1.3. Елементи плану і поздовжнього профілю автомобільної дороги

Розташування геометричної осі дороги на місцевості називають трасою дороги. Найкоротшою відстанню між двома точками є пряма; трасу, прокладену по прямій, називають повітряною лінією. Під час розвідування і

прокладання траси, як правило, доводиться розв’язувати такі задачі, як обхід населених пунктів, підвищень рельєфу, боліт, пересічення річок і ярів тощо. Розв’язання цих та інших задач змушує проектувальника під час трасування

дороги відхилятися від повітряної лінії. Спочатку трасу прокладають у вигляді ламаної лінії. У переломи траси, які утворюються внаслідок зміни її напряму, для плавності й безпеки руху вписують відрізки кривих. Радіус кривих може

бути постійним (колові криві) або змінним (перехідні криві). Відношення фактичної довжини траси l до довжини повітряної лінії lп характеризує подовження траси і називається коефіцієнтом розвитку траси:

Графічне зображення горизонтальної проекції траси у зменшеному масштабі називають планом траси (рис. 1.2).

7

*

1

(1.2)

(1.3)

(1.4)

(1.5)

I

кри

частот

Ш

ъ

Рис. 1.2. Зразок оформлення плану траси

План траси складається з прямих, тобто з відстаней від початку траси до початку кривої або від кінця однієї кривої до початку наступної, кутів повороту і кривих постійного або змінного радіусів. Кути повороту вимірюють між

продовженням попереднього напряму траси та її новим напрямом.

Для підвищення безпеки і комфортабельності руху та органічного суміщення дороги з навколишнім ландшафтом траси сучасних автомобільних доріг проектують як поєднання дуг колових кривих з клотоїдами і прямими вставками

невеликої довжини. Клотоїда – це крива, кривина якої збільшується пропорційно її довжині (див. п. 3.3).

Останнім часом набуває поширення проектування траси дороги сплайнами, тобто кривими з неперервно змінною кривиною, які апроксимують кубічними поліномами.

У найпростіших випадках план траси складається з прямих, поєднаних між собою коловими кривими, які забезпечують плавний перехід автомобілів з однієї прямої на наступну. На рис. 1.3 показано так звані односторонні

спряжені криві К1 та К2 і різносторонні криві К3 і К4, спряжені між собою прямою вставкою. Залежно від кута повороту α і радіуса кривої R визначають решту елементів горизонтальної колової кривої: тангенс Т, довжину кривої

К, бісектрису Б, домір Д. Перелічені елементи кривої пов’язані між собою простими тригонометричними співвідношеннями (рис. 1.4):

T = Rtg K = R

Б = R(sec

/ 2 ;

/ 180 ;

/ 2−1);

Д = 2Т − K .

Внутр'шн*

Рис. 1.3. Розміщення криволінійних і прямолінійних ділянок траси на плані

Рис. 1.4. Елементи горизонтальної кривої

8

(1.6)

L ,

(1.7)

2

1

(1.8)

Трасу орієнтують відносно сторін світу. Для цього обчислюють румби прямих ділянок (рис. 1.2). Кути поворотів по ходу траси нумерують. Для визначення елементів і розбивки колових горизонтальних кривих використовують

таблиці.

Проектуючи криволінійні ділянки, бажано використовувати криві великих радіусів, але складні умови прокладення траси (пересічений рельєф, забудова тощо) часто не дають змоги цього робити. У зв’язку з цим виникає

потреба у застосуванні допустимих мінімальних радіусів колових горизонтальних кривих, що не порушує вимог безпеки і комфортабельності руху.

На рис. 1.2 подано зразок оформлення плану траси. Масштаб плану траси беруть 1 : 10000, а для складних ділянок – 1 : 5000; 1 : 2000; 1 : 1000 і навіть 1 : 500.

Графічне зображення вертикальної проекції траси, розгорнутої в площині креслення, називають поздовжнім профілем дороги. Вісь дороги в її поздовжньому профілі складається з коротких прямих, поєднаних між собою

вертикальними кривими, що забезпечують плавний перехід автомобілів від підйому до спуску і навпаки. Отже, у цілому траса дороги є складною просторовою кривою.

