6.4 Нанесение проектной линии

Проектирование продольного профиля состоит в нанесении проектной линии и вычислении проектных и рабочих отметок. Отметки проектной линии для вновь проектируемых дорог относятся к бровке земляного полотна, а при проектировании реконструкции дорог и городских улиц – к оси дороги.

Проектную линию можно наносить двумя способами: "по обертывающей" и "по секущей".

По обертывающей проектирование чаще всего применяют для равнинной и слабопересеченной местности, в этом случае проектную линию наносят, следуя основным изгибам поверхности земли, с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок и уклонов не выше максимально допустимых для дороги данной категории.

По секущей проектируют в условиях холмистого и сильнопересеченного рельефа, при этом необходимо стремиться к соблюдению примерного баланса земли для смежных участков насыпей и выемок. С целью обеспечения продольного водоотвода проектная линия в выемках наносится с уклоном не менее 5 ‰, проектирование площадок в выемках не допускается. При нанесении проектной линии следует по возможности избегать мелких выемок большой протяженности, так как такие выемки обычно сырые и снегозаносимые

Проектную линию продольного профиля проектируют состоящей из прямолинейных участков и вертикальных кривых.

Наиболее сложно наносить проектную линию на участках размещения водопропускных сооружений. При этом необходимо пройти через контрольную точку малого искусственного сооружения (см. п.6.2), так как изменение этой отметки в сторону увеличения влечет за собой увеличение объемов земляных работ и длины искусственного сооружения для труб и высоты опор для мостов.

Над трубами расположение проектной линии может быть любое, но по возможности не выше минимально допустимой отметки бровки земляного полотна. При проектировании на переходах через узкие и глубокие овраги возможны чередования выемок и насыпей. В этом случае для проложения проектной линии используют секущую проектировку при помощи вертикальных выпуклых кривых с прямыми вставками. Высоты насыпей могут быть значительными, поэтому может возникнуть вопрос о замене размеров трубы на большее отверстие и увеличении ее длины.

При проектировании на пониженных участках в равнинной местности проектная линия над искусственным сооружением может быть в виде горизонтального участка или с небольшим продольным уклоном, но с учетом незатопляемости насыпи подходов. Высота насыпи должна быть определена с учетом возможного подпора воды. При ограниченной высоте насыпи устраивают трубы двух- или трехочковые на вертикальных вогнутых кривых.

При пересечении глубоких, но не широких долин малые мосты проектируют на вертикальных вогнутых кривых или выносят вертикальную кривую на насыпь подходов (рисунок 6.2, а) . Такое проектирование проектной линии может быть выполнено на минимально допустимых радиусах вогнутых вертикальных кривых с устройством высоких насыпей подходов и глубоких выемок с предельно допустимыми уклонами проектной линии на выходе из вертикальных кривых.

Расположение малого моста на широкой пойменной части с неярко выраженными русловыми процессами (рисунок 6.2, б) позволяет смещать мост к одному из берегов долины с устройством искусственного русла водотока. Мост может быть расположен на вертикальной кривой или на прямом участке с уклоном до 30^о/_оо. Для таких мостов на поймах высоту насыпи определяют согласно уровню расчетного горизонта воды РУВВ.

При проектировании малого моста возможен случай, когда проектная линия над мостом проходит в виде горизонтального участка, длина которого не меньше длины моста (рисунок 6.2, в). Две вертикальные вогнутые полуветви обеспечивают плавность проектной линии.

В переломы продольного профиля для обеспечения видимости, улучшения плавности и удобства движения вписывают вертикальные кривые. Вертикальные кривые устраиваются при алгебраической разности сопрягаемых уклонов более 2 ‰ на дорогах I, II категорий, более 5 ‰ – на дорогах III, IV и V категорий с дорожными одеждами усовершенствованного типа и более 20 ‰ – на дорогах IV и V категорий с дорожными одеждами переходного и низшего типов[1].

Алгебраическая разность сопрягаемых уклонов определяется в соответ-

ствии с рисунком 6.3, при этом уклоны на подъемах считают со знаком "+", а на спусках - со знаком "–".

Рисунок 6.2 – Примеры нанесения проектной линии у малых мостов

Рисунок 6.3 – К определению алгебраической разности сопрягаемых уклонов

Элементы вертикальных кривых определяют по таблицам [10] в зависимости от алгебраической разности смежных уклонов (частично они приведены в приложение Ж), а при отсутствии таблиц вычисляют по формулам:

- длина вертикальной кривой

К= l1 + l2,

(6.7)

где l₁ и l₂ – длины составляющих кривых, м (рисунок 6.4);

l₁ = R_вi₁;

l₂ = R_вi₂,

R_в – радиус вертикальной кривой м, который назначается не менее приведенного в таблице 6.2;

i₁, i₂ – величина уклонов смежных элементов продольного профиля в тысячных;

- тангенс вертикальной кривой

Т = К/2;

(6.8)

- пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой

ПК НК = ПК ВУ – Т;	(6.9)
ПК КК = ПК ВУ + Т,	(6.10)

где ПК ВУ – пикетажное положение вершины вертикального угла, определяемое как точки пересечения прямых линий, имеющих уклоны i₁ и i₂;

- пикетажное положение вершины кривой (точка О, см. рисунок 6.4)

ПК ВК = ПК НК + l1;

(6.11)

- превышения вершины вертикальной кривой ее над началом и концом

h1 = l12/2Rв;	(6.12)
h2 = l22/2Rв;	(6.13)

- высотная отметка вершины вертикальной кривой (для контроля определяется через начало и конец кривой)

Нвк = Ннк + h1;	(6.14)
Нвк = Нкк + h2,	(6.15)

где Н_нк и Н_кк – высотные отметки начала и конца вертикальной кривой, определяемые по продольному профилю.

