) равна сумме домеров ( Д, графа 20): 2 п Тп Кп Д. п 4) Разность между суммами углов поворота влево ( л, графа 4) и вправо ( пр, графа 5) равна разности конечного и начального румбов (графы 32 и 33): л пр r к rн. Правила разбивки трассы дороги на пикеты. После заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота и выполнения всех необходимых проверок приступают к разбивке трассы на пикеты. Перед разбивкой трассы на пикеты вписывают в углы поворота кривые. От вершин углов откладывают величины тангенсов закруглений в масштабе карты (, графа 19) в обе стороны и делают засечки карандашом. От середины углов откладывают биссектрисы закруглений (, графа 21) и с помощью криволинейных линеек вписывают кривые или изготавливают окружности необходимых радиусов в масштабе карты. В точках начала и концов закруглений проводят тонкие линии вовнутрь углов и подписывают их пикетажные положения. Схема разбивки трассы дороги показана на рис Нумеруют вершины углов и отмечают пикетажное положение начала трассы (ПК 0+00) и конца трассы (ПК КТ, графы 2 и 3). Затем приступают к разбивке пикетажа: в масштабе карты, начиная от ПК 0+00, через каждые 100 м делают засечки, нумеруя пикеты от 1 до 10. На каждом десятом пикете проводят линию 2,5 см, на конце которой вычерчивают кружок диаметром 0,5 см, затушёвывая его половину, направленную по ходу движения, и ставят номер километра (1, 2 и т. д.). На рис. 4.3 на каждом километровом знаке проставлен кратный километру пикет. Разбивку пике- Б п T п 34

35 тажа внутри кривых проводят, ориентируясь на пикетажные положения начала и концы кривых. Оформление трассы дороги выполняют для обоих вариантов в черном и красном исполнении в зависимости от принятого к дальнейшей проработке варианта. Выбор варианта трассы дороги для дальнейшего проектирования осуществляют сравнением вариантов по техническим показателям, представленным в табл Таблица 4.3 Технические показатели вариантов трассы Ед. Значение Показатели изм. I вариант II вариант Длина трассы км Коэффициент развития трассы — Количество углов поворота шт. Средний радиус кривых м Минимальный радиус м Средний радиус кривых определяют по формуле: К К ср, (4.4) 57,3 где К сумма всех кривых, м; сумма углов поворота, рад. Коэффициент развития трассы: L К L, (4.5) где L длина трассы между заданными пунктами, м; длина трассы по воздушной линии, м. возд L возд 35

36 36 Рис Схема разбивки трассы автомобильной дороги

37 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ Продольный профиль развёрнутая в плоскости чертежа проекция оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль дороги является основным проектным документом, комплексно отражающим проектируемое земляное полотно, обеспечение водоотвода, типы и размеры водопропускных сооружений и т. д Определение отметок поверхности земли Продольный профиль даёт представление об изменениях рельефа по оси дороги и положении проектной линии относительно поверхности земли. При работе с топографической картой необходимо предварительно определить отметки поверхности земли вдоль оси будущей дороги посредством интерполяции отметок горизонталей. Для отражения характерных изменений рельефа местности, кроме пикетных (по 100 м), назначают плюсовые точки, которые отражают места пересечения речных долин, оврагов, автомобильных и железных дорог, точки изменения крутизны склона. Особо выделяют пониженные места рельефа лога (тальвеги), на которых будут проектироваться водопропускные сооружения. Для определения отметок пикетных и плюсовых точек желательно предварительно написать карандашом на расположенных вблизи трассы горизонталях их отметки. Определение отметок поверхности земли интерполяцией соседних горизонталей вытекает из определения самих горизонталей. Рельеф местности условно рассечён параллельными плоскостями, расстояние между которыми по нормали равно высоте сечения горизонталей. Для карт масштаба 1:10000 (в 1 см 100 м) сечение горизон- 37

38 талей, т.е. расстояние между смежными горизонталями,, м. Высота сечения горизонталей всегда указана на карте. Если известны отметки смежных горизонталей, то отметка любой точки (пикетной или плюсовой), расположенной между ними, может быть определена из подобия треугольников. На рис. 5.1 приведены возможные схемы для определения отметок между смежными горизонталями. Порядок расчёта следующий. Определяют кратчайшее расстояние между горизонталями l и расстояние до горизонтали с меньшей отметкой b (в масштабе карты). Далее, пользуясь отношением из подобия треугольников, находят превышение точки над горизонталью с меньшей отметкой X : bh X, (5.1) l где h высота сечения горизонталей (рис. 5.1), м. l Рис Схемы к расчёту отметок методом интерполяции Отметки дна пересекаемых оврагов и русел постоянных водотоков приходится брать ориентировочно, так как по топографической карте невозможно получить их величину. На постоянных водотоках можно использовать указанные на картах отметки уреза воды. При отсутствии на карте отметок отметку уреза воды в месте пересечения водотока можно определить интерполяцией отметок, указанных выше и ниже места перехода. Отметки головок рельсов, пересекаемых в одном уровне железных дорог, также назначают ориентировочно прибавле- 38

