Изыскания и проектирование участка автомобильной дороги третьей категории

Изыскания и проектирование участка автомобильной дороги третьей категории

Курс «Изыскания и проектирование автомобильной дороги»

Курсовой проект

Студент гр. 64301

Орновский А И

2008

ПЕТРОЗАВОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Лесоинженерный ФАКУЛЬТЕТ

Кафедра «Промышленного транспорта и геодезии»

Специальность «Автомобильные дороги и аэродромы»

Изыскания и проектирование участка автомобильной дороги третьей категории

Пояснительная записка

к курсовому проекту

Исполнитель – студент гр. 64301

Орновский А И

Руководитель -

Петрозаводск 2008

Содержание

Содержание. 3

Введение. 5

Глава 1. Трассирование и камеральные работы.. 6

1.1 Исходные данные. 6

1.2 Трассирование. 6

1.3 Камеральные работы.. 7

1.3.1 Информация о климате. 7

1.3.2 Рельеф и ситуация. 7

1.3.3 Грунты.. 8

Глава 2. Построение плана автомобильной дороги. 9

2.1 Расчёт горизонтальных круговых кривых. 9

2.2 Переходные кривые. 10

2.3 Методика расчёта переходных кривых. 11

2.4 Составление ведомости прямых и кривых. 14

2.5 Построение магистрального хода и горизонтальных кривых. 16

2.6 Вынос пикетов на кривую.. 17

Глава 3. Построение полного продольного профиля. 18

3.1 Построение сокращённых продольных профилей. 18

3.2 Проектирование полного продольного профиля. 18

3.2.1 Нанесение проектной линии на продольный профиль. 18

3.2.2 Вычисление проектных и рабочих отметок. 19

3.3 Проектирование вертикальных кривых. 20

3.3.1 Вычисление элементов вертикальных кривых. 20

3.3.2 Вычисление пикетажных значений главных точек вертикальных кривых. 21

3.3.3 Вычисление проектных отметок точек на вертикальных кривых. 22

3.3.4 Вычисление рабочих отметок точек на вертикальных кривых. 24

3.4 Определение положения точек нулевых работ. 24

3.5 Объёмы земляных работ. 25

Глава 4. Проектирование поперечного профиля. 34

4.1 Виражи. 34

4.2 Расчёт виража. 34

4.3 Построение сетки поперечного профиля, нанесение линии земли и проектной линии 35

Глава 5. Гидравлический расчёт трубы.. 37

5.1 Характеристики водосборного бассейна. 37

5.1.1 Определение площади водосбора. 37

5.1.2 Определение уклона лога. 37

5.1.3 Определение заложения склонов лога у сооружения. 37

5.2 Определение максимального расхода. 38

5.2.1 Определение максимального ливневого расхода. 38

5.2.2 Определение максимального расхода от талых вод. 39

5.2.3 Определение максимального расхода с учётом аккумуляции воды.. 40

5.3 Гидравлический расчёт трубы.. 40

Заключение. 42

Список использованной литературы.. 43

Приложение. 44

Введение

Автомобильные дороги – комплекс инженерных сооружений, предназначенный для безаварийного движения транспортных средств с расчётной скоростью.

При проектировании дороги выполняют два вида работ:

а) изыска­ния дороги, производимые в полевых условиях на местно­сти;

б) проектирование, проводимое на основе сделан­ных изысканий.

Изыскания и проекти­рование – взаимосвязанные процессы. Изыскания являются началом проектирования автомобильной дороги.

Основными задачами при проектировании дороги являются организация безопасного движения автомобильного транспорта, достижение максимальных эксплуатационных свойств и качеств автомобильной дороги при наименьших экономических затратах.

Цель работы включает в себя ознакомление и отработку методики выполнения основных задач при изысканиях и проектировании участка автомобильной дороги третьей технической категории.

Для выполнения курсового проекта необходимо выполнить следующие задачи:

1) обработка исходных данных и материалов;

2) проектирование плана трассы в двух направлениях;

3) составление сокращённых профилей по каждому варианту трассы;

4) проектирование полного продольного профиля по выбранному варианту трассы;

5) построение пяти поперечных профилей на вираже;

6) гидравлический расчёт трубы.

Во введении определены цель, основные задачи, показана структура курсового проекта, который состоит из самого введения, краткой информации по выполнению каждого его пункта, списка литературы и приложений.

В первой части проекта идёт обработка исходных данных и исследование территории, на которой будет запроектирована дорога

Вторая часть содержит описание построения плана трассы в двух направлениях. Описание включает в себя следующие основные разделы: расчёт круговых кривых и вычисление их элементов, расчёт переходных кривых и вычисление их элементов, вычисление пикетажных значений главных точек переходных кривых, построение магистрального хода и переходных кривых, вынос пикетов на кривую.

Третья часть содержит описание составления полного и сокращённых продольных профилей трассы автомобильной дороги. Описание включает в себя следующие разделы: вычисление земляных отметок, нанесение проектной линии на продольный профиль дороги, проектирование вертикальных кривых, вычисление элементов вертикальных кривых, вычисление пикетажных значений главных точек вертикальных кривых, вычисление проектных отметок точек на вертикальных кривых, вычисление рабочих отметок, определение положения точек нулевых работ, определение объёма земляных работ.

Четвёртая часть содержит описание построения поперечных профилей трассы на вираже. Описание включает расчёты виража.

Заключительная часть проекта содержит гидравлический расчёт труб.

Все расчёты ведут согласно СНиП 2.05.02.-85.

Глава 1. Трассирование и камеральные работы

1.1 Исходные данные

1) топографическая карта масштабом 1:10000;

2) район строительства автомобильной дороги – Псковская область;

3) типы грунтов – даны на топографической карте;

4) условное положение точек начала и конца трассы.

1.2 Трассирование

При инженерно-геодезических изысканиях линейных объектов производится камеральное и полевое трассирование, которое заключается в предварительном выборе конкурентно-способных вариантов трассы, согласовании ее местоположения, и выносе оси в натуру с закреплением основных точек трассы.

Ширина полосы съемки вдоль трассы устанавливается в зависимости от проектных характеристик трассы, вида территории и природных условий местности, и составляет обычно 100-300 м.

В целях снижения строительных затрат и эксплуатационных расходов при трассировании стремятся к возможному спрямлению трассы, её профиля и сокращению объёма работ по строительству. В процессе трассирования учитываются препятствия, вызывающие отклонение линии от кратчайшего направления, характерные геологические и гидрологические особенности местности и др.

В состав работ при полевом трассировании входят: проложение теодолитных (тахеометрических) ходов по оси трассы с закреплением углов поворота и створных точек, установление реперов, разбивка и закрепление пикетажа, элементов кривых и поперечных профилей, техническое (тригонометрическое) нивелирование по трассе и поперечным профилям.

На застроенной территории городов и промышленных предприятий вместо полевого трассирования допускается выполнение крупномасштабной топографической съемки полосы по выбранной трассе с последующей камеральной укладкой трассы по материалам съемки в существующей системе координат и высот.

Результатом топографо-геодезических работ является ситуационный план полосы трассы масштабов 1:5:2000, инженерно-топографические планы пересечений и сложных участков трассы масштабов 1:1:500, продольный и поперечные профили на пикетных и всех плюсовых (переломных) точках.

