С хема расчета требуемого расстояния видимости «Видимость встречного авто» или «Взаимное торможение 2х авто при их встречном движении».

На основании расчетного расстояния S₂ назначается минимальное расстояние между переломами в проектной линии в продольном профиле.

Схема расчета S видимости «Требование расстояние видимости необходимое для обгона впереди идущего авто».

П ри расчете расстояния видимости S₃ назначается граничные условия:

Скорость автомобилей V₁ и V₃ принимается расчетной, скорость V₂ назначается (= скорости движения грузового транспорта)

l₂– расстояние до достижения которого авто 1 начнет обгонять авто 2

l₄– расстояние между авто 1 и 2 по окончании обгона, также назначается как граничное условие

Расчетное расстояние:

l₃ – расстояние изменение траектории движение авто 1 с выездом на встречную полосу с учетом обеспечения устойчивости авто.

Радиус считается из условия устойчивости.

l₀ – расстояние безопасности

l₅ – расстояние пройденное 3 м авто за время когда первый авто проехал расстояние l₁ и 2l₃.

l₅→l₁+2l_3, S₃=l₁+2l₃+l₀+l₅

Проверка боковой видимости.

В ыполняется при проектировании пересечений и примыканий а/д в одном уровне, пересечений а/д с ж/д также на застроенной территории при наличии пешеходного движения

Проверка боковой видимости сводится к определению расстояния L_бок, т.е. расстояния, которые обеспечивает возможность остановки авто 1 при выезде авто 2 на его траекторию движения.

S₁ – расстояние видимости, необходимое для остановки авто.

Обеспечение видимости в плане.

Расстояние АВ – луч зрения на требуемом расстоянии видимости S₁; z – расстояние от траектории движения авто до луча зрения; z₀ – расстояние от траектории движения авто до препятствия, ограниченного видимость на кривой в плане.

z₀>z – видимость будет обеспечена

z₀<z – видимость не обеспечена

Существуют 2 случая: при точном определении z:

1. S>K

S – требуемое расстояние видимости

К – длина круговой кривой

α – угол поворота

2. S<K

Вопрос 4.(6) Проектирование дороги в плане. Правила проложения трассы на местности. Клотоидное трассирование, увязка трассы с ландшафтом.

Проектирование автомобильных дорог осуществляется с учетом, в первую очередь, требований удобства и безопасности транспортного движения. Чтобы дорога наилучшим образом удовлетворяла этим требованиям, необходимо обеспечить возможность движения одиночных автомобилей с расчетными скоростями, а транспортных потоков со скоростями, нормируемыми в зависимости от категории проектируемой дороги и плотности этого потока.

Сочетания элементов плана и продольного профиля должны правильно ориентировать водителей в дальнейшем направлении трассы за пределами фактической видимости. При проектировании трассы для транспортного движения следует избегать: кривых малого радиуса; резких поворотов за переломами продольного профиля; пересечений дорог в одном уровне в условиях необеспеченной видимости; участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с различными скоростями; длинных прямых, особенно переходящих в кривые малого радиуса.

Выбор направления трассы является комплексной задачей, при решении которой конкурирующие варианты автомобильной дороги в пределах полосы варьирования трассы детально оценивают по основным показателям (приведенным затратам, строительной стоимости, транспортно-эксплуатационным расходам, материалоемкости строительства, уровням удобства и безопасности движения, степени загрязнения окружающей среды и т.д.).

Общее направление трассы и ширину полосы варьирования конкурирующих вариантов устанавливают на основе аналитических расчетов по результатам экономических изысканий и разрабатываемых на их основе обоснований инвестиций (ОИ) или технико-экономических частей проектов (ТЭЧ), выполняемых в соответствии со схемами развития и размещения сети автомобильных дорог, развития и размещения производительных сил данного региона, схемами районной планировки и благоустройства.

Выбор общего направления автомобильной дороги выполняют в соответствии с основными законодательными актами Российской Федерации по землепользованию, основами водного и лесного законодательства, а также с основными актами по охране недр и окружающей среды.

При нанесении вариантов трассы автомобильной дороги в пределах полосы варьирования принимают во внимание следующие условия:

• возможность проектирования автомобильной дороги с соблюдением требований действующих нормативных документов;

• трассирование по возможности по кратчайшему направлению между заданными пунктами;

• природные условия района трассирования: климатические, топографические, инженерно-геологические, гидрогеологические, инженерно-гидрологические и метеорологические;

• ситуационные особенности района проектирования;

• варианты пересечения крупных водотоков;

• требования трассирования в районах промежуточных пунктов для наилучшего обслуживания местных сетей и транзитного движения;

• требования по обеспечению удобства и безопасности движения;

• требования ландшафтного проектирования автомобильных дорог.