39 нием к отметке поверхности земли ориентировочной рабочей отметки насыпи железнодорожного полотна 0,6 1,0 м. Вычисленные отметки поверхности земли вписывают в соответствующую графу продольного профиля. Продольный профиль приведён в прил Определение руководящих и контрольных рабочих отметок насыпи Исходными данными для проектирования продольного профиля автомобильной дороги являются: принятый вариант трассы дороги; значения предельных продольных уклонов и радиусов вертикальных кривых; руководящая рабочая отметка в насыпи; контрольные (фиксированные) отметки. Данные о предельном продольном уклоне и минимальных радиусах вертикальных кривых берут из табл Руководящая рабочая отметка насыпи определяет обеспечение устойчивости земляного полотна, которая достигается проектированием необходимого возвышения бровки над поверхностью земли или над расчётным уровнем воды, при длительном её стоянии в местах с необеспеченным стоком [12, табл. 7.2]. Руководящую отметку насыпи устанавливают исходя из почвенно-грунтовых и гидрологических условий. Главными факторами, влияющими на величину руководящей рабочей отметки, являются: тип местности по характеру и степени увлажнения поверхностными и грунтовыми водами, дорожно-климатическая зона, характеризующая количество осадков по временам года, толщина снежного покрова, тип грунта, толщина дорожной одежды, категория дороги. 39

40 По условия увлажнения грунта земляного полотна участки трассы делят на три группы: 1) сухие места, характеризуемые хорошо обеспеченным продольным или поперечным водоотводом (с уклонами более 10), стоянием грунтовых вод ниже 2 м от поверхности земли; 2) сырые места, характеризуемые плоским рельефом с малыми продольными уклонами, не обеспечивающими быстрого стока поверхностных вод. Грунтовые воды отсутствуют или расположены на глубине более 2 м от поверхности; 3) мокрые места, характеризуемые высоким стоянием уровня грунтовых вод. Дорожно-климатическую зону района проектирования автомобильной дороги определяют по [12, прил. Б]. Для обеспечения устойчивости и прочности верхней части земляного полотна и дорожной одежды руководящую рабочую отметку устанавливают исходя из двух условий: 1) Возвышение поверхности покрытия над расчётным уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод (третья группа по условию увлажнения) (табл. 5.1, рис 5.2, а). 2) Возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод (вторая группа по условию увлажнения) (табл. 5.1, рис 5.2, б). 40

41 Грунт рабочего слоя Песок мелкий, супесь легкая крупная, супесь легкая Песок пылеватый, супесь пылеватая Суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, суглинок тяжелый Продольные уклоны канав [12] Таблица 5.1 Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м, в пределах дорожноклиматических зон II III IV V 1,1 0,9 1,5 1,2 2,2 1,6 2,4 1,8 0,9 0,7 1,2 1,0 1,8 1,4 2,1 1,5 0,75 0,55 1,1 0,8 1,5 1,1 1,8 1,3 0,5 0,3 0,8 0,5 1,1 0,8 1,2 0,8 пылеватый Примечание: в числителе возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут.) стоящих поверхностных вод (рис 5.2, а), в знаменателе то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут.) стоящих поверхностных вод (рис 5.2, б). 41

42 42 а б Рис Схема к определению руководящей отметки насыпи

43 Требования по наименьшему возвышению поверхности покрытия над расчётным уровнем грунтовых вод и поверхностью земли в зависимости от типа грунта земляного полотна и дорожно-климатической зоны приведены в СП в табл [12]. На открытых участках местности, где возможны значительные снежные заносы, земляное полотно следует проектировать в насыпи, высота которой определится по формуле: b hрук hсн h ai2 1 2 i, (5.1) где расчётная высота снегового покрова с вероятностью превышения 5%, м, принимаемая по данным наблюдений; возвышение бровки земляного полотна над расчётным уровнем снегового покрова, м, принимается по рекомендациям [9, п. 6.33]: 1,2 м для дорог I категории, 0,7 м для дорог II категории, 0,6 м для дорог III категории, 0,5 м для дорог IV категории, 0,4 м для дорог V категории; a ширина обочины, м; ширина проезжей части дороги, м; и поперечные уклоны проезжей части и обочин, тысячные доли. В расчёте руководящая рабочая отметка принимается большая из двух условий: обеспечивающая нормальный воднотепловой режим дорожной конструкции или из условия снегонезаносимости дороги. К контрольным фиксированным отметкам относятся: 1) оси дорожных покрытий населённых пунктов, к которым примыкает трасса дороги; 2) оси пересекаемых в одном уровне автомобильных дорог более высокой категории; 3) головки рельсов, пересекаемых в одном уровне железных дорог; 4) въезды во дворы и входов в строения; 5) бровки насыпей у мостов и над трубами; b h сн i 1 i 2 h 43

44 6) настилы путепроводов при пересечении железных и автомобильных дорог в разных уровнях. Для случаев, указанных в пунктах 1 4, проектные отметки при проектировании продольного профиля строго фиксированы не подлежат изменению. Для случаев 5 и 6 не рекомендуется ниже наносить проектную линию, за исключением случаев заглубления лотка сооружения. Контрольные точки пунктов 1 4 определяют по карте либо по журналу нивелирования. Минимальную высоту насыпи над трубами вычисляют по формуле: hmin d 2 hз hдо, (5.2) где d диаметр круглой или высота прямоугольной трубы, м; толщина стенки трубы (0,1 0,2) м; минимальная толщина грунта засыпки над трубой, не менее 0,5 м; толщина дорожной одежды, м. Минимальную контрольную отметку над малым мостом вычисляют по формуле: Нmin ГВВ Нпод.габ. hк hдо. (5.3) где ГВВ горизонт высоких вод пересекаемого водотока, м по данным гидрометрических служб наблюдений; Н подмо- h з h до под.габ. стовой габарит, принимаемый при наличии корчехода 1 м; конструктивная высота принятого типа моста, составляет 1 1 от длины балки пролётного строения, м; h до толщина дорожной одежды на мосту, обычно составляет 0,2 0,25 м В случае пересечения крупного водотока контрольная отметка проезжей части крупного моста является строго фиксированной. h к 44