Выбор трассирования на карте зависит от предельного уклона трассирования и рельефа местности. Если уклон местности меньше, чем принятый уклон трассирования, трассу прокладывают вольным ходом.

Уже на стадии камерального трассирования должны выполняться требования различных нормативных документов.

1.3 Камеральные работы

Камеральные работы (от позднелат. camera — комната), всесторонняя научная обработка материалов, собранных в процессе полевых топографических, геологических, почвенных и др. специальных исследований какой-либо территории.

1.3.1 Рельеф и ситуация

Рельеф, по которому будет проложена трасса, имеет слабопересечённый характер с покатыми спусками и подъёмами. Предварительное проложение дороги пересекает небольшие ложбины и холмы, а также пару логов, широких оврагов с пологими склонами, куда будет попадать вся сточная и талая вода, которая пагубно влияет на состояние земляного полотна. По пересечению оси дороги и линии тальвега (лога) будут заложены водопропускные трубы. По направлению трассы водотоки, водоёмы, болота и заболоченные места отсутствуют.

Один из вариантов трассы пересекает существующую дорогу, которая по категории выше проектируемой. Значит, пересечение не может быть под углом менее шестидесяти градусов.

После проложения двух вариантов трасс сравнивают их по коэффициенту удлинения, который находится по формуле

kу=Lф/Lв, (1.1)

где Lф - фактическая длина трассы,

Lв - линия воздуха.

kу = 1,298 - для западного варианта трассы,

kу = 1,066 - для восточного варианта трассы.

1.3.2 Грунты

Явного преобладания того или иного типа грунта не наблюдается. В первой трети участка дороги на поверхность выходят пески средней крупности, во второй трети - суглинки, в третьей – супеси. Каждый из этих грунтов пригоден для возведения земляного полотна.

Собрав все необходимые сведения о местности, о вариантах проложенных трасс, выбирают наилучший, хотя окончательный вывод делают только после построения сокращённых продольных профилей этих трасс.

Глава 2. Построение плана автомобильной дороги

2.1 Расчёт горизонтальных круговых кривых

На углах поворота трасс автомобильных дорог производят вставки кривых. Точки начала (НК), середины (СК) и конца (КК) кривой называются главными точками круговой кривой. Основными элементами круговых кривых являются: угол поворота; радиус круговой кривой R; отрезок от вершины угла (ВУ) поворота трассы до начала кривой (НК) или конца кривой (КК), называемый дорожным тангенсом Т; длина кривой К; отрезок от вершины угла (ВУ) до середины кривой (СК), называемый биссектрисой Б; домер Д.

Согласно СНиП 2.05.02-85, пункт 4.33, радиусы смежных кривых в плане должны различаться не более, чем в 1,3 раза.

Радиусы кривых в плане должны быть не менее 3000 метров. Для автомобильных дорог третьей технической категории допускается проектировать радиусы от 2000 метров и более.

Элементы кривых вычисляют по указанным в пикетажном журнале аргументам α и R по данным своего варианта по следующим формулам

(2.1)

Пример расчёта:

ВУ ПК7+20;

α = 58°00´;

R = 460 метров;

По формулам (2.1) находим:

м

м

м

м

Результаты расчётов элементов круговых кривых приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты расчётов элементов круговых кривых

Вариант трассы	Номер угла	Пикет	Угол поворота	Радиус R, м	Тангенс Т, м	Биссектриса Б, м	Домер, м	Длина кривой К, м
лево	право
запад	1	9	50º	-	780	364	80,6	47,2	680,7
2	20	-	35º	600	180	29,11	11	366
3	31+50	80º	-	600	503,5	183	170	837,8
восток	1	16+40	27º	-	1000	240	28,4	9	471,3
2	29+60	40º	-	1000	364	103,4	30	698,1

2.2 Переходные кривые

Если в трассу автомобильной дороги не удаётся вписать рекомендуемый радиус, то необходимо проектировать переходные кривые. Для дорог третьей технической категории проектируют переходные кривые в том случае, если радиус горизонтальной круговой кривой меньше 2000 метров.

При сопряжении прямой с кривой малого радиуса центробежное ускорение нарастает мгновенно, что приводит к дополнительным трудностям, как для водителя, так и для пассажиров. При сопряжении прямой и кривой через переходную кривую увеличение центробежного ускорения происходит плавно, что приводит к безопасности и удобству водителя и пассажиров.

Согласно СНиП 2.05.02-85 длина (lп) переходных кривых зависит от выбранных радиусов (R). Зависимость длин переходных кривых от радиусов показана в таблице 2.2.

Таблица 2.2 – Зависимость длины переходной кривой от радиуса

R, м	30	50	60	80	100	150	200	250	300	400	500
lп, м	30	35	40	45	50	60	70	80	90	100	110	120	100

Обычно в переходных кривых размещают отгоны виражей, в пределах которых происходит изменение поперечного профиля от двухскатного к односкатному, который и называется виражом. Об этом более подробно в четвёртой части курсового проекта.

При проектировании автомобильной дороги используют три вида переходных кривых:

1). Клотоида

2). Лемниската Бернулли

3). Кубическая парабола

Самый распространённым видом переходной кривой является клотоида (рис. 1), благодаря которой в настоящее время проектируют и план трассы, и продольные профиля автомобильной дороги. Когда участок дороги имеет форму клотоиды, руль поворачивается равномерно. Такая форма дороги позволяет преодолевать поворот без существенного снижения скорости.

Рисунок 1 - Клотоида

Уравнение клотоиды показано в формуле

, (2.2)

где R – радиус кривой, м,

lп – длина переходной кривой, м.

c – const

Прямая вставка между двумя кривыми должна быть более трёхсот метров. Если две кривые в плане направлены в одну сторону, а прямая вставка менее 100 метров, то эти кривые заменяют одной большего радиуса.

2.3 Методика расчёта переходных кривых

Сделав необходимые расчёты горизонтальных круговых кривых, приступают к расчётам переходных кривых. Угол поворота, дорожный тангенс и биссектриса являются исходными данными.

Расчёт ведётся в следующей последовательности:

1) по СНиП 2.05.02-85 в зависимости от назначенного радиуса выбирают длину переходной кривой;

2) определяют угол β по формуле

(2.3)

Результат получают в радианах.

3) проверяют возможность разбивки переходной кривой. Если , разбивка возможна;

4) находят добавочный тангенс (t) по формуле

(2.4)

5) находят дорожный тангенс (Т1) у переходной кривой по формуле

(2.5)

6) находят сдвижку круговой кривой (p) по формуле

(2.6)

Если p больше одной сотой радиуса, то следует принять новый радиус круговой кривой:

R1 = R + P (2.7)

Приняв новый радиус, по нему определяют дорожный тангенс и биссектрису.

В обратном случае расчёт продолжают.

7) определяют длину сокращённой круговой кривой (K1) по формуле

(2.8)

8) находят длину полного закругления (К2) по формуле

K2 = K1 + 2lп (2.9)

9) определяют домер (Д) по формуле

Д = 2·Т1 – К2 (2.10)

10) после установления величины элементов закругления переходят к определению пикетажного положения:

а) начала закругления (НЗ);

б) начала круговой кривой (НКК);

в) конца круговой кривой (ККК);

г) конца закругления (КЗ).