Уже на стадии трассирования варианты автомобильной дороги оценивают по степени удовлетворения ими требований удобства и безопасности движения. Всестороннюю оценку каждого варианта по этим критериям удается сделать при системном, автоматизированном проектировании. Для того чтобы дорога наилучшим образом удовлетворяла требованиям удобства и безопасности движения размеры ее элементов должны обеспечивать возможность движения одиночных автомобилей с расчетными скоростями и транспортных потоков со средними расчетными скоростями, нормируемыми в зависимости от категории дороги, а сочетания элементов плана и продольного профиля должны правильно ориентировать водителей в части дальнейшего направления трассы за пределами фактической видимости.

При проектировании безопасной для автомобильного транспорта трассы автомобильной дороги следует избегать:

• кривых малого радиуса в конце затяжных спусков;

• резких поворотов дороги за переломами продольного профиля;

• пересечений дорог в одном уровне, особенно в условиях необеспеченной видимости;

• участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с резко различными скоростями;

• длинных прямых, сопрягаемых в конце с кривыми в плане малого радиуса.

Одним из радикальных средств обеспечения удобства и безопасности движения является ландшафтное проектирование.

Клотоидное трассирование. Клотоидной называют трассу, запроектированную преимущественно из сопрягающихся переходных и круговых кривых. Прямые вставки невелики или совершенно отсутствуют. Переходная кривая становится основным элементом трассы в плане.

Принцип трассирования клотоидной трассы отличен от обычного. Рекомендуется выполнять последовательно следующие этапы:

а) определить границы полосы варьирования. С этой целью на основании анализа рельефа, грунтово-геологических и гидрогеологических условий, учета требований охраны окружающей среды и основных требований архитектурно-ландшафтного проектирования определяют полосу, в пределах которой возможна укладка плана трассы. Желательно, чтобы ширина этой полосы была не менее 150-300 м;

б) в пределах полосы варьирования с помощью гибких линеек (в крайнем случае, от руки) на плане наносят плавную линию, скользящую по горизонталям и огибающую основные формы рельефа, населенные пункты, рощи и объекты, подлежащие сохранению. При этом необходимо следить за тем, чтобы наиболее крутые части этой линии попадали на выпуклые участки рельефа, на которых впоследствии будут разбиты вертикальные выпуклые кривые;

в) с помощью шаблонов в полученную линию вписывают круговые и переходные кривые, стремясь длины прямых вставок свести к минимуму.

Рис. 1. Определение положения и величин углов поворота трассы в плане при клотоидном трассировании

Затем с учетом выбранных параметров переходных и круговых кривых выполняют детальный расчет трассы.

Рекомендуемый масштаб карт для клотоидного трассирования 1:10000, 1:250000.

Угол поворота в клотоидной трассе определяют расчетом через угол поворота в конце клотоиды β (рис. 1)

β=L/2R

Углы поворота должны быть более 6º. В противном случае зрительная плавность дороги на этом участке не будет обеспечена, так как угол поворота в конце переходной кривой будет меньше 3º, и весь участок будет восприниматься как излом. Совмещать горизонтальные и вертикальные кривые необходимо и при клотоидном трассировании. При этом рекомендуется выдерживать следующие требования:

• число переломов в продольном профиле и углов поворота в плане должно быть одинаковым;

• не рекомендуется располагать на одной кривой в плане несколько переломов в продольном профиле (в клотоидной трассе одним закруглением считают участки смежных клотоид от их начала или от точек с радиусом кривизны 5000 м, если в трассе используются отрезки клотоид);

• вершину вертикальной кривой следует совмещать с участком кривой в плане, имеющей наименьший радиус кривизны; смещение вершины вертикальной кривой неизбежно вызывает расположение наиболее крутой части закругления в плане на участке с большим продольным уклоном и чем больше такое смещение, тем больше продольный уклон на кривой в плане, что отрицательно сказывается на безопасности движения. Рекомендуется на участке клотоидной трассы с радиусом кривизны менее 2000 м для дорог I категории и 1500 м для дорог II и III категорий предельный продольный уклон назначать не более 30‰;

• вертикальная кривая должна перекрывать часть клотоиды в плане на участке с радиусом кривизны менее 5000 м. Не допускается размещать конец вертикальной кривой на квазипрямых участках. Если это условие выполнить нельзя, рекомендуется изменить положение трассы в плане или сместить вершину перелома в продольном профиле.