45 5.3. Проектирование продольного профиля в разных условиях рельефа Задача проектирования продольного профиля сводится к нанесению проектной линии, обеспечивающей плавное безопасное движение автомобилей с высокой скоростью и минимальными строительными и эксплуатационными затратами. Вычерчивают продольный профиль на миллиметровой бумаге, как правило в масштабах: горизонтальный 1:5000 (в 1 см 100 м), вертикальный 1:500 (в 1 см 5 м). Разнообразие природных условий не позволяет дать заранее установленные решения по проектированию продольного профиля. В связи с этим различают два метода нанесения проектной линии: по обёртывающей и по секущей. Проектирование по обёртывающей рационально в условиях равнинного и слабохолмистого рельефа при благоприятных грунтовых и гидрологических условиях. Проектную линию в этом случае наносят, следуя основным изгибам земной поверхности с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок. Тем не менее, в местах пересечения с железными дорогами следует подчиняться требованиям соблюдения «строгих контрольных отметок, то есть проектная линия должна пройти горизонтально с отметкой уровня головки рельса. В местах пересечения в одном уровне с автомобильными дорогами более высокой категории проектная линия должна быть проведена с продольным уклоном, равным поперечному уклону проезжей части пересекаемой дороги, для обеспечения водоотвода с поверхности пересечения. При этом должна быть обеспечена видимость дороги в соответствии с категориями пересекающихся дорог. На подходах к искусственным сооружениям (мостам, трубам), на участках местности, изрезанной оврагами, ложбинами, следует руководствоваться контрольными отметками, рассчитанными по формулам (5.5), (5.6). 45

46 При пересечении заболоченных участков проектную линию наносят горизонтально, а рабочую отметку назначают согласно требованиям [12, табл. 7.2] для третьего типа местности по степени увлажнения. При нулевых отметках и малых насыпях длинные горизонтальные участки проектировать не рекомендуется. По возможности следует избегать в продольном профиле частых переломов проектной линии, т.е. не проектировать пилообразный профиль. При пересечённом рельефе местности проектная линия по обёртывающей даёт неспокойный профиль. Плавность проектной линии достигается вписыванием вертикальных кривых с радиусами не менее минимальных, указанных в табл В этом случае более рационально наносить проектную линию по секущей, т.е. чередующимися выемками и насыпями. Шаг проектирования, т.е. расстояние между переломами проектной линии, следует выбирать таким, чтобы была возможность разместить тангенсы чередующихся вертикальных кривых. Взаимное расположение насыпей и выемок должно обеспечивать баланс земляных работ. Проектную линию в выемках располагают с уклоном не менее 5. Горизонтальные участки в выемках не допускаются. В процессе нанесения проектной линии методом секущей решается задача нахождение точки перехода из выемки в насыпь или наоборот, т. е. место нулевой отметки. Место отметки 0,00 определяют как расстояние до ближайшего пикета (или плюсовой точки) на профиле и вычисляют аналитически. На рис. 5.3 представлена схема к определению положения точки перехода из выемки в насыпь. 46

47 Рис Схема к определению положения нулевой отметки Расстояние X 0 вычисляют по формуле: X 0 hл l, (5.4) h h где X 0 расстояние от начала ПК до точки «0», м; h л рабочая отметка левая, м; рабочая отметка правая, м; l расстояние между h л и h пр h пр, м. На продольном профиле от точки пересечения (место отметки 0,00) делают пунктирную сноску вниз до сетки продольного профиля. В конце сноски указывают расстояния от неё до ближайших пикетов слева и справа, в метрах. При проектировании продольного профиля необходимо выполнять следующие требования: 1) избегать резких переломов проектной линии; 2) не применять кривые малого радиуса между длинными прямыми вставками или короткие прямые вставки между смежными кривыми большого протяжения; 3) избегать кривых малого радиуса в конце затяжных спусков; 4) избегать мелких выемок большого протяжения (такие выемки обычно сырые и снегозаносимые). л пр 47

48 5.4. Вписывание вертикальных кривых Проектную линию предварительно наносят прямолинейными отрезками с последующим вписыванием вертикальных кривых. Параметры вертикальных кривых: тангенс Т, кривую К, биссектрису определяют через алгебраическую разность сопрягаемых уклонов. Принято считать уклон положительным (со знаком «+») на подъёме и отрицательным (со знаком «-») на спуске по ходу движения. На рис 5.4 показаны возможные варианты сочетания смежных уклонов проектной линии. При одноимённых уклонах проектной линии алгебраическая разность на спусках и подъёмах определится как разность смежных уклонов: или (рис 5.4, а, б). Значения уклонов принимаются по модулю (в тысячных). При разноимённых уклонах их алгебраическая разность как для вогнутых (рис. 5.4, в), так и для выпуклых кривых (рис. 5.4, г) равна сумме смежных уклонов проектной линии. Б а б в г Рис Варианты сочетания смежных продольных уклонов проектной линии 48