Поздовжній профіль проектованої дороги, віднесений до осі дороги (брівки земляного полотна на позаміських дорогах), називають проектною або червоною лінією. Лінію, яка поєднує відмітки поверхні землі по осі дороги,

називають чорним профілем (чорною лінією) або лінією поверхні землі.

Відмітки точок проектної лінії називають проектними або червоними відмітками, відмітки чорної лінії – чорними відмітками. Різниця проектних і чорних відміток становить робочу відмітку. Додатні робочі відмітки визначають

висоту насипу, від’ємні – глибину виїмки. Земляне полотно споруджують у насипу, якщо проектна лінія проходить вище чорної; якщо вона проходить нижче лінії поверхні землі, то земляне полотно споруджують у виїмці. Якщо

висота насипу менша ніж 1 м, то кажуть, що дорога проходить у “нульових” відмітках. Крутість окремих ділянок проектної лінії вимірюють поздовжнім похилом

i = dH / dL ,

де H – відмітка точки проектної лінії (висотна координата проектної лінії), L – відстань від початку ділянки поздовжнього похилу до точки відміткою Н (планова координата проектної лінії).

Для випадку прямолінійних ділянок, точніше ділянок з постійним похилом, формула (1.6) набуває вигляду

i = H /

де ΔH – перевищення відміток проектної лінії на відстані ΔL.

Похил поздовжнього профілю є додатним на підйомах і від’ємним на спускаx. Переломи поздовжнього профілю, що виникають внаслідок зміни напряму проектної лінії, пом’якшують відрізками вертикальних кривих. Кут, що

утворюється внаслідок зміни похилу, називають зовнішнім кутом перелому (рис. 1.5), і визначають його як

алгебраїчну різницю суміжних похилів:

=i −i .

Рис. 1.5. Розміщення вертикальних кривих у поздовжньому профілі

Проектуючи поздовжній профіль, бажано використовувати мінімальні похили і великі радіуси вертикальних кривих, що найкраще відповідає вимогам руху транспортних засобів. Проте на положення проектної лінії впливають

топографічні, грунтові, гідрологічні та кліматичні умови місцевості, що обмежує можливу величину радіусів вертикальних кривих і змушує збільшувати поздовжні похили. У зв’язку з цим виникає потреба у визначенні

допустимих максимальних похилів і мінімальних радіусів вертикальних кривих.

Проектування поздовжнього профілю є відповідальною і складною багатоваріантною задачею і вимагає комплексного розв’язання, яке враховувало б вимоги міцності та стійкості земляного полотна, плавності та безпеки

руху транспортних засобів, забезпечувало б розрахункову швидкість руху, найменші можливі собівартість перевезень та вартість будівельних робіт.

Масштайи,

ырцэонталуш

кртикалышй

шуючмоХМЛЙЫШммош

9

РП

N4 ШМ

7

й

ВАЛ

щнли

Ь

Г.500

0

Птвпа

т

Ржормутий

шн

трасе

ГГК

Й

до

ШЫтяи

/и Ос/

кщрШ

кро

т

Шён/шш

ммм

т

оЫ

Лют

Використання сучасних методів пошуку оптимальних рішень та електронних обчислювальних машин (ЕОМ) дає змогу визначити оптимальне (найкраще) положення проектної лінії.

На рис. 1.6 подано зразок оформлення поздовжнього профілю. Горизонтальний масштаб поздовжнього профілю становить 1 : 5000 (для гірської місцевості 1 : 2000), вертикальний масштаб – 1 : 500 (для гірської місцевості 1 : 200).

Товщина проектної лінії на кресленні має бути удвічі більшою від товщини чорної лінії.

На кресленні поздовжнього профілю показують розміщення штучних споруд, а також наносять ґрунтовий профіль, на якому за допомогою умовних позначень показують грунтові нашарування в шурфах. Для складання

грунтового профілю використовують вертикальний масштаб 1 : 50.

Рис. 1.6. Зразок оформлення поздовжнього профілю

Креслення поздовжнього профілю дороги є одним з основних проектних документів на її будівництво.

5.7

до мінімуму площі

Для зведення

техніко–економічними розрахунками.

10

и

Ш1

|.

,

3.00 ||

0.50

/3.00