4. Проектирование продольного профиля.

Продольным профилем автомобильной дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость, изображенную в уменьшенном масштабе. Продольный профиль показывает линию фактической поверхности земли и линию проектируемой поверхности дорожного покрытия по оси дороги, линию ординат от точек переломов фактической поверхности земли и точек сопряжения элементов проектной линии продольного профиля.

Нанесение черного профиля производится по отметкам отдельных пикетов. Отметки пикетов определяются методом интерполяции и методом экстраполяции.

Метод интерполяции применяется в том случае, если пикет расположен между двумя соседними горизонталями. Метод экстраполяции используется, когда пикет находится внутри замкнутой горизонтали.

Проектную линию на продольный профиль наносят по обертывающей или по секущей. Нанесение проектной линии начинают с назначения контрольных, или опорных высотных точек, и установления необходимых возвышений земляного полотна в зависимости от грунтово-гидрологических условий местности и условий снегонезаносимости дороги в зимнее время. Эти возвышения принято называть руководящими рабочими отметками.

На продольном профиле данного курсового проекта проектную линию будем наносить методом инженера Н. М. Антонова ( так как проектируемая дорога проходит в условиях холмистого рельефа), заключающегося в проектировании сопрягающихся прямых вертикальными кривыми, наносимыми с помощью прозрачных шаблонов лекал разных радиусов, а также с элементами программы IndorCad.


4.1. Обоснование типов местности.

От ПК до ПК	Тип местности	Характеристика местности
0+00 – 5+00 6+00 – 10+00 17+00 – 28+00	I (сухие места)	Участки без избыточного увлажнения с обеспеченным поверхностным водоотводом без признаков заболачиваемости
5+00 – 6+00 10+00 – 17+00	II (сырые места)	С необеспеченным поверхностным водоотводом весной и осенью. Участки с признаками поверхностного заболачивания, с затрудненным стоком
_	III (мокрые места)	С постоянным избыточным увлажнением, верхняя толща грунта постоянно увлажнена близкостоящими грунтовыми водами/застаивщимися на длительное время поверхностными водами.

4.2. Определение опорных точек.

Проектирование продольного профиля начинаем с определения контрольных точек и их отметок. Контрольными точками являются отметки примыкания проектируемой дороги в начальной и конечной точках, отметки пересечения в одном уровне автомобильными и железными дорогами, отметки улиц населенных пунктов, через которые проходит проектируемая дорога. К контрольным точкам следует также отнести минимальные отметки насыпи в местах пересечения водотоков, автомобильных и железных дорог в разных уровнях.

В местах пересечений периодически действующих водотоков, где для пропуска воды укладываются трубы, рабочая отметка должна обеспечить нормальное их размещение. На подходах к трубам (и малым мостам) бровка земляного полотна должна возвышаться над расчетным горизонтом с учетом подпора воды перед сооружением не менее чем на 0,5 м при безнапорном режиме и не менее 1 м при напорном и полунапорном. При безнапорном режиме протекания потока минимальная рабочая отметка (высота насыпи) над трубой должна быть не менее вычисленной по формуле:

где - диаметр трубы, ;

- толщина стенки трубы, ;

- минимально допустимое возвышение бровки земполотна над уровнем подпертой трубы,




4.3. Определение руководящей отметки.

Руководящая отметка Hрук - это отметка, которой следует придерживаться при нанесении проектной линии. Величина руководящей отметки определяется по СНиП 2.05.02-85* с учетом ограничений и требований, зависящих от типа грунта и типа местности по увлажнению По условиям увлажнения верхней толщи грунта строительные нормы выделяют три типа местности: 1-й тип – сухие места; 2-й тип – сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года; 3-й тип – мокрые участки с постоянным избыточным увлажнением.

Для безошибочного определения типа местности по увлажнению необходимо пользоваться классификацией СНиП 2.05.02-85* (приложение 2, табл.1). На местности, отнесенной к 1-ому типу (сухие участки), руководящую отметку, как правило, назначают по условию незаносимости дороги снегом.

На участках, отнесенных к местности 2-го типа (сырые участки), когда поверхностный сток не обеспечен, но поверхностные воды стоят кратковременно (менее 30 сут.) и грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи, руководящая отметка равна знаменателю табл.21 СНиП 2.05.02-85*,

На участках 3-го типа, где поверхностные воды стоят длительно (более 30 сут.) и влияют на увлажнение верхней толщи, а также при наличии верховодки и болотных и полуболотных почв руководящая отметка равна:

где Н_д – высота длительно стоящих поверхностных вод, Н_д = 0 м (принимаем по поверхности земли)

h_н – нормативное значение минимального возвышении поверхности покрытия над уровнем верховодки или длительно стоящих поверхностных вод, м; принимается по числителю табл.21 СНиП 2.05.02-85*, h_н = 0,9 м



По условию незаносимости дороги снегом руководящая отметка равна:

H_р =H_сн+h_бр

где Нсн - расчетная высота снегового покрова, Нсн = 0,5 м; принимается в зависимости от района строительства по среднемноголетним наблюдениям (при вероятности превышения 5%);

h_6p - наименьшее возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова, h_6p =0,98 м. Значение h_6p принимают в зависимости от категории дороги (пункт 6.33 СНиП 2.05.02-85*).