49 Для повышения плавности движения радиусы вертикальных кривых следует принимать по возможности наибольшими. Элементы вертикальных кривых можно определить по таблицам [8] или по формулам: i1 i2 Т R, (5.5) 2 где Т тангенс кривой, м; R радиус вертикальной кривой, м; i1 i 2 алгебраическая разность уклонов, тысячные доли, К 2Т, (5.6) 2 Т Б. (5.7) 2R Вписать вертикальные кривые в переломы проектной линии возможно двумя методами: 1) методом тангенсов; 2) графоаналитическим методом (метод Антонова). Метод тангенсов применяют при спокойном рельефе местности, в горных районах, при проектировании городских дорог и улиц. Вписывание вертикальных кривых осуществляют в следующем порядке: 1) На продольный профиль земли (чёрная линия) наносят ломаную проектную линию (красная линия) с соблюдением всех правил её нанесения, перечисленных в п. 5.2 и ) Места перелома проектной линии отмечают в соответствующей графе продольного профиля («уклон, вертикальная кривая, м», прил. 6, 7), определяют уклоны проектной линии: H 2 H1 i, (5.8) где H 2 последующая отметка, м; 1 расстояние между H 2 и H 1, м. L L H предыдущая отметка, м; 3) Рассчитывают проектные отметки на пикетах и плюсовых точках по линии равных уклонов по формуле: 49

50 где Н посл Н пред Н посл Н пред il, (5.9) последующая отметка, м; предыдущая отметка, м; (+) при уклоне проектной линии на подъём; (-) при уклоне проектной линии на спуск; уклон проектной линии, тысячные доли; расстояние между и. Проектные отметки L i Н посл Н пред вписывают в графу «отметки оси дороги» (прил. 6). Проектная отметка на ПК 0 назначается по ситуации рельефа. 4) Рассчитываются рабочие отметки: Н Н Н, (5.10) где Н р рабочая отметка, м; р Н пр пр з проектная отметка, м; отметка земли, м. Положительные рабочие отметки (насыпь) вписываются над проектной линией, отрицательные (выемка) под проектной линией (прил. 6). 5) Назначаются радиусы вертикальных кривых в соответствии с требованиями [12, табл. 5.3] и табл В таблицах приведены значения минимальных радиусов. Радиусы кривых следует назначать наибольшими, проверяя возможность вписывания тангенсов смежных кривых. По формулам (5.8), (5.9) и (5.10) рассчитывают параметры кривых. 6) Определяют положения начала и конца кривых, откладывая значения тангенсов Т в горизонтальном масштабе от вершины переломов проектной линии в одну и другую стороны по направлению уклонов. Положения начала и конца кривых привязывают к пикетажу трассы, подписывая над проектной линией расстояния: от ближайшего пикета слева (начало кривой) и до ближайшего пикета справа (конец кривой). 7) В пределах вертикальных кривых поправляют рабочие отметки на пикетах и плюсовых точках (в вертикальном масштабе), на выпуклых кривых со знаком «минус», на вогнутых кривых со знаком «плюс», поправки вносят: в середине кривой на величину биссектрисы Б, на промежуточных точках на величину: Н з 50

51 2 X Y 2R, (5.11) где Y искомая поправка, м; X расстояние от начала или конца вертикальной кривой (оси координат) до искомой точки, м; R радиус кривой, м. Пример вписывания вертикальной кривой методом тангенсов показан на рис Определяют положения начала и конца кривых, откладывая значения тангенсов Т в горизонтальном масштабе от вершины переломов проектной линии в одну и другую стороны по направлению уклонов. Положения начала и конца кривых привязывают к пикетажу. Графоаналитический метод (метод Антонова) наиболее целесообразно применять на участках, где линия поверхности земли имеет уклоны, превышающие максимально допустимые для данной категории дороги, то есть на участках, где проектную линию наносят по секущей. Сущность метода заключается в том, что вместо проектирования положения тангенсов и вписывания в них вертикальных кривых в продольном профиле непосредственно проектируют положение вертикальных кривых. В отличие от метода тангенсов, где центр кривой жёстко закреплён в точке перелома прямых при изменении уклона, в методе Антонова центр вертикальной кривой (точка «О») может быть смещён в любую сторону. Вписывание вертикальных кривых осуществляют специальными шаблонами, изготовленными из прозрачного материала для разных радиусов в масштабе продольного профиля, т.е. 1:5000 горизонтальный и 1:500 вертикальный. Перейти в любой другой масштаб можно, используя следующую зависимость: m R Rосн, (5.12) 5000 где R радиус кривой в масштабе m ; R осн радиус шаблона; m масштаб, в который нужно перейти. 51

52 52 Рис Вертикальная кривая, вписанная методом тангенсов

53 На шаблонах нанесены штрихи соответствующие местам касания прямых, имеющих различные уклоны в промилле. Для правильной ориентировки шаблонов на миллиметровой бумаге, на них нанесены вертикальные и горизонтальные линии. Пользование шаблонами облегчает проектирование, т.к. по шаблону легко назначить величины продольных уклонов для прямых участков проектной линии, сопрягающихся с кривой. Шаблоны должны устанавливаться очень точно. Горизонтальные линии должны быть строго горизонтальны, касательные в местах сопряжения смежных кривых должны совпадать, а в местах сопряжения с прямолинейными участками проектной линии соответствовать её направлению. Шаблоны построены по таблицам Антонова и др. [9], в которых указаны уклоны в промилле касательных начала и конца вертикальной кривой, расстояния от точек касания до центра кривой и превышение центра кривой (точка нулевого уклона) над точками касания. Вертикальные кривые имеют восходящие и нисходящие ветви (рис. 5.6). По восходящей ветви все касательные имеют положительный уклон, а по нисходящей отрицательный. В точке перехода восходящей ветви в нисходящую (выпуклая кривая) или наоборот (вогнутая кривая) касательная горизонтальна и уклон её равен нулю. В выпуклых кривых все точки расположены ниже вершины кривой, в вогнутых выше. а б Рис Виды вертикальных кривых: а выпуклая; б вогнутая 53