Клотоидное трассирование предполагает использование не только переходных, но и круговых кривых и прямых. При этом необходимо соблюдать следующие условия:

• протяженность участков дороги, протрассированных прямыми, не должна превышать 20 % от общей длины дороги, включая и квазипрямые - начальные участки переходных кривых с отклонением от тангенсов менее, чем на 0,25 м;

• длины прямых и разделяющих их криволинейных участков должны исключать опасность появления монотонных условий движения и должны назначаться согласно:

1. Для обеспечения зрительной ясности и плавности дороги параметры элементов плана и продольного профиля дороги требуются большие, чем минимальные по СНиП 2.05.02, обеспечивающие безопасность движения при напряженной работе водителя.

Дорога, запроектированная с соблюдением всех требовании СНиП 2.05.02, но с трассой, составленной из минимальных элементов, будет жесткой, не отвечающей требованиям зрительной плавности. В каждом конкретном случае основанием для отказа от минимальных норм должны являться технико-экономические расчеты и требования обеспечения безопасности, зрительной ясности и плавности дороги;

2. Для едущих по дороге изменения направления трассы выглядят убедительно только в том случае, если причины, их вызвавшие, могут быть связаны с окружающим ландшафтом. К числу таких причин относятся резко выявляющиеся формы рельефа (холмы, низины, овраги), растительность, водоемы и водотоки, населенные пункты, в том числе хутора, а также сооружения, имеющие культурную или историческую ценность. Если причину искривления трассы зрительно определить сложно, необходимо за счет озеленения дороги сделать эту причину подчеркнуто заметной и убедительной.

• желательно, чтобы общая длина криволинейных участков была не менее 80% длины дороги, а на долю переходных кривых приходилось бы более 30% для дорог IV категории и более 50% I-III категорий.

Применение прямых в трассе дороги в равнинной степной местности со слабо выраженными формами рельефа логически оправдано, но при этой необходимо ограничивать длину прямых. Общая их длина в таком рельефе может достигать 50 %. В пересеченном рельефе или при долинном ходе длинные прямые вообще могут быть устранены или заменены переходными кривыми больших параметров или круговыми кривыми большого радиуса (более 4000 м).

Для обеспечения зрительной плавности рекомендуется исключать прямые вставки в клотоидной трассе. Прямая в плане допускается только в том случае, если она воспринимается как самостоятельный элемент. Для этого наименьшая длина ее вместе с квазипрямыми должна быть не менее 400 м в равнинном и 300 м в пересеченном рельефе.

Параметры клотоид при клотоидном трассировании должны быть значительно большими чем из условия только обеспечения, плавного нарастания центробежного ускорения. Это необходимо для обеспечения зрительной плавности дороги и сокращения количества длин прямых. Параметры переходных кривых выбираются из условия обеспечения угла поворота в конце переходной кривой более 3º. Это условие выполняется при соотношении

A>0,1R,

Где R - радиус кривизны в конце переходной кривой, м.

Минимальный параметр переходной кривой в зависимости от расчетной скорости движения не должен быть меньше следующих значений:

расчетная скорость, км/ч........................................................ 80      100    120   150

минимальный параметр, м.................................................... 160    260    390   517

Максимальные параметры клотоид ограничивают из условия обеспечения возможности более точной оценки водителем расстояний и скорости движения автомобилей. Из этих условий максимальный параметр переходной кривой должен быть не более А=1200м.

Из условий ограничения длины квазипрямых рекомендуется выдерживать соотношение:

А_max<R_к,

Где R_к-радиус кривизны в конце переходной кривой, м.

П араметры клотоид должны обеспечивать зрительную ясность и плавность дороги. По величине конечного радиуса клотоиды следует установить по рис. 2 интервал параметров клотоид, обеспечивающих зрительную ясность дороги, а по рис. 3 минимальный параметр, обеспечивающий зрительную плавность дороги. Расчетный параметр должен удовлетворять обоим условиям.

Р ис. 2. Рекомендуемые параметры клотоид (не заштрихованная область)

Рис. 3. Соотношение между параметром клотоиды и величиной Н, определенной по рис. 5 или 6

Для переходных кривых с конечным радиусом 3000 м и более рекомендуется использовать клотоиду только с одним параметром - 1200 м.

Параметры смежных клотоид не должны различаться более, чем в 1,5 раза

A₁:A₂<1,5.