Расчёт проводят по следующей схеме

ВУ ПК – Т1 = НЗ ПК,

НЗ ПК + К2 = КЗ ПК или ВУ ПК + Т1 - Д = КЗ ПК, (2.11)

НЗ ПК – Lp = НКК ПК или ВУ ПК - Т = НКК ПК,

КЗ ПК – Lp = ККК ПК,

где ВУ ПК – пикетажное значение вершины угла.

Пример расчёта элементов переходной кривой:

Исходные данные

R = 1000 метров;

1) согласно СНиП 2.05.02-85 длина переходной прямой принимается равной 100 метров;

2) b=3 44

3) 58°00´ > 2·3°44´;

4) t=59.99 м;

5) T1 = 240 + 59.99 = 299.99 м;

6) p=0.599м;

7) K1=351м;

8) K2=591м;

9) Д = 2*300-591=9 м;

10) пикетажные значения главных точек

ВУ ПК16+40 – 300 = НЗ ПК13+40

НЗ НК13+40+591= КЗ ПК19+39

Результаты расчётов элементов переходных кривых западной трассы автомобильной дороги приведены в таблице 2.3. Переходные кривые на восточной трассе не разбивают.

Таблица 2.3 – Результаты расчётов элементов переходных кривых

Номер угла	Пикет	Угол поворота	R	lп	β	t	T1	p	К1	K2	D	НЗ	КЗ
лево	право
1	16+40	-	40º	1000	120	3º43´	59,99	300	0,599	351	591	9	13+40	19+39
2	29+60	-	27º	1000	120	3º43´	59,99	424	0,599	578	818	30	25+36	33+54

Разбивка полного закругления с переходной кривой на одном из углов трассы показана в приложении А.

2.4 Составление ведомости прямых и кривых

По азимуту А1 начального направления трассы и углам поворота вычисляем азимуты последующих направлений

Ai+1 = Ai + αпр (2.12)

Ai+1 = Ai - αлев,

где Аi – азимут предыдущего прямого участка трассы;

Аi+1 - азимут последующего прямого участка трассы;

αпр - угол поворота трассы вправо;

αлев - угол поворота трассы вправо.

По формулам 2.12 вычисляют

Для северной трассы

А1 = 250°

А2 = 207º;

Для южной трассы:

A1 = 257°00´

A2 = 40°

A3 = 234°

Азимуты переводят в румбы, используя таблицу 2.4.

Таблица 2.4 – Определение румба по азимуту

Азимут	Определение румба по азимутам	№ четверти, название румба
А = 0 - 90	r = A	I СВ
А =	r = 180 - A	II ЮВ
А =	r = A - 180	III ЮЗ
А =	r = 360 - A	IV СЗ

По таблице 2.4 получают:

Северный вариант трассы:

r1 = 70° - II четверть ЮВ;

r2 = 27° - II четверть ЮВ;

.

Южный вариант трассы:

r1 = 77°00´ - II четверть ЮВ;

r2 = 40º I четверть СВ;

r3 = 57º - II четверть ЮВ.

Расстояние S между вершинами углов вычисляют по формуле

S=ПКВУi+1-ПКВУi + Д, (2.13)

где ПК ВУi+1- пикетажное значение данной вершины угла;

ПКВУi - пикетажное значение предыдущей вершины угла;

Длиной S1 является расстоянием от начала трассы до вершины первого угла.

Северный вариант трассы:

S1 = 1640 м;

S2 = 1350 м;

Южный вариант трассы:

S1 = 900 м;

S2 = 1111 м;

S3 = 1320м.

Длины прямых вставок вычисляют по формуле

Рi+1 = ПК НКi+1 - ПК ККi или Рi+1 = ПК НЗi+1 – ПК КЗi (2.14)

Длина первой прямой вставки равна пикетажному значению начала первой кривой, последней - разности пикетажных значений конца трассы и конца последней кривой.

Северной трасса:

P1 = 1340 м;

P2 = 597 м;

Южной трасса:

P1 = 476м;

P2 = 483м;

P3 = 312,5 м.

Контроль:

1) разность между суммой правых и суммой левых углов поворота должна равняться разности азимутов конечного и начального участка трассы

; (2.15)

2) сумма прямых вставок (P) плюс сумма кривых (К) должна равняться длине трассы по пикетажу

; (2.16)

3) сумма расстояний (S) между вершинами углов поворота минус сумма домеров должна равняться длине трассы по пикетажу

; (2.17)

4) разность между удвоенной суммой тангенсов и суммой кривых должна равняться сумме домеров

. (2.18)

2.5 Построение магистрального хода и горизонтальных кривых

План трассы строится по румбам и расстояниям между вершинами углов на листе формата А2 в выбранном проектировщиком масштабе. В данном курсовом проекте масштаб плана 1:10000.

Для построения плана располагают лист бумаги длинной стороной горизонтально. Отступив более 5 см от левого края листа, по середине короткой стороны листа намечают точку ПК0 – начало трассы автомобильной дороги.

От этой точки проводят горизонтальную линию. На этой линии в заданном масштабе откладывают расстояние S1 между ПК0 и ВУ1 и получают положение первой вершины угла поворота.

В точке ПК0 по румбу r1 или азимуту А1 начального направления трассы проводят направление меридиана, которое затем в виде стрелки переносят в верхний угол листа

В точке ВУ1 откладывают первый угол поворота a1. Отложив вдоль этого направления расстояние S2 между ВУ1 и ВУ2, находят положение второй вершины угла. Аналогичными построениями определяют положение последующих вершин и конец трассы.

Далее находят на оси трассы положение главных точек переходных кривых НЗ, КЗ, или НКК и ККК для круговых кривых, откладывая для этого в обе стороны от вершины углов поворота соответствующие дорожные тангенсы.

Наносят положение пикетов. До первой вершины угла поворота ВУ1 пикеты откладывают в масштабе плана. От ВУ1 откладывают вперед домер Д и считают, что конец отрезка имеет то же пикетажное обозначение, что и вершина угла. От этой точки откладывают расстояние, равное дополнению до следующего пикета, и получают следующий пикет. Дойдя до ВУ2, все действия повторяют. Данные действия совершают до конца трассы.

2.6 Вынос пикетов на кривую

Если при трассировании на тангенсы попадают некоторые пикеты, то их выносят на кривую способом прямоугольных координат.

Исходными данными для выноса пикетов являются величина радиуса кривой R и расстояние k от начала или конца кривой до пикета. Далее находят абсциссу х, соответствующую положению пикета на кривой, и ординату у по формулам

x = R·sinγ (2.17)

y = 2·R·sin²γ ∕2,

где R – радиус кривой,

γ – центральный угол, соответствующий дуге k от начала или конца кривой до рассматриваемого пикета.

Центральный угол находят по формуле

(2.18)

От оси дорог откладывают по 250 метров в масштабе. В этой полосе отвода показывают рельеф местности, отдельные горизонтали подписывают, показывают ситуацию, отмечают начало и конец закругления каждой переходной кривой.

На этом построение плана трассы можно считать выполненным. Окончательный вид плана показан в приложении Б.

Глава 3. Построение полного продольного профиля

3.1 Построение сокращённых продольных профилей

Перед проектированием полного продольного профиля сначала строят сокращённые продольные профиля. После их построения можно увидеть, какой из вариантов трасс наиболее сложный в плане проектирования на нём автомобильной дороги, и, совместив эти данные с результатами трассирования и камеральных работ, выбирают окончательный вариант трассы, полный продольный профиль которого будут проектировать в дальнейшем.