54 Расчёт таблиц Антонова и др. основан на соответствии вертикальной кривой уравнению параболы с центром осей координат в точке нулевого уклона (центр кривой): l Y 2 X 2R, (5.13) где Y участок параболы по оси ординат; X то же по оси абсцисс; R радиус вертикальной кривой. Поскольку радиусы вертикальных кривых имеют очень большие значения, можно приравнять абсциссу к длине участка кривой. Тогда уклон в некоторой точке А (рис. 5.7) определится как y 2X la iа. (5.14) x 2R R Эта приближённая зависимость позволяет получить ряд формул, связывающих уклоны касательных к кривой с другими её элементами, что даёт возможность выполнить расчёты без применения таблиц. X Рис Схема к определению элементов вертикальных кривых 1) Расстояние стояние от вершины кривой до точки А с уклоном: lа Ri а. ( 5.15) 2) Расстояние между точками А и В, имеющими уклоны iа и i b : L l l R( i i ) b. (5.16) a b а 54

55 i c : 3) Разница отметок точки С с i c и вершины кривой: 2 2 lc Ric Ric H c. (5.17) 2R 2R 2 4) Разница отметок точек, уклоны которых составляют 2 i а и H Н а Нс R( ia ic ). (5.18) 2 Все расчёты в методе Антонова ведут от центра кривой с i c 0. При вписывании вертикальных кривых с помощью шаблонов и таблиц Антонова, так же, как и в методе тангенсов, желательно предварительно нанести ломаную проектную линию, соблюдая руководящие и контрольные отметки, а уже затем подбирать радиусы кривых с помощью шаблонов, руководствуясь требованиям [12, табл. 5.3] и табл В некоторых случаях можно обойтись без прямых вставок, но, как правило, прямые вставки присутствуют Последовательность вписывания вертикальных кривых графоаналитическим методом 1) На продольный профиль земли (чёрная линия) предварительно наносят проектную линию прямыми отрезками с соблюдением всех правил, перечисленных в разделе ) В переломы отрезков с помощью шаблонов вписывают вертикальные кривые, соблюдая требования [12, табл. 5.3] при назначении радиусов, помня, что горизонтальная и вертикальная линии шаблона должны быть строго ориентированы на миллиметровой бумаге. Левая и правая ветви шаблона коснутся отрезков проектной линии в точках, которые укажут их продольные уклоны. В точках касания наносят засечки, которые соответствуют началу и концу кривой, по линии шаблона проводят кривую и 55

56 оконтуривают кривую в строке «уклоны и вертикальная кривая». Левую проектную отметку (начало кривой) вычисляют по линии постоянного уклона от предыдущей отметки и вписывают в строку «отметка оси дороги». Не отнимая шаблона, отмечают положение вершины кривой «О». Пользуясь таблицами Антонова и др. [9] или прил. 5, вычисляют по величине назначенного радиуса и значению уклона левой ветви кривой превышение вершины кривой «О» над левой точкой касания ( ) и определяют высотную отметку вершины кривой, суммируя (выпуклая кривая) или вычитая (вогнутая кривая) значение с проектной отметкой начала кривой. Вычисленную проектную отметку вершины кривой записывают над точкой «О». По таблицам Антонова определяют и расстояние от начала кривой до её вершины 3) По уклону правой линии по таблицам Антонова определяют разницу высотных отметок между вершиной кривой и правой точкой касания (конец кривой) «h 2». Вычитая (выпуклая кривая) или прибавляя (вогнутая кривая) значение к проектной отметке вершины кривой, получают проектную отметку конца кривой, которую вносят в строку «отметка оси дороги». Здесь же определяют расстояние от вершины кривой до конца кривой. Полная длина вертикальной кривой в случае, когда вершина находится внутри кривой, определится как сумма длин левой и правой ветвей, т.е. L. На рис. 5.8 показана схема выпуклой кривой, с указанием высотных отметок и h 2, расстояний и полной длиной кривой L. В пределах вертикальной кривой определяют превышения на пикетах и плюсовых точках (прил. 5, [12]). Для этого по величине принятого радиуса поочерёдно находят превышения между точкой нуля (вершина кривой) и определяемой точкой по расстоянию между ними: (рис. 5.8). Далее каждое превышение последовательно вычитают от отметки нуля (на выпуклой кривой) или прибавляют к отметке точки нуля l 2 h 1 h 1 l 1. h 1 h 2 l 1 и l 2 56