Рисунок 6.4 - Схема вертикальной выпуклой кривой

Т а б л и ц а 6.2 – Минимально-допустимые радиусы кривых в продольном профиле

Расчетная скорость, км/ч	Наименьший радиус кривизны в продольном профиле, м
	выпуклой кривой	вогнутой кривой
140	25000	8000
120	15000	6000
100	8000	4000
80	4000	2500
60	1500	1500
40	1000	1000

Примеры проектирования вертикальных кривых приведены на рисунке 6.5.

Порядок проектирования вертикальных кривых следующий:

1) определяют пикетажное положение вершины вертикального угла, как точки пересечения прямых линий, имеющих уклоны i₁ и i₂;

2) по формулам (6.7) и (6.8) определяют длину и тангенс вертикальной кривой (К и Т);

3) зная длину и тангенс кривой, вычисляют пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой по формулам (6.9) и (6.10). В сетке продольного профиля в строке «Уклон и вертикальная кривая» условными обозначениями показывают начало, конец и длину вертикальной кривой (см. рисунок 6.5;

4) с использованием формулы (6.11) определяют пикетажное положение вершины вертикальной кривой, которое также фиксируется в строке «Уклон и вертикальная кривая», если вершина кривой находится в ее пределах, в противном случае – не фиксируется (рисунок 6.5);

5) определяются превышения и высотная отметка вершины вертикальной кривой по формулам (6.12) – (6.15);

6) уточняются отметки в промежуточных точках вертикальной кривой (пикеты и плюсовые точки), для чего определяются промежуточные превышения по формуле

,

(6.16)

где x – расстояние от вершины кривой до рассматриваемой точки, м (см. рисунок 6.4).

Ниже приведен конкретный пример проектирования и оформления в профиле вертикальной кривой.

Пример. В сопряжение спуска и подъема, имеющих соответственно уклоны 15 и 7 ‰ (см. приложение Д), необходимо вписать вертикальную кривую R_в = 5000 м (рисунок 6.6).

Алгебраическая разность сопрягаемых уклонов в соответствии с рисунком 6.3

^о/_оо.

Проектирование вертикальной кривой производится в последовательности, изложенной выше.

1) пикетажное положение вершины угла – ПК 38+70;

2) по формулам (6.7) и (6.8) определяем длину и тангенс кривой, м:

l₁= R_вi₁ =5000 · 0,015 = 75 м;

l₂= R_вi₂ =5000 · 0,007 = 35 м;

К = l₁+ l₂ = 75+35 110 м;

Т = К/2 = 110/2 = 55 м;

3) пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой (см. формулы (6.9) и (6.10)):

ПК НК = ПК ВУ – Т = (ПК38+70) – 55 = ПК38+15;

ПК КК = ПК ВУ+ Т = (ПК38+70) +55 = ПК39+25;

4) пикет вершины вертикальной кривой

ПК ВК = ПК НК + l₁ = (ПК38+15) + 75 = ПК38+90.

5) определяем высотные отметки начала и конца вертикальной кривой, превышения и высотную отметку вершины вертикальной кривой (формулы (6.12) – (6.15)):

Н_НК = Н_ПК38 – 15 · 0,015 = 142,41 – 0,222 = 142,185;

Н_КК = Н_ПК40 – 75 · 0,007 = 142,27 – 0,525 = 141,745;

h₁ = l₁² /2R_в = 75²/(2 · 5000) = 0,5625 м;

h₂ = l₂² /2R_в = 35²/(2 · 5000) = 0,1225 м;

Н_ВК = Н_НК – h₁ = 142,185 – 0,5625 = 141,6225;

Н_ВК = Н_КК – h₂ = 141,745 – 0,1225 = 141,6225.

Так как высотные отметки вершины вертикальной кривой, вычисленные через ее начало и конец, совпали, то расчет выполнен правильно.

Полученные отметки вписываем в соответствующую строку сетки продольного профиля;

6) уточняем проектные отметки в промежуточных точках. В данном случае – это ПК39:

y_ПК39 = x²/2R_в = 10²/(2 · 5000) = 0,01 м;

Н_ПК39 = Н_ВК + y_ПК39 = 141,62 + 0,01 = 141,63.

Переломы продольного профиля выделяют сплошными линиями протяжением от проектной линии до верха профиля земли и от низа геологического профиля до верха сетки (см. приложение Д).

Рабочие отметки вычисляют как разность проектных отметок и отметок земли и записывают их над проектной линией в случае насыпей и под проектной линией в случае выемок.

Рисунок 6.5 – Примеры проектирования вертикальных кривых

Рисунок 6.6 – К примеру проектирования вертикальной кривой

На участках перехода насыпи в выемку вычисляют положение нулевых точек по формуле (см. рисунок 6.7)

(6.17)

где h_н и h_в – высота насыпи и глубина выемки соответственно на соседних пикетах, м;

l – длина пикета, м.

Рисунок 6.7 – Схема к определению положения нулевой точки и начала кювета

В пояснительной записке необходимо привести описание проектной линии, при этом указать: принятые методы нанесения проектной линии, положение проектной линии относительно контрольных точек; обоснование проектируемых высоких насыпей и глубоких выемок; обоснование принятых радиусов вертикальных кривых; обеспеченность водоотвода в продольном профиле.

На продольном профиле условными обозначениями (см. приложение В)

показывают пересечения с железными и автомобильными дорогами, местоположение искусственных сооружений и т. д.