Зрительная плавность дороги с клотоидной трассой улучшается, если S-образная кривая в плане проектируется как одна клотоида (рис.4,а). В этом случае желательно, чтобы выполнялось равенство

A₁=A₂

В пересеченной местности для кривых, направленных в одну сторону, рекомендуется применять клотоиды, стыкующиеся в точке с R = ∞ с соотношением А₁ :А₂=1,2 (рис. 39,б). Клотоида большего параметра должна находиться на участке с меньшим продольным уклоном (аналогично требованию увеличения радиуса кривой в плане в конце спуска).

При клотоидном трассировании вираж рекомендуется устраивать на участках, где радиус кривизны менее 3000 м. На остальной части клотоид устраивают двускатный поперечный профиль.

Длину отгона виража выбирают из условия, чтобы дополнительный продольный уклон по внешней кромке проезжей части был не менее 3-5 ‰. Это обеспечивается при длине отгона виража 80-140 м. Участок отгона виража рекомендуется располагать между точками с радиусами кривизны 4000-6000 и 3000 м.

Расстояние от начала клотоиды до начала отгона виража l₁ и конца отгона виража l₂ определяют по формулам

l₁=А²/R₁; l₂=А²/R₂,

где А - параметр клотоиды, м; R₁- радиус кривизны в начале отгона виража, м. Для дорог I категории R₁=3000 м, для других категорий R₁=2000 м; R₂- радиус кривизны в конце участка отгона виража. Для дорог I категории R₂= 1000 м, для дорог II категории - 800 м, III и IV категорий - 600 м.

Дополнительный продольный уклон (Δi) внешней кромки проезжей части не должен превышать: для дорог I-II категорий - 5 ‰. III-IV категорий - 10 ‰.

Необходимо выдерживать условие

где ΔН - поднятие внешней кромки проезжей части для создания уклона виража, м.

Рис. 4. Расположение клотоид в плане трассы:

а - на двух обратных кривых; б - на двух близко расположенных закруглениях; А - параметр клотоиды; R_с1 - радиус кривизны в конце клотоидной кривой

Применение клотоид в трассе дороги не является гарантией обеспечения зрительной плавности. Необходимо обеспечивать требования к взаимному сочетанию элементов плана и продольного профиля дороги. Клотоидное трассирование облегчает выполнение этих требований.

Ландшафтным проектированиемназывают трассирование дорог на местности, обеспечивающее плавность сопряжения между собой элементов автомобильных дорог и гармоничное сопряжение самой дороги с окружающим ландшафтом. При этом к элементам дорожного ландшафта относят формы рельефа местности, растительный покров, водные и заболоченные поверхности, а также возникшие в результате деятельности человека сельскохозяйственные угодья, лесные разработки и горные выработки, населенные пункты и промышленные предприятия. Цель ландшафтного проектирования - создание трассы, которая обеспечивает высокие транспортно-эксплуатационные качества дороги, удобство и безопасность движения, не утомительна для водителей и пассажиров, способствует сохранению цельного и живописного ландшафта.

Не следует считать, что обязательность соблюдения принципов ландшафтного проектирования относится только к проектам новых дорог высших категорий. При интенсивной автомобилизации страны и быстром росте грузо- и пассажиропотоков на дорогах необходимо уже при строительстве новой дороги предвидеть пути ее последующей реконструкции. Опыт показывает, что полоса местности, прилегающая к дороге, быстро застраивается, засаживается ценными культурами, и даже минимальные последующие исправления трассы оказываются затруднительными или невозможными. Поэтому для дорог любых категорий следует исходить из рекомендуемых нормативными документами значений параметров плана и продольного профиля и соблюдать требования ландшафтного проектирования.

Ландшафтное проектирование автомобильных дорог включает в себя ряд совместно решаемых задач:

• соблюдение требований к плавному сочетанию между собой элементов трассы в целях обеспечения высоких уровней удобства и безопасности движения автомобилей с высокими скоростями;

• обеспечение «зрительного ориентирования» водителя - ясности в направлении дороги на достаточно больших расстояниях и даже за пределами фактической видимости, чтобы при движении водитель не мог встретиться с неожиданным для себя изменением дорожных условий, требующим резкого изменения режима движения. Видимые участки дороги и придорожной полосы должны заблаговременно подсказывать водителю изменения направления движения за пределами фактической видимости;

• проложение трассы дороги и назначение ее элементов таким образом, чтобы не возникали зрительные искажения вида отдельных участков в перспективе и у водителя не создавалось бы впечатления, что впереди имеются необоснованно крутые изломы дороги;

• обеспечение плавного вписывания дороги в ландшафт местности для повышения удобства движения, лучшего раскрытия перед участниками движения красоты природы, устранения нарушений дорогой закономерностей сложившегося придорожного ландшафта, соблюдение требований охраны окружающей среды;