57 (на вогнутой кривой) и соответственно вписывают в строку «проектные отметки» продольного профиля. Рис Схема вычисления проектных отметок в пределах вертикальной кривой 4) Для кривой, состоящей только из нисходящей (рис. 5.4, а) или восходящей (рис. 5.4, б) ветвей, величины и направлены в одну сторону и длина кривой равна их разности, а положение вершины (точка «О») всегда находится вне кривой, ближе к меньшему значению уклона. Порядок вычисления проектных отметок начала кривой, вершины кривой (точка «О»), конца кривой и всех промежуточных отметок тот же, что и для кривой, состоящей из восходящей и нисходящей ветвей: отметку начала кривой определяют по линии постоянного уклона от предыдущей отметки; отметку вершины кривой определяют по величине превышения вершины над точкой касания левой ветви от её уклона и радиуса кривой по таблицам Антонова [12] или по прил. 5; отметку конца кривой определяют через превышение вершины кривой над правой точкой касания, суммируя или вычитая величину превышения из отметки вершины кривой; все промежуточные отметки рассчитывают по величине расстояния между вершиной кривой и каждой промежуточной точкой. Длина кривой определяется как разность расстояний и L l 2 l 1, (5.19) где l 2 расстояние от вершины кривой до правой точки касания; l расстояние от левой точки касания до вершины кривой. 1 l 2 l 1 : 57

58 5.6. Последовательность оформления продольного профиля Пример оформления продольного профиля представлен в прил. 6, 7. 1) В строке «Расстояние, м» отмечают положение пикетов и плюсовых точек. 2) В строке «Пикет», «Километры», «Элементы плана» обозначают номера пикетов, километровые знаки, в соответствии с ведомостью прямых, кривых и углов поворота вычерчивают трассу дороги в виде прямых и кривых. Выполняют привязку начала и конца кривых до ближайших пикетов по ходу движения. Над прямыми участками подписывают значения румбов, под прямыми их длину. Внутри кривых подписывают значение угла поворота и радиус кривой. Наносят ситуационный план трассы по 50 м по обе стороны от оси. 3) В строке «Отметка земли, м» подписывают отметки земли на пикетах и промежуточных точках, снятых с карты по оси дороги. 4) Вычерчивают продольный профиль земли. Отступив 2 см, наносят параллельную профилю земли линию, от которой в дальнейшем будет нанесён грунтовый разрез. 5) Строят проектную линию в соответствии с п. 5.2, 5.3, ) Заполняют строку «Уклон, вертикальная кривая, длина, м». При вписывании вертикальных кривых методом тангенсов в строке указывают: сверху наклонной линии, проведенной в сторону уклона отрезка проектной линии до её перелома, величину уклона, снизу длину. При вписывании вертикальных кривых методом Антонова в строке указываются длины прямых вставок с указанием их уклона и длины и вертикальные кривые с указанием их радиусов, длины, величины уклонов левой и правой ветвей, с привязкой начала и конца кривых к пикетажу. 58

59 7) Определяют проектные отметки в соответствии с п. 5.4 и заполняют строку «Отметка оси дороги, м». 8) Определяют рабочие отметки на пикетах и промежуточных точках и подписывают их над проектной линией (насыпи) либо под проектной линией (выемки) на расстоянии 5 мм от проектной линии. Рассчитывают положение нулевых отметок и сносят пунктирной линией на верхнюю линию таблицы с указанием расстояний слева и справа в целых метрах. Положение нулевых отметок подписывают над проектной линией. 9) На насыпях высотой до 1,5 метров в местах с необеспеченным водостоком и на косогорах, а также в выемках проектируют водоотводные канавы и заполняют строки «Левый кювет» и «Правый кювет», рассчитывая отметки дна кюветов и назначая их укрепление. 10) В строке «Тип поперечного профиля» указывают номер типа поперечного профиля конструкции земляного полотна. 11) В строке «Тип местности по увлажнению» проставляют номер типа местности, определяя по карте сухие места с обеспеченным стоком 1-й тип местности, с необеспеченным стоком 2-й тип и места с выходом грунтовых вод на поверхность земли (заболоченные) 3-й тип местности по увлажнению. 12) Выше проектной линии показывают: реперы, наземные и подземные коммуникации, проектируемые искусственные сооружения (водопропускные трубы, мосты, путепроводы и т.д.), переезды через железные дороги, нагорные канавы, сбросы воды. 13) При вычерчивании продольного профиля применяют условные графические обозначения на чертежах автомобильных дорог [15]. 59

60 6. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО ВОДООТВОДА НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ Автомобильные дороги и искусственные сооружения на них в процессе эксплуатации подвергаются разрушающим воздействиям от атмосферных осадков и поверхностного стока, что отрицательно влияет на их транспортно-эксплуатационные характеристики. Предотвращение переувлажнения земляного полотна автомобильных дорог, а следовательно, и обеспечение благоприятного водно-теплового режима его работы достигается организацией системы поверхностного водоотвода, включающей устройства для перехвата, отвода либо преграждения воды [1, 2]. Для надежного отвода поверхностной воды поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежде придают выпуклое очертание; планируют и укрепляют обочины; устраивают прикромочные и поперечные лотки и боковые водоотводные канавы (кюветы); в некоторых случаях используют резервы и закладывают испарительные бассейны; устраивают нагорные канавы, перехватывающие воду, стекающую по склонам местности к дороге; для пропуска водотоков и воды из боковых канав строят мосты, трубы и другие сооружения позволяющие отвести воду в сторону от земляного полотна. При необеспеченном отводе поверхностной воды и возможном застое ее вблизи дороги в течение длительного времени назначают такое возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (а также над поверхностью земли на участках с необеспеченным стоком), чтобы капиллярное поднятие не достигало верхних слоев грунтового основания дорожной одежды. Возвышение поверхности покрытия следует рассматривать как наиболее эффективный способ обеспечения прочности земляного по- 60