В сокращённом профиле строят только линию земли. Отметки земли находят на каждом пятом пикете способом интерполяции или экстраполяции. Полученная линия наглядно показывает, на каком варианте трассы объёмы земляных работ будут больше, т. е. строительство менее выгодно.

Сокращённые продольные профиля показаны в приложении В.

3.2 Проектирование полного продольного профиля

Выбрав наилучший вариант трассы, проектируют полный продольный профиль.

3.2.1 Нанесение проектной линии на продольный профиль

Проектную линию автомобильной дороги третьей технической категории следует наносить, руководствуясь следующими требованиями:

§  необходимо назначать рабочие отметки не ниже руководящей рабочей отметки, которая зависит от условий снегозаносимости, от дорожно-климатической зоны, от типа грунтов и от уровня грунтовых вод;

§  запрещается проектировать продольный профиль по нулевым отметкам;

§  рекомендуется проектировать продольный профиль с хорошим шагом проектирования. Минимальным является шаг, равный ста метрам;

§  рекомендуется назначать продольные уклоны iр не более 30‰. Если объёмы земляных работ в этом случае очень большие, то для автомобильной дороги третьей технической категории при расчётной скорости 100 км/ч допускается принимать продольный уклон до 50‰ включительно;

§  проектные уклоны должны быть округлены до целых тысячных;

§  высота насыпи и глубина выемки (рабочая отметка) не должна превышать 12 метров;

§  если алгебраическая разность уклонов смежных участков по абсолютной величине превышает 10‰, необходимо проектировать вертикальную кривую;

§  разрешается назначать радиусы вертикальных кривых не менее 70000 метров для выпуклых и не менее 8000 для вогнутых кривых. При расчётной скорости 100 км/ч допускается назначать радиусы для выпуклых кривых свыше 10000 метров и для вогнутых – не менее 3000 метров (в горных районах свыше 1500 метров);

§  горизонтальные кривые в плане и вертикальные кривые в продольном профиле, как правило, следует совмещать, при этом они не должны отличатся более, чем на 100-150 метров. Смещение вершин кривых должно быть не больше одной четвёртой длины меньшей из них. Также следует избегать сопряжений концов кривых в плане с началом кривых в продольном профиле;

§  наибольшее расстояние видимости для встречного автомобиля должно быть 350 метров, а для остановки – 200 метров;

§  на продольном профиле следует разместить грунтовый профиль.

Проектирование выполняют последовательно, переходя от участка к участку. Первоначально на профиле в вертикальном масштабе отмечают проектную отметку ПК0. Затем в соответствии с характером рельефа местности выбирают первую точку перегиба трассы. Отметив ее на профиле и соединив с отметкой ПКО, получают первый участок трассы.

Далее вычисляют уклон i первого участка трассы по формуле

, (3.1)

где ннач - проектная отметка начальной точки участка, м;

hkqh - проектная отметка конечной точки участка, м;

d - горизонтальное расстояние между начальной и конечной точками участка, м.

Для первого участка ННАЧ равна проектной отметке на ПК0, для всех остальных участков - проектной отметке конечной точки предыдущего участка.

Проектную отметку Нкон предварительно определяют на профиле с точностью до 0,5 мм в заданном масштабе. Если точка перегиба проектной линии выбрана так, что она графически совпадает с точкой поверхности земли, то для вычисления уклона в качестве Нкон берут отметку земли.

Все величины в формуле (3.1) должны быть выражены в одних и тех же единицах, поскольку уклон - величина безразмерная. Значение уклона может быть как положительным, так и отрицательным.

Если уклон участка превышает руководящий, необходимо изменить положение точки перегиба трассы, сделав проектную линию более пологой.

3.2.2 Вычисление проектных и рабочих отметок

Если уклон первого участка не превышает руководящий, его значение округляют до целых тысячных и заново вычисляют проектную отметку конечной точки первого участка

НКОН = ННАЧ + id, (3.2)

которая будет отличаться от первоначально принятой отметки за счет округления уклона. Затем вычисляют отметки всех остальных точек участка (пикетов и плюсовых точек) также по формуле (3.2), изменяя лишь расстояние между ними.

Вычисленные отметки записывают в графу «Отметка бровки земляного полотна». В графе «Уклон и вертикальная кривая» предварительно разграничивают участки вертикальными линиями. Если перелом проектной линии не совпадает с пикетом, то с обеих сторон вертикальной линии необходимо указать расстояния от точки перегиба до ближайших пикетов. Направление уклона (понижение или повышение) показывают диагональю. Над диагональю выписывают величину уклона в целых тысячных, под диагональю записывают горизонтальное расстояние в метрах. При проектировании горизонтального участка проводят посередине графы горизонтальную черту, над чертой пишут «0», под ней - длину участка.

Определив проектные отметки на одном участке, рекомендуется сразу вычислить рабочие отметки. Рабочая отметка h представляет собой разность проектной отметки НПР и отметки фактической поверхности земли НЗЕМ в данной точке

h=НПР-НЗЕМ, (3.3)

Рабочие отметки необходимо вычислить на всех пикетах и плюсовых точках. Положительные рабочие отметки показывают высоту насыпи, отрицательные - глубину выемки. Положительные рабочие отметки записывают на 1 см выше проектной отметки, отрицательные - на 1 см ниже линии земли слева от ординаты.

3.3 Проектирование вертикальных кривых

Если алгебраическая сумма или разность уклонов на переломе составляет 10‰ и более промилей для обеспечения плавности хода и условий видимости поверхности дороги необходимо запроектировать вертикальные кривые (ВК).

Точка перелома продольного профиля является вершиной угла (ВУ) вертикальной кривой. На кривой выделяют главные точки: начало (НВК), вершину (ВВК), середину (СВК) и конец (КВК) вертикальной кривой. Точка СВК находится на одинаковом расстоянии от начала и конца кривой. Точка ВВК имеет наибольшую (при выпуклой кривой) или наименьшую (при вогнутой кривой) проектную отметку на вертикальной кривой.

3.3.1 Вычисление элементов вертикальных кривых

Элементы вертикальных кривых: длину кривой Кв, тангенс T в, биссектрису Бв, ординаты промежуточных точек Y находят по формулам

KB = RB(Ii1-i2I), (3.4)

ТB = KB/2 = RB(Ii1-i2I)/2, (3.5)

БB = ТВ2/2RB = КB2/8КB, (3.6)

Y = X2/2RB. (3.7)

Здесь X - расстояние от НКВ или КВК до промежуточной точки, м.

3.3.2 Вычисление пикетажных значений главных точек вертикальных кривых

Пикетажные значения начала вертикальной кривой и конца вертикальной кривой определяют по формулам

ПК НВК = ПК ВУ - ТВ (3.8)

ПК КВК = ПК НВК + КB (3.9)

контроль:

ПК КВК = ПК ВУ + Тв (3.10)

Пикетажное значение СВК совпадает с пикетажным значением ВУ, поэтому вычислять его не требуется.

Если уклоны i1 и i2 имеют противоположные знаки, то необходимо вычислить пикетажное значение вершины вертикальной кривой

ПК ВВК = ПК ВУ + 0,5(11-12) , (3.11)

где величины

I1 = RBIi1I, (3.12)

I2 = RBIi2I

представляют собой отрезки, соответственно от НВК до ВВК и от ВВК до КВК.

