4.5. Технические условия на проектирование

Для практического руководства при проектировании дорог разрабатывают нормы на элементы дороги – технические условия, основанные на тяговых расчетах, исходящих из некоторых осредненных условий движения автомобилей по дороге. При этом учитывают перспективы развития автомобильного транспорта, определяя тем самым на ряд лет вперед (20 лет) техническую политику в области дорожного строительства.

Нормы учитывают:

1. динамические качества современных автомобилей;

2. материальные возможности страны;

3. опыт эксплуатации построенных дорог, показывающий, в какой степени ранее принятые решения удовлетворяют требованиям движения;

4. материалы исследования причин дорожно-транспортных происшествий, вызванных дорожными условиями, в частности неудачным сочетанием элементов дороги в плане и профиле.

С 1 января 1986 г. проектирование дорог ведут на основе Строительных норм и правил «Автомобильные дороги» (СНиП 2.05.02-85), утвержденных Государственным комитетом СССР по делам строительства.

Наиболее сложный и принципиальный вопрос при разработке технических нормативов на проектирование дорог – выбор расчетной скорости, т.к. движение с высокими скоростями требует:

1. минимальных продольных уклонов;

2. больших радиусов кривых в плане и продольном профиле;

3. наличия совершенного покрытия;

4. увеличения объемов земляных работ, особенно в сложных условиях рельефа;

5. резкого увеличения стоимости строительства дорог по мере повышения их категории.

Минимум суммарных расходов при каждой интенсивности соответствует определенной, наиболее эффективной расчетной скорости.

В своей практической деятельности инженер должен ясно представлять себе, что требования любых норм и технических условий отражают уровень наших знаний периода их составления. Их нельзя рассматривать как непреложные законы математики или физики, отступление от которых всегда приводит к ошибкам. Тщательно анализируя местные природные условия, закономерности движения, особенности новых типов транспортных средств, свойства местных материалов и т.д., инженер в случае необходимости обязан предложить на рассмотрение органов, утверждающих проекты дорог, обоснованные собственные решения, отличающиеся от нормативных.

5. Элементы плана автомобильной дороги. Видимость дороги в плане

5.1. Элементы плана дороги

Строить дороги по кратчайшему направлению (по прямой, соединяющей заданные точки) препятствуют элементы рельефа земной поверхности (горы, овраги), водные преграды (болота, озера, реки), заповедники и другие препятствия. Нецелесообразно также прокладывать дороги по высокоплодородным землям, ценным для сельского хозяйства. В то же время возникает необходимость проведения дороги через заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам, участки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог. Как можно видеть на рис. 5.1, необходимость перейти реку на прямом участке с удобным подходом к мосту по пологим склонам оврага, желание обойти населенный пункт и избежать пересечения оврага заставили при проложении трассы отклониться от кратчайшего прямого направления.

Рис. 5.1. Пример проложения трассы дороги в плане

Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуют коэффициентом развития, или коэффициентом удлинения, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный ее пункты («воздушной линии»).

Положение геометрической оси дороги на местности называется ее трассой. Поскольку трасса при обходе препятствий, на подъемах на холмы и спусках в понижения местности меняет свое направление в плане и продольном профиле, она является пространственной линией (рис. 5.2.).

Рис. 5.2. Ось дороги как пространственная кривая: а – вид полотна дороги в аксонометрии; б – план дороги; в – продольный профиль

Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе, называют планом трассы.

Намечая положение дороги на местности, ее первоначально прокладывают в виде ломаной линии. До 30-х годов прошлого столетия единственной формой трассы была ломаная линия, в углы пересечения которой для удобства и безопасности движения вписывались дуги окружности. Такая трасса с резко изменяющимися элементами (круговые кривые и прямые) и значительной протяженностью этих элементов в условиях холмистого рельефа плохо сочетается с его плавными формами, кажется «жесткой», что приводит к увеличению объемов работ по устройству земляного полотна. Поэтому трассы современных автомобильных дорог, особенно высоких категорий, проектируют с минимальной протяженностью прямых вставок как сочетание дуг окружности с радиоидальными спиралями – клотоидами (клотоидная трасса) или как кривые с непрерывно изменяющейся кривизной, аппроксимируемыми кубическими полиномами (сплайны). В последнем случае участки ломаного, состоящего из прямых, хода являются опорной базой, от которой при разбивке отмеряют вычисляемые на ЭВМ ординаты криволинейной трассы. Особенности клотоидной и сплайновой трасс будут рассмотрены детально при ландшафтном проектировании.

В простейшем случае трассирования дороги прямыми и дугами окружности каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряют между продолжением направления трассы и новым ее направлением. Углы поворота последовательно нумеруют вдоль дороги – по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно сторон света. Для этого вычисляют румбы прямых участков трассы (см. рис. 5.1).

Различают следующие геометрические элементы закруглений (рис. 5.3): угол a, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б, домер Д. Элементы кривой связаны между собой следующими тригонометрическими соотношениями:

; ; ; ; . (5.1)

Для удобства определения длин кривых и разбивки их на местности имеются специальные таблицы.

Рис. 5.3. Элементы угла поворота кругового закругления: a – угол; В – вершина угла; А – точка начала круговой кривой (НК); С – точка конца кривой (КК); Б – биссектриса; R – радиус; К – кривая; Т – тангенс