H_р =0,5+0,98 ≈ 1,5 м

К проекту принимаем наибольшее из полученных значений: H_р=1,5 м.

Проектирование должно вестись в основном насыпью, выемки допускаются для смягчения профиля при пересечении явно выраженных водоразделов и на спусках к водотокам или суходолам. Проектная линия может быть обертывающей или секущей. Обертывающую проектную линию назначают приблизительно параллельно поверхности земли, следуя за складками местности, при этом не следует проектную линию делать волнистой за счет повторения мелких складок рельефа. Этот метод широко применяют в равнинной местности, обеспечивая небольшие объемы земляных работ. Чем сложнее рельеф и выше класс дороги, тем чаще приходится прибегать к проектированию по секущей, при которой предусматривается частичная срезка холмов или гряд с устройством выемок и использования полученного из них грунта для отсыпки соседних насыпей. В данном курсовом проекте применяется смешанный способ нанесения проектной линии из-за сложного рельефа и невозможности использовать какой-то один способ нанесения.

Вывод: При нанесении проектной линии в дальнейшем будем придерживаться контрольной отметки над трубой, равной 2,14 м., а в качестве руководящей примем отметку, полученную из условия снегонезаносимости, равную 1,50 м.

4.4. Обоснование минимальной величины выпуклых и вогнутых вертикальных кривых.

1 . Значение радиуса выпуклых круговых кривых, сопрягающих смежные уклоны, оп­ределяется из условия обеспечения расчетной видимости поверхности дороги водителем ав­томобиля. При необходимых для обеспечения этой видимости радиусах выпуклых верти­кальных кривых, отрицательным влиянием центробежной силы на управляемость и устой­чивость автомобиля, проявляющемся в уменьшении сцепного веса автомобиля, можно пре­небречь. В результате расчет видимости производится исходя из простых геометрических соотношений (рис.2).




Рис. 2. Схема к расчету радиуса вертикальной выпуклой кривой из условия видимости.

Пусть- - возвышение глаза водителя над поверхностью дороги; - возвышение препятствия, видимость которого должна быть обеспечена. Расчетное расстояние видимости на выпуклой кривой .При малой величине h1 по сравнению с величиной R считается, что АЕ = AF = h1 и равна длине эвольвенты кривой: аналогично эвольвента



Следовательно, , после преобразования получим:

откуда

Для случая встречи двух однотипных автомобилей, пренебрегая разницей между уровнем глаз водителя и высотой автомобиля, получим (при h₁=h₂):

R =

При расчете на видимость поверхности дороги, когда =0 имеем:

R =

где – наименьшее расстояние видимости для остановки, = 150 м (СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги»)

- высота глаз водителя, = 2,0 м – для грузовых автомобилей.




2. Минимальный радиус вогнутых кривых определяется с учетом допустимой по условиям комфор­табельности движения пассажира и перегрузки рессор. При допускаемом центробежном ус­корении, м/с², имеем:

откуда R =

При разработке норм на проектирование вертикальных кривых принимается: а=0,5 - 0,7м/с².

R = 985 м

Полученные значения в результате расчетов не соответствуют СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги». К дальнейшим расчетам принимаем значения согласно СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги».


4.5. Проектирование вертикальных кривых второго порядка.

Вертикальные кривые на автодорогах описываются по квадратичной параболе с урав­нением:

где R - радиус кривизны в начале координат, расположенном в вершине кривой (па­раболы). Знак (+) соответствует выпуклым кривым, знак (-) вогнутым.

В связи с большими радиусами вертикальных кривых абсциссу х можно принимать равной длине самой кривой.

Уклон в некоторой точке вертикальной кривой А, на расстоянии 1_а от ее вершины, ра­вен:



Эта приближенная зависимость определяет ряд формул, связывающих уклоны каса­тельных к кривой с другими ее элементами (рис.3)




Рис. 3. Схема к определению элементов вертикальных кривых на автомобильных до­рогах.

расстояние от вершины кривой до точки А

l_a=i_a * R

расстояние между точками кривой А и В, имеющими уклоны

la-b=l_a-=R(i_a- ),

разница отметок точки С, находящейся на расстоянии х от вершины кривой, и верши­ны кривой, равна:




Пример расчета вертикальных кривых второго порядка:


Рис.3^а


Рассмотрим участок ПК10+00 – ПК15+2.

Н_нк=168,258

R=5000 м

i1=39%	l1=195	h1=3,8
i2=19%	l2=95	h2=0,9
	Δl=100	Δh=2,9

Н_кк = Н_нк – Δh = 168,58-2,9 = 165,358

Н₁₁ = 175,547 – 86*0,039 = 172,193

Н₁₂= 175,547 – 186*0,039 = 168,293