При сопряжении уклонов с одинаковыми отметками вершина кривой размещается вне проектируемой кривой. В этом случае вычислять пикетажное обозначение точки ВВК не требуется. Если один из уклонов равен нулю, вершина кривой совпадает с точкой НВК или с КВК.

Пример расчёта вертикальной кривой.

По формулам 3.4, 3.5, 3.6, находят

KB = 10000·(0,044 –0) = 440 м;

ТB = 0,5·*440 = 220 м;

БB = 2202/2·10000 = 2,42 м.

По формулам 3.8, 3.9, 3.11, 3.12 вычисляют пикетажные значения

ПК НВК=ПК11+00 – 220 = ПК8+80;

ПК КВК = ПК8+80 + 440 = ПК13+20;

I1 = 10000·0,044 = 440 м;

I2 = 16000·0,0 = 0 м;

ПК ВВК = ПК11+00 + 0,5(= ПК13+20.

Результаты вычислений элементов вертикальных кривых и пикетажные значения главных точек вертикальных кривых заносят в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 – Элементы вертикальных кривых и пикетажные значения

ПК ВУ	|i1-i2|	rb, м	Тв, м	Кв, м	Бв, м	ПК НВК	ПК ВВК	ПК КВК
11+00	0,0008	10000	220	440	2,42	8+80	13+20	13+20
17+00	0,077	10000	180	360	1,62	15+20	18+80	18+80
35+25	0,041	16000	328	656	3,362	31+97	38+53	38+53

В графу профиля «Уклон и вертикальная кривая» вносят изменения и дополнения.

Вертикальными линиями отмечают положения начала и конца вертикальной кривой, числами указывают расстояния от точек до предыдущих пикетов. Между вертикальными линиями, в зависимости от вида кривой, изображают условный знак вертикальной кривой и подписывают значения радиуса и длины кривой. Положение ВВК показывают вертикальной стрелкой с указанием расстояния от предыдущего пикета.

3.3.3 Вычисление проектных отметок точек на вертикальных кривых

Проектные отметки начала и конца кривой вычисляют по формуле (3.2), используя новые значения длин участков.

Для остальных точек вертикальной кривой (пикетов и плюсовых точек) находят абсциссы X, представляющие собой для точек, лежащих в пределах от НВК до ВУ, разности пикетажных обозначений точки и НВК, а для точек, лежащих в пределах от ВУ до КВК, разности пикетажных обозначений КВК и точки. Затем в соответствии с выражением (3.7) вычисляют ординату Y. Для выпуклой кривой проектные отметки точек уменьшают на соответствующие ординаты Y, для вогнутой кривой увеличивают. Проектную отметку на ВУ уменьшают или увеличивают на величину биссектрисы вертикальной кривой.

Результаты расчетов оформляют в виде таблицы 3.2. В графу «Отметка бровки земляного полотна» заносят новые данные, исправив ранее полученные значения.

Таблица 3.2 – Отметки точек на вертикальных кривых

Точка	X	Y	H	Hр
	1 вертикальная кривая
НВК ПК8+80	0	0	117,5	117,5
ПК9+00	20	0,02	125,9	125,92
ПК10+00	120	0,72	121,48	122,2
ПК11+00	200	2	117,1	119,1
ПК12+00	120	0,72	117,1	117,82
ПК13+00	20	0,02	117,1	117,12
ВВК ПК13+20	0	0	117,1	117,1
	2 вертикальная кривая
НВК ПК15+20	0	0,00	117,1	117,1
ПК16+00	80	0,32	117,1	117,42
ПК17+00	18	0,72	117,1	117,82
ПК18+0	80	0,32	120,7	121,02
ВВКПК18+80	0	0	123,5	123,5
	3 вертикальная кривая
НВК ПК31+97	0	0,00	174,98	174,98
ПК32+00	55	0,00	175	175
ПК33+00	155	0,33	178,44	178,77
ПК33+25	255	0,512	178,5	179,12
ПК34+00	355	1,28	178,2	179,48
ПК35+00	255	2,9	177,39	179,39

Продолжение таблицы 3.2

ПК36+00	250	2	176,125	178,125
ПК37+00	155	0,73	178,66	179,39
ПК38+00	112	0,08	179,92	180
КВК ПК38+53	0	0,00	192,22	180

Вычисленные отметки с учетом вертикального масштаба наносят на профиль и проводят через эти точки кривую. От точек НВК, ВВК и КВК до верхней горизонтальной линии сетки профиля наносят вертикальные линии.

3.3.4 Вычисление рабочих отметок точек на вертикальных кривых

Для определения рабочих отметок в точках начала, вершины и конца вертикальной кривой предварительно вычисляют отметки земли. Для этого необходимо найти уклоны участков фактической поверхности земли, на которые попадают точки НВК, ВВК и КВК, используя формулу (3.1) и не округляя результат.

Числа берут из графы «Фактические данные». Затем, зная пикетажное обозначение точки НВК, ВВК и КВК, по формуле (3.2) находят отметку земли.

Полученные отметки записывают в графу «Отметка земли», заключая их в скобки.

По формуле (3.3) вычисляют рабочие отметки, наносят их на профиль, исправляя и дополняя ранее полученные значения.

Полный продольный профиль показан в приложении 3.

3.4 Определение положения точек нулевых работ

В точках пересечения проектной линии с линией земли рабочая отметка равна нулю. Поэтому эти точки называют точками нулевых работ. Расстояние от пикетов или плюсовых точек до точки нулевых работ определяют по формулам

, (3.13)

,

или x2 = d-x1,

где h1, h2 - рабочие отметки левой и правой точек на профиле, между которыми находятся точки нулевых работ, м;

d - горизонтальное расстояние между этими точками, м.

Полученные значения х1 и х2 округляют до целых метров и выписывают на профиле левее и правее вертикальных линий, проведенных пунктиром из точек нулевых работ до верхней горизонтальной линии сетки профиля. Возможен случай, когда точка нулевых работ попадает на вертикальную кривую. Радиус вертикальной кривой, как правило, значительно больше длины кривой между двумя соседними точками на профиле. Поэтому при вычислении расстояний х1 и х2 кривизной проектной линии можно пренебречь.

3.5 Объёмы земляных работ

После построения полного продольного профиля подсчитывают объёмы земляных работ.

Для этого проводят следующие вычисления:

1) объём насыпи (выемки) состоит из профильного объёма земляных работ в насыпях (выемках), который определяется по формуле

V = Fсрl, (3.14)

где Fср – средняя площадь сечения поперечного профиля,

l – длина участка.

Fср = BHср + mHср2, (3.15)

где Нср – средняя рабочая отметка на участке между смежными пикетами (плюсовыми точками).

Для выемки по формуле

Fср = BHср + 2ωк + nHср2 + 2b´кHср, (3.16)

где B – ширина земляного полотна, м,

ωк – площадь канавы (кювета), м2,

b´к – ширина канавы по верху, м.

Площадь канавы (кювета) по формуле

, (3.17)

где bk – ширина канавы (кювета) по низу, м,

hk – глубина, м,

m, n – крутизны откосов;

2) поправка на разность рабочих отметок ±ΔH учитывается при разности рабочих отметок (H1 – H2) > 1

(3.18)

3). Поправка на объём срезки почвенного слоя

при насыпи

Vс = [B + 2m( Hср + hс)]·hсl, (3.19)

где hс – толщина срезаемого слоя. hс = 0,2 м.