• сохранение исторических и культурных памятников, ценных сельскохозяйственных угодий, сведение к минимуму вредного воздействия дороги на окружающую среду;

• д ополнение и улучшение природного ландшафта посадками деревьев и кустарников на придорожной полосе, планировочными и осушительными работами, созданием водоемов, раскрытием или маскировкой вида с дороги отдельных участков ландшафта. Для этой цели на дорогах высоких категорий, как правило, с большой долей легкового движения, производят разреживание леса или срезку откосов выемок, закрывающих красивые виды (рис. 9.5), а также маскировку растительными посадками некрасивых выработок или больших обнаженных откосов (рис. 9.6 и 9.7).

Рис. 9.5. Расчистка леса для раскрытия вида на памятник архитектуры

Рис. 9.6. Маскировка грунтового карьера посадкой деревьев: а - придорожная полоса после строительства дороги; б - после декоративных посадок

Рис. 9.7. Способы маскировки высоких обнаженных откосов насыпей и выемок растительными посадками: а - некрасивый обнаженный откос выемки; б - посадка на откосе деревьев и кустарников; в - посадка вдоль дороги высокорослых деревьев; г - уменьшение видимой высоты откоса устройством бермы и засаживанием части откоса, расположенного выше бермы деревьями и кустарниками; д - то же, с устройством на откосе нескольких берм

Первые три пункта направлены на обеспечение плавности и психологической ясности дороги для водителей («внутренняя гармоничность трассы»).

Два последующих преследуют цель согласования дороги с придорожной полосой («внешняя гармоничность трассы»).

При решении всех этих задач должны соблюдаться требования действующих нормативных документов.

Ведущим в процессе ландшафтного проектирования является инженер-дорожник - автор проекта. При сравнении возможных вариантов дороги и уточнении проектных решений отдельных ее участков желательно также участие архитектора, оценивающего их с точки зрения удовлетворения эстетическим критериям и дающего советы в отношении осуществления лучшей увязки дороги с ландшафтом и архитектурной композицией придорожной полосы. При этом дорога со всеми ее элементами (трасса, искусственные сооружения, придорожные постройки, обстановка пути, снегозащитные и декоративные посадки) должна рассматриваться как единый архитектурный ансамбль, который должен обладать определенным единством.

Согласование дороги с ландшафтом основывается на закономерностях сочетания элементов ландшафта. Трасса дороги должна соответствовать изменению общего ритма взаимного расположения элементов рельефа, сглаживания их в соответствии с требованиями пространственной плавности и ясности трассы. Трасса в пространстве должна представлять плавную линию с отсутствием резких изгибов и переломов, нарушающих ее общий ритм. Она может состоять из сочетающихся прямых, круговых и переходных кривых с закономерно изменяющейся кривизной или быть кривой непрерывно изменяющейся кривизны, участки которой описываются двух или трехмерными сплайнами.

При следовании вдоль водотоков или по берегам больших водоемов трассу удаляют примерно на одинаковое расстояние от водного зеркала, пересекая узкие заливы мостами или насыпью. В некоторых случаях осью ландшафта, в непосредственной близости к которой трассируется автомобильная дорога, могут быть и существующие другие инженерные сооружения: мелиоративные, ирригационные и судоходные каналы, железные дороги, линии электропередачи и т.д.

Идея согласования дороги с ландшафтом отнюдь не означает полного ее подчинения формам рельефа или элементам ситуации. В каждом ландшафте есть основные, характеризующие его элементы, на которые и следует ориентироваться при трассировании дороги. Автомобильная дорога должна следовать крупным формам рельефа, не считаясь с множеством малых и мельчайших складок местности или извилин границ леса. Степень согласования дороги и ландшафта во многом определяется значением дороги.

Чем выше категория дороги, тем более строгие требования к согласованию должны предъявляться. В отдельных случаях, например, в курортных районах и в заповедниках, трассирование дороги может быть полностью подчинено задаче внезапного раскрытия перед участниками движения красивых видов и при этом могут даже предусматриваться специально размещаемые с этой целью смотровые площадки.