61 лотна и дорожной одежды. В практике проектирования автомобильных дорог в России и зарубежных странах можно выделить 3 схемы организации поверхностного водоотвода: Схема 1 свободное стекание воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги на обочины, далее через откосы в боковые канавы (кюветы) и последующий сброс воды в пониженные места с помощью водоотводных канав. Схема 2 свободное стекание воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги к прикормочным водосборным лоткам (располагаемых с обеих сторон), далее в открытые откосные водосборные лотки, установленные через определённое расстояние друг от друга, затем в водоотводные укрепленные канавы, очистные сооружения или на прилегающую территорию. Эта схема может применяться на автомобильных дорогах I IV технических категорий. Многообразие разновидностей описанной схемы, обусловленных применением различных конструкций и материалов, позволяет организовать отвод поверхностных вод на участках автомобильных дорог, характеризующихся сложным рельефом местности и дефицитом прилегающих территорий. Схема 3 свободное стекание воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги к бордюрам, располагаемых с обеих сторон проезжей части, далее в открытые откосные водосборные лотки либо в дождеприёмные колодцы (располагаемые через определённое расстояние), затем в водоотводные укреплённые русла, очистные сооружения, закрытую канализацию или на прилегающую территорию. Эта схема получила широкое применение на автомобильных дорогах I-II технических категорий, улицах, а также городских мостах и путепроводах. На основе рассмотренных схем организации отвода воды с поверхности автомобильных дорог, разработано огромное количество систем с различными комбинациями водоотводных конструкций. 61

62 В методическом пособии рассмотрены принципы проектирования и конструктивные элементы системы поверхностного водоотвода, организованного по первой схеме. Именно эта схема нашла наиболее частое применение на автомобильных дорог всех технических категорий. Отвод поверхностного стока (схема 1) с проезжей части автомобильных дорог, проходящих в насыпях, производится по обочинам и откосам земляного полотна в боковые канавы (кюветы), водоотводные канавы, а в отдельных случаях резервы и осушительные канавы. Для отвода поверхностных вод в выемках предусматривают кюветы. Для обеспечения отвода воды с поверхности покрытия дорожной одежды ему придают поперечный уклон, направленный от оси к кромкам. Величину уклона принимают в зависимости от категории автомобильной дороги, дорожно-климатической зоны и материала покрытия. Для автомобильных дорог I-IV технической категории уклон принимают (в случае применения гравийных и щебеночных материалов в покрытии 25 40, грунтов, укрепленных местными материалами ). Во избежание проникновения воды в нижележащие конструктивные слои дорожной одежды необходимо обеспечивать своевременный отвод воды с поверхности обочин. В зависимости от климатических условий и типа укрепления обочинам придают уклон от 40 до 60 (для районов с небольшой продолжительностью снегового покрова и отсутствием гололеда уклон допускается увеличивать до 80 ) [2]. Для отвода поверхностных воды, притекающих к насыпям с прилегающих склонов и откосов выемок, помимо кюветов, предусматривают водоотводные нагорные и забанкетные канавы, испарительные бассейны, поглощающие колодцы и водоперепускные трубы [1, 2]. Выпуск воды из кюветов и водоотводных канав в пониженные места рельефа местности допускается при условии, что это не вызовет заболачивания местности и застоя воды у прилегаю- 62

63 щего земляного полотна. Боковые канавы (кюветы) устраивают в выемках, при нулевых профилях и у насыпей с небольшими рабочими отметками 1,0 1,2 м (рис. 6.1). Они служат для быстрого отвода воды, стекающей во время дождя и таяния снега с поверхности дороги и прилегающей к ней местности. При условии обеспечения быстрого удаления воды канавы способствуют осушению верхней части земляного полотна в связи с испарением влаги с их внутренних откосов. В противном случае они становятся источниками проникновения воды в земляное полотно, что приводит к переувлажнению слагающих его грунтов. а б Рис Схемы обеспечения поверхностного водоотвода с устройством кюветов: а насыпь; б выемка 63

64 При водонепроницаемых грунтах и неудовлетворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапецеидальное сечение с шириной по дну 0,4 0,5 м и глубиной в зависимости от вида грунта, дорожно-климатической зоны и площади водосборного бассейна до 0,7 1,2 м, считая от бровки насыпи. Следует учесть, что наиболее благоприятные условия работы дорожной конструкции будут обеспечены при условии заглубления дна кювета относительно низа основания дорожной одежды не менее чем на 0,2 м. Откосам канав в выемках придают заложение 1:1,5 1:3, а у низких насыпей внутренний откос устраивают с заложением 1:3 1:4 [2]. Как правило, кюветы устраиваются с поперечным сечением трапецеидальной формы. В сухих местах с обеспеченным быстрым стоком поверхностных вод и глубоком залегании грунтовых вод допускается боковые канавы устраивать треугольного сечения глубиной не менее 0,3 м. Минимальное сечение кюветов рекомендуется проверять на пропуск расчетного расхода воды и при необходимости увеличивать его размеры за счет углубления. При водопроницаемых песчаных, щебенистых и гравелистых грунтах, обеспечивающих быстрое впитывание воды в любое время года, водоотводные канавы не устраивают. Особое внимание следует уделить проектированию кюветов в выемках: в водораздельной точке глубину канавы можно начинать с 0,25 м. Воду из кюветов насыпей не разрешается пропускать через выемку, за исключением коротких выемок длиной не более 100 м. До начала выемки желательно вывести боковые канавы в стороны путём устройства сбросов, указываемых на продольном профиле стрелками. Вывод боковых канав из выемки осуществляют в сторону со сведением канав на нет. Запрещается выводить в боковые канавы воду из каких-либо других канав дорожного водоотвода, в особенности из нагорных. Продольный уклон дна боковых канав в выемках назнача- 64