при выемке

Vс = (B + 2mhк + 2bк + 2nhк + 2nHср)·hcl (3.20)

при разработке резерва

Vc = (lp + mhc + nhc)·hсl, (3.21)

где lp – ширина резерва по низу, м,

hk – средняя глубина резерва, м.

Принимают lp = 0,4 м, hk = 1 м;

4) поправка на устройство проезжей части по формуле

ΔV = [Sλ – (S2 + S3 + S4)]·l, (3.22)

где Sλ – площадь сточной призмы, м2

Sλ = c2io + b·(c·io + b·iпр/4), (3.23)

где b – ширина проезжей части, м,

c – ширина обочины, м,

io – уклон обочины, ‰,

iпр – уклон проезжей части.

S2 – площадь сечения дорожной одежды на ширине проезжей части, м2

S2 = b·hд. о., (3.24)

где hд. о. – высота дорожной одежды.

S3 – площадь сечения краевых полос, м2,

S3 = 2c’hу, (3.25)

где hу – толщина укрепления обочин,

c’ – ширина краевой полосы.

S4 – площадь сечения укрепления обочин, м2

S4 = 2c”hу, (3.26)

где c” – ширина обочины за краевой полосой, м.

Если площадь сточной призмы Sλ > (S2 + S3 + S4), то ΔV прибавляется к объёму насыпи и вычитается из объёма выемки. Если Sλ < (S2 + S3 + S4), ΔV вычитается из объёма насыпи и прибавляется к объёму выемки.

Пример вычисления объёма земляных работ:

Объём насыпи для первого участка длиной l = 100 метров

B = 12 метров,

m = 1,5;

H1 = 4,28 м;

H2 = 1,86 м;

Hср = 3,07 м;

1) Fср = 12·3,07 + 1,5·3,072 = 50,98 м2;

2) V = 50,98·100 = 5098 м3;

3) ΔH = 1,5·(1,86 – 4,28)2·100/12 = 40,5 м;

4) Vc = (12 + 2·1,5·(3,07 + 0,2)) ·0,2·100 = 436,2 м3 – при насыпи;

5) Vc = (0,4 + 1,5·0,2 +1,5·0,2) ·0,2·100 = 20 м3 – при разработке резерва;

6) Sλ = 2,52·0,04 + 7·(2,5·0,04 +7·0,02·0,25) = 1,195 м2;

7) S2 = 7·0,3 = 2,1 м2;

8) S3 = 2·0,5·0,25 = 0,25 м2;

9) S4 = 2·2·0,25 = 1 м2;

10) ΔV = (1,195 – (2,1 + 0,25 + 1)·100 = -215,5 м3;

Объём выемки

L = 77 м;

Hср = 0,445 м;

1) ωк = 0,4·1 + 12·0,5·(1,5 + 1,5) = 1,9 м2;

2) Fср = 12·0,445 + 2·1,9 + 1,5·0,4452 + 2·3,4·0,445 = 12,46 м2;

3) V = 12,46·77 = 959,65 м3;

4) Vc = (12 + 2·1,5·1 + 2·0,4 + 2·1,5·1 +2·1,5·0,445) ·0,2·77 = 310,08 м3;

Результаты вычисления объёмов земляных работ приведены в таблице 3.3.

Км	Пикет	+	Расстояние	Рабочая отметка	Hср	V	Vс	Объём грунта взамен срезанному	Разность рабочих отметок Δh	Поправка на разность Δh	Поправка на устройство проезжей части	Итого земляных работ
насыпь	выемка	насыпь	выемка	насыпь	выемка	насыпь	выемка	на резервах	насыпь	выемка	насыпь	выемка	объём отваленраст. грунта
общий V	в т. ч раст. слой
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
1	0	00		4	-
100	2,96	-	4866,2	-	429,6	-	20	429,6	4	54.08	-190.5	-		-	-	449.6
	1	00	1,92	-
100	1,265	-	1758,1	-	327,9	-	20	327,9	-2.08	21.45	-190.5	-		-	-	347.9
	2	00	0,61	-
100	-	0,045	-	464,9	-	498,7	-	498,7	-1.31	21.45	-	-190.5		-	-	498,7
	3	00	-	0,7
16	-	0,35	-	200,7	-	98,23	-	98,23	-1.31	1.16	-	-36.195	-			98,23
	3	19	0,00	0,00
81	-	1,83	-	3501,4	-	490,7	-	490,7	0.7	135.6	-	-154.3	-			490,7
	4	0	-	3,66
100	-	3,83	-	9780,7	-	725,8	-	725,8	-3.66	1.445	-	-190.5	-			725,8
	5	00	-	4
100	-	3,6	-	9092	-	712	-	712	-0.34	8	-	-190.5	-			712
	6	00	-	3,2
100	-	4,15	-	10765,38	-	745	-	745	0.8	45.125	-	-190.5	-			745
	7	00	-	5,1
100	-	6,92	-	20572,56	-	911,2	-	911,2	-1.9	165.6	-	-190.5	-			911,2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
	8	00		-	8.74
100	-	10.02	-	34277.6	-	1097.2	-	1097.2	-3.64	81.92	-	-190.5	-			1097.2
	9	00	-	11.3
100	-	11.54	-	42050.9	-	1188.4	-	1188.4	-2.56	2.88	-	-190.5	-			1188.4
2	0	00	-	11.78
100	-	9.09	-	29863.4	-	1041.4	-	1041.4	-0.48	361	-	-190.5	-			1041.4
	1	00	-	6.4
55	-	3.2	-	4362.6	-	378 4	-	378 4	5.38	281.6	-	-104.77	-			108,6
	1	55	0.00	0.00
45	-	2.66	1601.76	-	-	151.38	-	151.38	6.4	159.2	-	-85.725	-			151.38
	2	00	5.32	-
20	5.98	-	2511	-	122.22	-	4	122.22	5.32	4.42	-38.1	-	-			126.22
	2	20	6.65	-
56	3.3	-	3163.07	-	252.84	-	11.2	252.84	1.33	309.5	-106.68	-	-			264.04
	2	76	0.00	0.00
24	-	0.19	-	178.23	-	121.776	-	121.776	-6.65	0.43	-	-45.72	-			121.776
	3	00	-	0,38
40	-	0.33	-	406.7	-	206.32	-	206.32	-0.38	0.05	-	-76.2	-			206.32
	3	40	-	0,28
100	-	0.26	-	533.24	-	307.15	-	307.15	0.1	0.006	-	-114.3	-			307.15
	4	00	-	0,25
100	-	0.175	-	713.6	-	506.5	-	506.5	0.03	0.28	-	-190.5	-			506.5