В число многочисленных задач дорожного озеленения входит и использование древесных и кустарниковых посадок как средства согласования дороги с ландшафтом, его украшения и дополнения. Тщательно подобранные совместно со специалистом-озеленителем древесно-кустарниковые посадки позволяют:

• закрывать вид с дороги на некрасивые или неудачные места придорожного ландшафта или сооружения самой дороги: выработанные придорожные карьеры, обнаженные откосы выемок на покрытых растительностью склонах холмов, насыпи подходов к пересекающих дорогу путепроводам, складские территории вблизи границ полосы отвода и т.д.;

• устранять монотонные и однообразные виды длинных прямых участков в лесных районах путем посадки декоративных групп деревьев и расчистки границ просек;

• создавать в однообразной степной местности на придорожной полосе отдельные декоративные группы, привлекающие и активизирующие внимание водителей;

• на подъездах к городам и курортным поселкам подчеркивать приближение к цели путешествия, а в некоторых случаях и создавать настроение торжественности, используя для этих целей посадки аллей из высоких деревьев на прямых участках автомобильных дорог;

• создавать зрительные ориентиры в виде «барьерных» посадок, показывающих водителям предстоящие изменения направления трассы и крутизну поворота за пределами фактической видимости, «обозначающих» посадок, указывающих в степных районах места пересечений и примыканий второстепенных дорог в одном уровне и т.д.

Вопрос 5.(7)Проектирование дороги в продольном профиле. Проектная линия. Дополнительные устройства на кривых малого радиуса. Продольные уклоны. Рабочие отметки. Грунтовый профиль. Вертикальные кривые. Методы нанесения проектной линии.

Принципы проектирования продольного профиля

Продольный профиль– представляет собой изображение в уменьшенном масштабе проекции дороги на вертикальную поверхность, проходящую через её ось.

На продольном профиле отображают:

-линию поверхности земли (или оси дороги) до постройки (черная линия);

-линию отметок земли по оси дороги  (проектная или красная линия);

-разрез грунтовой толщи по оси дороги, показывающий чередование и мощность отдельных напластований;

-около проектной линии выписывают рабочие отметки: выше – высоту насыпи; ниже – глубину выемки в метрах;

-уклоны проектной линии (продольный уклон не должен превышать максимально допустимого для дорог данной категории);

-развёрнутый план трассы;

-типы поперечных профилей для участков автомобильной дороги;

-значения и пикетажное положение элементов вертикальных кривых;

-значения элементов и пикетажное положение кривых в плане;

-уклоны, расстояния, высотные отметки и типы укрепления правого и левого кюветов;

Продольный профиль вычерчивают в строгом соответствии с требованиями оформления, установленными нормативной литературой.

Для наглядности, при построении продольного профиля вертикальные расстояния (высотные отметки) откладывают в масштабе в 10 раз превышающем горизонтальный.

Вертикальный – 1:500;

Горизонтальный – 1:5000.

Продольный профиль вычерчивают по данным отметок земли по оси дороги.

Чтобы построить линию поверхности земли продольного профиля, необходимо знать ее отметки на пикетах и плюсовых точках по трассе.

Высотные отметки – возвышение над некоторой поверхностью, принятой за нулевую (средний уровень воды в Финском заливе в Кронштадте).

Плюсовыми точками являются:

-точки начал, середин и концов кривых в плане;

-точки изменения крутизны склонов;

-крайние точки на возвышениях и понижениях рельефа;

-переломные точки на обрывах и оврагах;

-берега водоемов.

Отметки пикетов и плюсовых точек определяют по карте методами интерполяции и экстраполяции. По данным отметок земли строят чёрную линию продольного профиля.

Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии продольного профиля влияет большое число факторов и условий.

Топографические условия проложения трассы в сильной степени определяют положение проектной линии продольного профиля. На участках местности со спокойными плавными формами рельефа продольный профиль проектируют «по обертывающей», следующей очертанию земли и, наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливают «по секущей» с устройством чередующихся выемок и насыпей. При проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод.

Гидрогеологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод. Несоблюдение этого условия требует строительства дорогостоящих откосных и подкюветных дренажей.

Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии продольного профиля, но и на конструкцию земляного полотна: ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают по возможности уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов, дают возможность проектировать продольный профиль «по обертывающей» с минимальной руководящей отметкой и т.д.

Климатические факторы оказывают ощутимое влияние на положение проектной линии продольного профиля. На участках, подверженных снежным заносам, всегда стремятся избегать профиля, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге, выемок (особенно мелких), а при проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом.

Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами. Во многом определяют высоты бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также высоты проезда на самих мостах.

Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечения железных дорог, входы в города и населенные пункты, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от используемого метода проектирования являются:

• соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых, минимальное расстояние видимости и т.д.);

• обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;

• прохождение проектной линии через контрольные точки (фиксированные, полуфиксированные, ограничивающие зоны и т.д.);

• ограничение длин участков с предельными допустимыми уклонами;

• ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения «неспокойной» проектной линии;

• обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ними уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.

