6.7. Визначення контрольних точок та послідовність проектування поздовжнього профілю

Нанесення проектної лінії на поздовжній профіль починають з визначення контрольних (фіксованих) точок. Контрольними називають точки із заданими або одержаними за певними розрахунками відмітками. Контрольними,

наприклад, є відмітки головок залізничних рейок, відмітки існуючих автомобільних доріг більш високої категорії, коли її перетинає траса проектованої дороги, відмітки проїзної частини штучних споруд тощо.

У відкритих степових місцях контрольну відмітку визначають з умов перевищення бровки насипу над рівнем снігового покриву на 0,8 м для доріг І категорії, 0,6 м для доріг II і III категорій і 0,5 м для доріг IV категорії.

Розрахунковий рівень снігового покриву встановлюють на основі багаторічних спостережень на найближчій метеорологічній станції; ймовірність перевищення розрахункового рівня беруть 5 %.

У сирих місцях проектну відмітку визначають розрахунком з умов забезпечення підняття низу дорожнього одягу над розрахунковим рівнем ґрунтових і поверхневих вод, а також над рівнем поверхні землі з незабезпеченим

поверхневим стоком. Контрольні точки значною мірою визначають положення проектної лінії. В одних випадках проектна відмітка визначається відміткою контрольної точки однозначно, в інших вона мусить бути не меншою за неї.

Після фіксації контрольних точок начорно за допомогою шаблонів намічають положення проектної лінії. Можливі два підходи до прокладення проектної лінії: проектування за обгортальною й за січною.

При проектуванні за обгортальною проектну лінію укладають якомога паралельніше поверхні землі. Від цього правила відступають на пересіченнях знижених місць рельєфу й при взаємно близькому розміщенні переломів

поздовжнього профілю поверхні землі. Таке проектування дає змогу в умовах рівнинного і слабкогорбистого рельєфів одержати добре осушуване земляне полотно при мінімальних об’ємах земляних робіт.

При інтенсивному русі, пересіченому рельєфі і сприятливих грунтово-геологічних умовах раціональнішим є проектування за січною, коли внаслідок зрізання підвищеного рельєфу утворюються виїмки, а грунт з них

використовують для відсипки насипів у знижених місцях. Такий спосіб прокладення проектної лінії характерний для залізниць і автомобільних доріг високих категорій.

Прокладаючи проектну лінію по січній, необхідно прагнути до компенсації об’ємів суміжних насипів і виїмок. Враховуючи той факт, що при однакових робочих відмітках поперечний переріз виїмки більший за поперечний

переріз насипу, слід проектну лінію наносити так, щоб площа ділянок виїмок на поздовжньому профілі була на 25...30

i −i = l R ,

1

2

- 2ЯА,;

К

де l – відстань між точками; R – радіус кривої.

У таблицях для проектування і розбивки, вертикальних кривих наведено значення i, l і h для точок вертикальних кривих, що мають радіуси від 3000 до 150000 м.

Відстані дані від точки, в якій дотична до кривої горизонтальна (i = 0), тобто від вершини кривої для значень і, що змінюються, до 100 ‰ при R від 3000 до 150000 м.

У разі проектування без шаблонів прямими ділянками попередньо позначають положення проектної лінії, обчислюють проектні відмітки на переломах поздовжнього профілю і уточнюють похили з таким розрахунком, щоб

72

1\

-1*№\

2ЙА₂;

г\К/

2

2

(6.5)

% меншою від площі насипів. Робочі відмітки не повинні перевищувати більше ніж на 20...30 см мінімальні, які слід брати, виходячи з місцевих ґрунтових і гідрологічних умов. Під час укладання проектної лінії слід уникати її

переломів, зумовлених мікрорельєфом місцевості. Особливо небажаним є пилкоподібний поздовжній профіль, при якому часто змінюються підйоми і спуски. Разом з тим не слід проектувати ділянок великої довжини з постійним

похилом, оскільки для їхнього влаштування треба було б виконати значні об’єми земляних робіт. У таких місцях доцільно застосовувати вертикальні криві великих радіусів (100000…200000 м). При цьому проектна лінія

наближається до обгортаючої.

Рис. 6.8. Шаблон для накреслення вертикальної кривої радіуса в масштабі поздовжнього профілю

Остаточне нанесення проектної лінії здійснюють за методом комплекта шаблонів кривих різних радіусів, виготовлених у масштабі поздовжнього профілю (вертикальний в 10 разів крупніший від горизонтального) з

прозорого матеріалу (рис. 6.8). Цей метод дає змогу знайти найкраще положення проектної лінії, яке зумовлює зручність і безпеку руху при оптимальному співвідношенні об’ємів насипів і виїмок. Прикладаючи різні шаблони до

чорної лінії поздовжнього профілю, можна підібрати проектну лінію, що складається з криволінійних ділянок.

Таким чином, підбираючи радіуси кривих і поздовжні похили, в намічену начорно проектну лінію вписують вертикальні криві, забезпечуючи її плавність і раціональне положення відносно поверхні землі. В складних умовах

намічають кілька варіантів, з яких шляхом порівняння вибирають найкращий.