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
	5	00		-	0,1
45	-	0.05	-	213.5	-	224.55	-	224.55	0.15	0.056	-	-86.725	-			224.55
	5	00	0.00	0.00
55	0.06	-	39.9	-	140.58	-	11	140.58	0.1	0.1	-104.75	-	-			151.58
	6	00	0.12	-
100	-	0.41	-	1186	-	520.9	-	520.9	0.12	14.3	-	-190.5	-			520.9
	7	00	-	0.95
100	-	1.48	-	3502.6	-	585.1	-	585.1	-1.07	14.3	-	-190.5	-			585.1
	8	00	-	2.02
100	-	1.86	-	4395.7	-	607.6	-	607.6	-1.07	1.28	-	-190.5	-			607.6
	9	00	-	1.7
39	-	1.545	-	1420.6	-	229.6	-	229.6	0.32	0.468	-	-74.3		-	-	229.6
	9	39	-	1.39
61	-	1.225	-	1773.9	-	347.4	-	347.4	0.31	0.83	-	-116.2		-	-	347.4
3	0	00	-	1.06
25	-	0.53	-	354.6	-	131.95	-	131.95	0.33	3.51	-	-47.6		-	-	131.95
	0	25	0.00	0.00
75	2.1	-	2386.12	-	283.5	-	15	283.5	1.06	165.4	-142.9	-		-	-	298.5
	1	00	4,2	-
49	2.1	-	1558.9	-	185.22	-	9.8	185.22	4.2	108	-93.4	-		-	-	195.02
	1	49	0,00	0,00
51	-	2.2	-	2673.4	-	320.28	-	320.28	-4.2	123.4	-	-97.15	-			320.28

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
	2	00		-	4.4
100	-	5.35	-	14731.4	-	817	-	817	-4.4	45.125	-	-190.5	-			817
	3	00	-	6.3
100	-	5.6	-	15523.1	-	830.5	-	830.5	-1.9	26.28	-	-190.5	-			830.5
	4	00	-	4.85
100	-	3.8	-	9705.1	-	724.3	-	724.3	1.45	54.6	-	-190.5	-			724.3
	5	00	-	2,76
36	-	2.7	-	2411.24	-	238	-	238	2.09	0.00045	-	-68.58	-			238
	5	36	-	2.75
64	-	2.6	-	4148.7	-	420.16	-	420.16	0.01	0.18	-	-121.92	-			420.16
	6	00	-	2.6
100	-	1.9	-	4653.4	-	613.9	-	613.9	0.15	201.6	-	-190.5	-			613.9
	7	00	-	1.33
100	-	1.25	-	2964.34	-	571	-	571	1.27	0.32	-	-190.5	-			571
	8	00	-	1.17
100	1.87	-	22617.7	-	383.5	-	-	383.5	0.16	463.6	-190.5	-	-			383.5
	9	00	4.92	-
100	5.84	-	12123.84	-	602.4	-	20	602.4	6.09	42.32	-190.5	-	-			622.4
4	0	00	6.76	-
100	4.2	-	7797.004	-	506.7	-	20	506.7	1.84	316.26	-190.5	-	-			526.7
	1	00	1.73	-
100	2.3	-	3600	-	391.5	-	20	391.5	-5.03	17.7	-190.5	-	-			411.5
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
	2	00		2.92	-
100	3.78	-	6679.26	364,04	478.6	-	20	478.6	1.19	36.98	-190.5	-	-			498.6
	3	00	4.64	-
54	4.5	-	4542.5	-	281.6	-	10.8	281.6	1.72	0.6	-102.87	-		-	-	292.4
	3	54	4,34	-
46	4.22	-	3598	-	233.358	-	9.2	233.358	-0.3	0.16	-87.63	-		-	-	242.56
	4	00	4.17	-
100	2.46	-	3869.4	-	399.9	-	20	399.9	-0.17	145.35	-190.5	-		-	-	419.9
	5	00	0.76	-
100	-	1.59	-	3766.1	-	591.85	-	591.85	-3.41	277.89	-	-190.5	-			591.85
	6	00	-	3.9
100	-	2.63	-	6368.6	-	656.95	-	656.95	-4.75	87.45	-	-190.5	-			656.95
	7	00	-	1.3
100	-	2.03	-	4814.5	-	617.8	-	617.8	2.645	25.92	-	-190.5	-			617.8
	8	00	-	2.75
100	-	2.77	-	6752.1	-	662.5	-	662.5	-1.44	01.031	-	-190.5	-			662.5
	9	00	-	2.8
50	-	3.375	-	4216.8	-	349.25	-	349.25	-0.05	8.21	-	-190.5	-			349.25
	9	50	-	3.95

Глава 4. Проектирование поперечного профиля

Поперечным профилем называют изображение в уменьшенном масштабе сечения дороги верти­кальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги.

4.1 Виражи

Вираж – односкатный поперечный профиль с уклоном проезжей части и обочин к центру кривой. Его устраивают на кривых малого радиуса для повышения устойчивости автомобиля. Переход от двухскатного поперечного профиля проезжей части к односкатному называется отгоном виража, который обычно осуществляют на переходной кривой. Если переходная кривая отсутствует, то вираж устраивают на прилегающем прямом участке, равном длине переходной кривой.

4.2 Расчёт виража

Исходные данные

1) ширина земляного полотна (B) для третьей технической категории согласно СНиП 2.05.02-85 должна быть 12 метров;

2) ширина обочин (Bоб) – 2,5 метров;

3) ширина проезжей части (Bпр) – 7 метров;

4) поперечный уклон проезжей части (iпр) на прямой – 20‰;

5) поперечный уклон обочин (io) принимают на 10-30‰ больше поперечных уклонов проезжей части. В нашем случае возьмём io = 40‰;

6) поперечные уклоны на вираже зависят от назначенных радиусов кривых в плане;

7) необходимо предусматривать уширение проезжей части за счёт обочин, но ширина обочины после уширения должна остаться не менее одного метра;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м,

где H3 – превышение оси дороги на вираже;

h1 – превышение наружной кромки;

h4 – превышение оси дороги на вираже над внутренней кромкой проезжей части;

h2 – превышение внутренней кромки проезжей части на вираже над внутренней бровкой дорожного полотна;

С1 – ширина обочины после уширения;

h5 – превышение внутренней кромки проезжей части над внешней бровкой;

С – ширина внутренней обочины на кривой при устройстве уширения на вираже;

Но – превышение наружной бровки в начале отгона виража над наружной бровкой на дороге;

Н1 – это превышение кромки проезжей части над бровкой земляного полотна;

Н4 – превышение кромки проезжей части;

Н5 – превышение наружной бровки на вираже над наружной бровкой на обочине в начале виража;

L – длина отгона виража;

L1 – длина вращения внешней половины проезжей части вокруг оси дороги.

Чертёж виража показан в приложении Д.

После расчёта виража необходимо вычертить пять поперечных профилей на формате А4. Первый поперечный профиль вычерчивают на расстоянии 10 метров от начала закругления.

4.3 Построение сетки поперечного профиля, нанесение линии земли и проектной линии

Необходимо вычертить на листе миллиметровой бумаги профиль поперечника в горизонтальном и вертикальном масштабе 1:500. Для этого вдоль нижней стороны листа строят графу расстояний шириной 1 см и длиной 20 см. По середине этой графы проводят вертикальную линию - ординату, соответствующую оси трассы на пикете, где разбит поперечник. Внизу ординаты, под линией графы расстояний, указывают номер пикета поперечника. В графе расстояний проводят ординаты, соответствующие пронивелированным точкам поперечника, для чего от ординаты, обозначающей ось трассы, откладывают в масштабе влево и вправо расстояния от этих точек из пикетажной книжки или журнала нивелирования поперечника. Затем в эту же графу выписать расстояния между соседними ординатами в целых метрах.

В графу отметок против соответствующих ординат графы расстояний выписывают отметки пронивелированных точек с округлением до сотых долей метра.