На продольный профиль наносятся высотные значения контрольных точек, через которые должна пройти трасса.

При проектировании продольного профиля необходимо предусмотреть прохождение дороги через твердо зафиксированные точки:

-отметки начала и конца дороги;

-возвышение над поверхностью сухих участков не менее, чем на среднюю за много лет толщину снежного покрова.

-необходимое возвышение дороги над уровнем воды пересекаемых водотоков в период паводков;

-пересечения в одном уровне с железными дорогами и другими автодорогами;

На продольном профиле ниже линии поверхности земли на 2 см и параллельно ей наносят грунтовый профиль трассы, на котором условными обозначениями изображают грунты. При составлении грунтового профиля принимают вертикальный масштаб 1 : 50 (50 см в 1 см).

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи - это отметка, которой следует придерживаться при проектировании продольного профиля дороги, устанавливается в соответствии с ограничениями СНиП 2.05.02–85 по наименьшему возвышению поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод и наименьшему возвышению бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова.

Установлены три типа местности по характеру увлажнения: 

Первый тип: - "сухие места" – поверхностный сток обеспечен (уклоны более 10%_о),  грунтовые воды залегают глубоко (ниже глубины промерзания на 1,5 – 2,0 м);

Второй тип: - "сырые места" – поверхностный сток не обеспечен из-за малых уклонов, грунтовые воды залегают глубоко;

Третий тип: - "мокрые места" – поверхностный сток не обеспечен и после дождей и таяния снега вода стоит более 30 суток, или постоянно мокрые участки; грунтовые воды в осенне-зимний период залегают высоко.

В зависимости от типа местности по характеру увлажнения определяют величину рекомендуемой рабочей отметки.

-по наименьшему возвышению поверхности покрытия над поверхностью земли (для первого типа местности по характеру увлажнения):

h_р=h_{покр над пов}, где

h_покр [м] – наименьшее возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли для данных грунта рабочего слоя и дорожно-климатической зоны.

-по наименьшему возвышению поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих вод (для второго типа местности по характеру увлажнения):

h_р=h_{покр над угв}, где

h_{покр над угв} [м] – наименьшее возвышение покрытия над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих вод (определяется по СНиП 2.05.02-85).

-по наименьшему возвышению бровки насыпи над расчётным уровнем снегового покрова (для третьего типа местности по характеру увлажнения):

h_р=h_{бр над ур снег}+ Ш_об*i_об, где

h_{бр над ур снег} [м] – наименьшее возвышение бровки насыпи над расчётным уровнем снегового покрова;

Ш_об [м] – ширина обочины;

i_об [промилле] – уклон обочины.

При пересечении железных дорог в одном уровне необходимо предусмотреть с обеих сторон подъезда устройство горизонтальных участков с высотными отметками равными отметкам головок рельсов, протяжённостью 10 метров в насыпи и 20 в выемке, и подходы к этим участкам, с уклонами не более 30 промилле и протяжённостью 30 метров.

При этом уклон подъездов к путепроводу должен быть не более 40 промилле.

На мостах и путепроводах проектная линия допускается в виде прямых и кривых с уклонами и радиусами не менее допустимых для данной технической категории автомобильной дороги.

Не допускается в выемках проектирование вогнутых кривых и горизонтальных участков.

Исходя из данных чёрной линии, в пониженных местах рельефа (в местах минимальных значений отметок земли, по сравнению со значениями смежных участков) устраиваются водопропускные трубы.

В местах пересечения автомобильной дорогой водных преград устраиваются мосты.

Отметки бровки насыпи автомобильной дороги при подходах к малым водопропускным сооружениям должны превышать не менее чем на 0,5 м при безнапорном режиме и не менее чем на 1,0 м при полунапорном и напорном режимах работы расчётный горизонт воды.

На профиль наносится ломанная, проходящая через все контрольные точки

Наносить проектную линию следует, не превышая наибольшие продольные уклоны и руководствуясь значением рекомендуемой рабочей отметки.

Существует два способа нанесения проектной линии:

-по секущей (для автомобильных дорог, проходящих по горному или пересечённому рельефу);

-по обёртывающей (для автомобильных дорог, проходящих по равнинному рельефу);

При нанесении ломанной проектной линии следует учитывать, что после вписания вертикальных кривых, положения точек, лежащих на кривых изменятся по сравнению с точками, лежащими на элементах ломанной.

Участки, на которых дорога в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называются выемками.

Участки, на которых дорога проходит выше поверхности земли по искусственно насыпанному грунту - насыпями.