65 ют равным продольному уклону проектной линии, а в насыпях, равным уклону земли, но не менее 5, в исключительных случаях 3 [12]. Для защиты откосов земляного полотна и кюветов от размывов необходимо предусматривать их укрепление. Типы укреплений кюветов и откосов земляного полотна в насыпях и выемках назначаются в каждом конкретном случае в зависимости от геологических, гидрологических и климатических условий. Водоотводные канавы предназначены для выпуска воды из кюветов в расположенные поблизости пониженные места. На затяжных спусках во избежание переполнения кюветов через каждые м проектируют сбросы в сторону с выводом дна водоотводных канав на нет, а при косогорности в перепускные трубы. Поперечные сечения водоотводных канав принимают такими же, как и сечения тех канав, из которых отводят воду. Для лучшего пропуска воды и уменьшения объёма земляных работ откосы водоотводных канав устраивают наибольшей крутизны, допустимой по условиям устойчивости грунтов. Нагорные канавы служат для перехвата воды, стекающей по косогору с верховой стороны к дороге и для отвода её в ближайшие водопропускные сооружения, в резервы и пониженные места рельефа (рис. 6.2). Нагорным канавам придают трапецеидальное сечение, размеры которого обосновывают гидравлическим расчётом. Трассируют нагорные канавы с уклонами, при которых вода не размывает естественный грунт. Иногда по технико-экономическим соображениям устраивают вместо одной две параллельные нагорные канавы на некотором расстоянии друг от друга, но меньшего сечения. 65

66 Рис Нагорные канавы у выемок Отметки дна канав вычисляют так же, как и при вычислении отметок проектной линии по расстоянию и принятому продольному уклону. Уклон дна канавы и отметки указывают соответственно в шестой и седьмой графах продольного профиля (прил. 6, 7). На участках дорог с большими продольными уклонами боковые канавы укрепляют по гидравлическому расчёту, исходя из количества притекающей воды. В случаях, когда поперечное сечение канав назначают по типовым проектам, тип укрепления принимают в зависимости от продольного уклона на основе многолетней практики (табл. 6.1). Таблица 6.1 Продольные уклоны канав [1] Уклоны в грунтах Тип укрепления песчаных суглинистых Без укрепления До 10 До 20 Одерновка Мощение Перепады и лотки более 50 более 50 При больших продольных уклонах продольному профилю дна канав придают ступенчатое очертание, устраивая перепады 66

67 из сборных железобетонных элементов, монолитного бетона, каменной кладки. Общие рекомендации по проектированию дорожных канав (кюветов): 1) Кюветы, как правило, проектируют в соответствии с направлением уклона земли. 2) При назначении уклона кювета необходимо следить за тем, чтобы не получился обратный уклон. В этом случае следует либо уменьшить его глубину, либо изменить уклон на противоположный. 3) В местах начала и конца кювета отметка его дна должна быть равна отметке поверхности земли для обеспечения выхода воды на поверхность. 4) В выемках не рекомендуется проектировать вогнутые кривые из-за сложности водоотвода. 5) Начало и конец кюветов привязывают по расстоянию к ближайшим пикетам. 67

68 СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная литература 1. Федотов, Г.А. Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Книга 1. / Г.А. Федотов, П.И Поспелов. М.: Высшая школа, с. 2. Федотов, Г.А. Справочная энциклопедия дорожника. Т.5 Проектирование автомобильных дорог. / Г.А. Федотов, П.И. Поспелов. М.: ФГУП «Информавтодор», с. 3. Сильянов, В.В. Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских дорог. / В.В. Сильянов М.: Издательский центр «Академия», с. Дополнительная литература 4. Большая советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, с. 5. Бабков, В.Ф. Проектирование автомобильных дорог. Часть 1. / В.Ф. Бабков, О.В. Андреев. М.: Транспорт, с. 6. Порожняков, В.С. Автомобильные дороги (Примеры проектирования). / Порожняков В.С. и др. М.: Транспорт, с. 7. Бабков, В.Ф. Автомобильные дороги. / В.Ф. Бабков М.: Транспорт, с. 8. Ганьшин, В.Н. Таблицы для разбивки круговых и переходных кривых. / В.Н. Ганьшин, Л.С. Хренов Киев, с. 9. Антонов, Н.М. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах. / Н.М. Антонов и др. М.: Транспорт, с. 68

69 Нормативные документы 10. ГОСТ Р Классификация автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, с. 11. ГОСТ Р Геометрические элементы автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, с. 12. СП Автомобильные дороги. Актуализированная редакция СНиП * М.: Госстрой России, с. 13. ГОСТ Р Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, с. 14. СП Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП *. М.: Минрегион России, с. 15. ГОСТ Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения на чертежах автомобильных дорог. М.: Стандартинформ, с. 69

70 70 Приложение 1 Пример оформления дорожно-климатического графика и роз ветров

71 Продолжение прил. 1 71

72 Приложение 2 Динамические характеристики грузовых автомобилей ГАЗ-53А ЗИЛ-130 КамАЗ

docplayer.ru