Верхняя графа «Проектные отметки и уклоны» шириной 1,5 см заполняется данными из графы «Отметка бровки земляного полотна». В графу «Проектные отметки» вписывают проектные отметки на бровках земляного полотна на пикете, где разбит поперечник, из соответствующей графы продольного профиля. Проектную отметку оси дороги вычисляют и вписывают в графу против оси дороги.

От верхней линии графы «Проектные отметки», которая принимается за линию условного горизонта, напротив всех точек поперечника проводят вверх перпендикуляры (ординаты). За отметку линии условного горизонта принимают ту же отметку, что была принята на продольном профиле. От линии условного горизонта в вертикальном масштабе откладывают на ординатах вверх разности отметок земли, соответствующих точек поперечника и принятой отметки линии условного горизонта.

Нанесенные точки соединяют прямыми линиями, получая линию фактической поверхности земли на поперечнике. Затем откладывают проектные отметки точек бровки земляного полотна и оси дороги. Полученные точки соединяют прямыми линиями.

Затем вычисляют отметки фактической поверхности земли на расстоянии 5 м от оси дороги и вписывают их в графу «Отметки земли», заключая в круглые скобки.

Глава 5. Гидравлический расчёт трубы

Отводные сооружения устраивают в тех местах, где дорога пересекается с различными водотоками, образовавшимися от дождевой воды или вследствие таяния снегов. Среди водопропускных сооружений наиболее распространены трубы.

Водопропускные трубы - это инженерные сооружения, предназначенные для пропуска под насыпями дорог небольших водотоков.

5.1 Характеристики водосборного бассейна

5.1.1 Определение площади водосбора

По-другому площадью водосбора называют бассейн, который ограничен автомобильной дорогой и водораздельной линией, которая отделяет данный бассейн от соседних. Вся вода, которая попадает в бассейн, стекает в лог к участку дороги, где будет запроектирована труба.

Граница водосборной площади определяется на выданной топографической карте нанесением на неё точек перегибов горизонталей и последующим их соединением. Для определения площади её разбивают на мелкие плоские фигуры, например, треугольники, площади которых находят по известным формулам. Далее они суммируются.

В нашем случае необходимо запроектировать одну водопропускную трубу на ПК29

Площадь равна 0,09225 м2

5.2.1 Определение максимального ливневого расхода

Qлив = 16,7·ap·α·φ·F, (5.4)

где aр – расчётная интенсивность дождя, мм/мин;

α – коэффициент потерь стока;

φ – коэффициент редукции стока;

F – водосборная площадь;

aр = aчас·kt, (5.5)

где aчас – средняя интенсивность ливня в час, мм/мин;

kt – коэффициент перехода от часовой продолжительности ливня к действительной.

Исходные данные

Псковская область –ливневый район номер 5

вероятность превышения – 2%;

преобладание грунтов для трубы – супесь;

площади водосборов – 0,9225м2 соответственно

Qлив1 =16,7*0,82*1,37*0,3*1,02*0,09225=0,52м3/с

5.2.2 Определение максимального расхода от талых вод

Максимальный расход от талых вод для любой площади бассейнов определяется по формуле государственного гидрологического института

, (5.6)

где k0 - коэффициент дружности половодья;

n - показатель степени зависящий, который как и k0 зависит от рельефа и климатических условий и определяются по таблице

F - площадь водосбора, км2;

δ1 - коэффициент, учитывающий залесённость и заболоченность. В данном случае бассейн не заболочен, поэтому δ1 принимают равным 1;

δ2 - коэффициент, учитывающий озёрность.

hр - расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле:

hр = kpho (5.7)

где hо - средний многолетний слой стока, мм.

kр - модульный коэффициент для расчетного расхода.. Определяется с учетом вероятности превышения коэффициентов вариации и коэффициентов асимметрии.

Данные, которые находят по таблицам:

k0 = 0,008

n = 0,17 – для лесной зоны европейской части;

ho = 140 мм;

Cv = 0,35;

Cv уточн. = 0,35·1,25 = 0,44;

Сs = 2·0,44 = 0,88;

kр = 2,1;

hр = 140·2,1 = 294 мм;

Qсн=(0,008*294*0,09225*0,33)/(0,09225+1)=0,85 м3/с

5.2.3 Определение максимального расхода с учётом аккумуляции воды

При аккумуляции объём накапливающейся воды перед трубой образует пруд, объём которого зависит от глубины пруда и его продольного уклона.

Расчёт ливневого расхода с учётом аккумуляции стока ведут по следующим формулам

,

, (5.8)

,

где Wпр – объём пруда, м3;

W – объём дождевого стока, м3;

Нпр – глубина пруда, принимается равной 1,7 м;

m, n – заложения правого и левого склонов;

iл – уклон лога;

Qл – ливневый расход, м3/c;

tр - ­расчетная продолжительность осадков или временное освобождение пруда.

Пример расчёта:

Hпр = 4,86 – 0,5 = 4,36 м;

iл = 0,026;

m = 21,74; n = 24,39;

м3;

м3;

QА = 1,046м3/с

5.3 Гидравлический расчёт трубы

Существует три режима работы труб: безнапорный, полунапорный и напорный.

Для безнапорного режима

H < 1,2hтр

Для полунапорного режима

H > 1,2hтр

Для напорного режима

H > 1,4hтр,

где H – высота подпора воды перед трубой.

Наилучшим считается безнапорный режим, так как при этом режиме исключается размыв грунтов.

Упрощённая методика расчёта водопропускной трубы:

1)  по расчётному (максимальному) расходу стока подбирают диаметр трубы;

2)  проверяют режим работы трубы;

3)  определяют допустимый уклон дна трубы по формуле

,

где Qр – расчётный расход;

ω – площадь живого сечения;

c – скоростной коэффициент Шизи;

,

где R – гидравлический радиус;

n – коэффициент шероховатости;

y – коэффициент;

4) рассчитывают минимальную рабочую отметку насыпи

,

где d – диаметр трубы;

δ – толщина стенок трубы;

z – запас;

5) определяют длину трубы;

6) назначают мероприятия против размыва грунтов.

Пример расчёта показан для трубы на ПК29

Qmax = 2,66 м3/с;

1)  Н = 0,68 м; d = 1 м; Vвых = 2,1м/с

2)  Н/hтр<1.2-режим безнапорный

3)  kc = α·kd = 5,7984 м3/с

4)  iкр=0,008

5)  hmin = 1+ 0,2 + 0,5 = 1,7м;

6)  Lтр = 17,1м.

Заключение

В ходе разработки курсового проекта были выполнены следующие задачи: построение плана дороги, ознакомление с методикой расчёта переходных кривых, проектирование продольного профиля, определение объёмов земляных работ, ознакомление с методикой расчёта виража, определение гидравлических расчётов трубы.

В ходе выполнения курсового проекта, студент должен был освоить основные методики выполнения задач курса «Изыскания и проектирование». Выполняя работу, он должен был не забывать об основной цели курса - организация безопасного движения автомобильного транспорта, достижение максимальных эксплуатационных свойств и качеств автомобильной дороги при наименьших экономических затратах.

Список использованной литературы

1. Строительные нормы и правила СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» Москва, 1997;

2. Технология и организация строительства автомобильной дороги: учебное пособие /

, , . – П.: изд. ПетрГУ, 200с.;

3. Курс лекций по предмету «Изыскания и проектирование автомобильной дороги»;

4. Курс лекций по предмету «Технология и организация строительства автомобильных дорог»;

Приложение