Крутизну отдельных участков характеризуют уклоном – отношением разности отметок в начале и конце участка к его длине [промилле, процент, в долях единицы].

Следует избегать:

-коротких вогнутых участков;

-частых переломов и переходов от одних уклонов к другим;

-коротких прямых вставок между кривыми больших радиусов.

При технической возможности и экономической целесообразности рекомендуется принимать: продольные уклоны <30%_о; расстояние видимости>450 м; R_{вып. кривых}>70000 м; R_{вогн. кривых}>8000 м; L_{вып. кривых}>300 м; L_{вогн. кривых}>100 м.

В места переломов проектной линии вписываются вертикальные кривые

-по шаблонам (графоаналитический метод);

-расчётный (метод тангенсов).

Графоаналитический метод:

-устанавливают уклоны прямых участков (пользуясь треугольником уклонов);

-вписывают (при помощи шаблонов) вертикальные кривые допустимых радиусов;

-определяют высотные отметки пикетов, плюсовых точек и элементов вертикальных кривых;

-определяют рабочие отметки.

Расчётный метод:

-определяются высотные значения точек перелома красной линии;

Где H_i [м] – высотная отметка расчётной точки;

H_i-1 [м] – высотная отметка предыдущей точки с известной высотной отметкой;

i_i [промилле] – уклон проектной линии (с учётом знака);

l_i [м] – расстояние между расчётной точкой и предыдущей точкой с известной высотной отметкой;

-назначается, или в случае необходимости сопряжения кривой с другими кривыми, рассчитывается радиус вертикальной кривой;

-определяется пикетажное положение точек начала и конца вертикальной кривой;

-определяются высотные значения точек начала и конца вертикальной кривой (по значениям уклонов и расстояниям ломанной проектной линии);

-рассчитываются высотные отметки вершины кривой, пикетажное положение вершины кривой, высотные отметки вертикальной кривой на каждом пикете и высотные отметки плюсовых точек (начал, середин и концов круговых кривых, начал и концов переходных кривых);

-определяются чёрные отметки точек начал, вершин и концов вертикальных кривых;

Рассчитываются высотные отметки пикетов и плюсовых точек для прямых участков проектной линии автомобильной дороги;

Определяются рабочие отметки:

Н_Р=Н_ПР-H_ЗЕМ

Положительные рабочие отметки записываются над проектной линией, отрицательные – под проектной линией.

На продольный профиль наносятся точки перехода из выемки в насыпь (нулевые точки)

Расчёт пикетажного положения нулевых точек производится по формуле:

где: x_лев [м] – расстояние от ближайшей точки, лежащей на прямом участке красной линии слева от точки пересечения красной и чёрной линий продольного профиля;

h_лев [м] – рабочая отметка точки, лежащей на прямом участке красной линии слева от точки пересечения красной и чёрной линий продольного профиля;

h_прав [м] – рабочая отметка точки, лежащей на прямом участке красной линии справа от точки пересечения красной и чёрной линий продольного профиля;

L [м] – расстояние между точками с известными рабочими отметками, лежащими на прямом участке красной линии справа и слева от точки пересечения красной и чёрной линий продольного профиля.

В случае если точка пересечения проектной линии с чёрной линией продольного профиля лежит на вертикальной кривой, её пикетажное положение определяется путём совместного решения системы уравнений вертикальной кривой и прямого участка чёрной линии, с известными высотными отметками и продольным уклоном.

Нулевые точки обозначаются на продольном профиле синим цветом; указывается значение рабочей отметки (0.00); проводится пунктирная вертикальная линия до линии начальных отметок продольного профиля, справа и слева от которой указываются расстояния до ближайших пикетов.

При проектировании красной линии необходимо стремиться к нулевому балансу земляных работ.

На продольном профиле, в соответствие с требованиями оформления также приводятся:

- тип местности по условиям увлажнения;

- схематическое обозначение уклонов и расстояний прямых участков проектной линии, а также значений вертикальных кривых;

- схематическое обозначение значений основных показателей кривых в плане;

- схематическое обозначение элементов плана трассы;

- типы поперечных профилей (в зависимости от высоты насыпи либо глубины выемки, поперечного уклона местности и грунтовых условий);

- проектные уклоны, расстояния и типы укреплений правого и левого кюветов автомобильной дороги (исходя из конструкции поперечного профиля, рельефа местности с целью обеспечения эффективного водоотвода; тип укрепления кюветов выбирается в соответствие с требованиями нормативной литературы в зависимости от уклона кювета и интенсивности течения воды).