. Наступний етап проектування поздовжнього профілю полягає у взаємній ув’язці кінців елементів проектної лінії і обчисленні проектних відміток. Визначають координати вершин усіх вертикальних кривих, точок поєднання

суміжних криволінійних і прямолінійних ділянок, а також визначають похили прямих, які сполучають вертикальні криві тощо. Розрахунки ведуть поступово від одного елемента до іншо го, для чого використовують таблиці, в яких

наведені значення абсцис і ординат точок вертикальної кривої від базисної дотичної до горизонтальної лінії.

Рис. 6.9. Схема для визначення початку і кінця вертикальної кривої:

Уздовж периметра шаблона штрихами відзначені точки, що відповідають певним місцям дотику прямих, які мають різні похили, що дорівнюють цілим тисячним. Для швидкого орієнтування під час роботи на міліметровому

папері на шаблонах нанесено також горизонтальні та вертикальні лінії. Ділянки проектної лінії у вигляді прямих позначають за допомогою спеціального трикутника похилів, на якому з урахуванням різниці вертикального і

горизонтального масштабів поздовжніх профілів нанесено лінії, що мають різні похили.

Для визначення відміток і похилів проектної лінії на ділянках вертикальних кривих використовують такі залежності (рис. 6.9). Відстань l від початку координат до точки вертикальної кривої, де дотична до неї має похил,

визначають за формулою l = ± iR, в якій знак плюс відповідає положенню точки праворуч від центральної точки, мінус – ліворуч. Перевищення будь-якої точки кривої над центральною, де дотична до кривої є горизонтальною,

обчислюють за формулою h = ± l /2R , в якій знак залежить від напряму опуклості кривої. Різниця похилів дотичних до кривої в двох точках

i−i

.

h+H

2

1

L =

L =

де H1, H2 – робочі відмітки на початку і в кінці ділянки, м; L – протяжність ділянки, в межах якої проектна лінія і поверхня землі мають постійні похили, м.

При нанесенні лінії за допомогою вертикальної кривої точка пересічення з поверхнею землі (рис. 6.10, в) може бути визначена шляхом спільного розв’язання рівняння вертикальної кривої y = l /(2R) і рівняння лінії поверхні

землі у поздовжньому профілі

y = a – i0 l (де i0 – похил поверхні землі). Шукана залежність буде мати такий вигляд:

l = Ri ±

73

0

(6.6)

,

1

(6.7)

2

2 2

0

0

(6.8)

вони виражалися в цілих тисячних. Після того як похили і відмітки на переломах проектної лінії ув’язані, визначають проміжні проектні й робочі відмітки і вписують вертикальні криві.

Рис. 6.10. Задачі, які необхідно розв’язувати при нанесенні проектної лінії заданого похилу:

а – визначення місця виходу на поверхню лінії заданого поздовжнього похилу; б – визначення точки переходу з виїмки в насип для лінії з постійним похилом; в – те саме, на ділянці вертикальної кривої; 1 – проектна лінія;

2 – лінія поверхні землі

Якщо одержані робочі відмітки не підходять, наприклад в проміжних точках не забезпечується необхідне перевищення низу дорожнього одягу над рівнем джерел зволоження або дорога на значній відстані проходить у мілкій

виїмці, змінюють поздовжній похил і початкові робочі відмітки.

В процесі прокладання проектної лінії доводиться розв’язувати такі задачі:

1. Визначення місця виходу на поверхню проектної лінії, яка має певний поздовжній похил і (рис. 6.10, а). Спочатку обчислюють поздовжній похил i0 поверхні грунту на ділянці, де проектна лінія виходить на поверхню,

а потім визначають фіктивну відмітку h на продовженні цього похилу в точці, де починається підйом.

Додаючи до цієї відмітки значення необхідного підняття низу дорожнього покриття в самому низькому місці поперечного профілю в точці В, визначають довжину ділянки з підйомом:

2. Визначення положення точки переходу із виїмки в насип (рис. 6.10, б). Відстань l від початку ділянки, на якій проектна лінія переходить з виїмки у насип (і навпаки), визначають з подібності трикутників АBО і OCD за такою

залежністю:

H L H +H

R i −2Ra .

Для проектування поздовжнього профілю доцільно застосовувати електронно-обчислювальні машини. В цьому випадку положення проектної лінії визначають за допомогою програм, які задовольняють заданий критерій

оптимальності (мінімум земляних робіт, найбільша середня швидкість розрахункового автомобіля тощо) при дотримуванні нормативних вимог.

У машину вводять відмітки поверхні землі строго фіксованих точок (пересічення з залізницями), точок, у яких фіксована відмітка може бути збільшена або зменшена (проїзні частини мостів або дороги під шляхопроводами). За

допомогою машини обчислюють відмітки проектної лінії, які задовольняють вимоги до її елементів (радіусів вертикальних кривих, поздовжніх похилів і т. ін.). Таким чином, творча роль проектувальника полягає лише у

виконанні початкового окреслення поздовжнього профілю, яке оптимізується машиною за допомогою вибраного критерію.

74