3. Проектирование продольного профиля дороги.

Проектирование продольного профиля дороги заключается в построении и расчете проектной линии - проекции бровки земляного полотна на развертку вертикального разреза земляного полотна и его подошвы секущей поверхно­стью, проходящей по оси дороги перпендикулярно уровненной поверхности. Для обеспечения удобного и безопасного движения и минимизации затрат на строительство, при нанесении проектной линии необходимо обеспечить: не превышение руководящего уклона i_p; прохождение проектной линии с задан­ными отметками на контрольных (фиксированных) точках трассы; видимость дороги в продольном профиле и плавное изменение уклонов путем устройства вертикальных кривых; отвод воды от земляного полотна; небольшие объемы земляных работ и возможность их комплексной механизации.

На ПК 0 принимаем рабочую отметку 1,0 м.

Возвышение бровки дороги h_p (руководящая рабочая отметка) над по­верхностью земли при необеспеченном поверхностном стоке (2-й тип местно­сти) определяется по формуле

(1.20)

где

h_П - необходимое возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли (м) при необеспеченном поверхностном стоке, принимаемое по [6];

- соответственно ширина (м) и поперечный уклон (до­ли единицы) укрепительной (краевой), укрепленной и грунтовой полос обочины.

При грунте земляного полотна - супесь легкая крупная: h_n = 0,9 м, h_p =0,86 м.

При грунте земляного полотна - супесь пылеватая: h_n= 1,2 м, h_p = 1,16 м.

Возвышение бровки дороги h_P над уровнем грунтовых вод определяется по формуле

(1.21)

Где

- необходимое возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод (м), принимаемое по [8];

- расчетный уровень (глубина) залегания грунтовых вод, м.

При грунте земляного полотна - супесь легкая: h_p =0,26 м.

При грунте земляного полотна - песок мелкий: h_p =0,96 м.

Проектная отметка Н_р на участках стояния поверхностных вод опреде­ляется по формуле

(1.22)

где

- необходимое возвышение поверхности покрытия над уровнем по­

верхностных вод (м), принимаемое по [8];

- расчетный уровень стояния поверхностных вод в принятой системе высот, м.

На участках пересечения реки и ручья принимаем рабочую отметку (не менее) 8 м.

Шаг проектирования d₀ (м) (минимальную длину отрезка проектной ли­нии) можно определить по формуле

, (1.23)

где

i_p - руководящий уклон, ‰;

- соответственно радиусы выпуклой и вогнутой вертикальных кривых, м.

Нанесение проектной линии начинают с обозначения контрольных точек. Процесс накладки проектной линии начинают с предварительного нанесения ее

на отдельном отрезке пути длиной d (м) (d>d₀) с близкими по значению уклонами составляющих этот отрезок участков линии земли. Затем рассчиты­вают уклон i построенного участка проектной линии и округляют его до целых ‰

i=1000 , (1.24)

где

H_d,H₀ - соответственно принятые проектные отметки в конце и начале участка проектной линии длиной d, м.

С учетом полученного и округленного до целых ‰

уклона i рассчиты­вают проектные отметки Н_пр для всех пикетов и плюсовых точек (кроме начальной) на проектируемом отрезке проектной линии

, (1.25)

где

s - расстояние от начала участка до рассматриваемой точки (0≤s≥5), м.

В формуле (1.25) знак «+» применяется, если участок проектной линии является подъемом, а знак «-» - для спуска.

Рабочая отметка в конкретной точке определяется как разность проект­ной отметки и отметки земли в данной точке. При пересечении проектной ли­нией линии земли расстояние а (м) от точки пересечения до ближайшего пике­та или плюсовой точки с рабочей отметкой h_a (м) определяется по формуле

a= , (1.26)

где

b - расстояние от пикета или плюсовой точки, имеющей рабочую отметку h_a до пикета или плюсовой точки расположенной после точки пересечения проектной линии с линией земли и имеющей рабочую отметку h_b, м.

Точки, в которых проектная линия изменяет уклон, называются перело­мами проектной линии. Переломы проектной линии бывают выпуклые и вогну­тые, выпуклый перелом располагается выше линии соединяющей концы сопря­гаемых в этом переломе отрезков проектной линии, а вогнутый ниже названной линии. Если сопрягаемые отрезки имеют соответственно уклоны и i₂, то в точке перелома происходит изменение продольного уклона дороги на величину при условии, что уклоны направлены в одну сторону и на величину при условии, что уклоны направлены в разные стороны. СНиП 2.05.07-91* [7] рекомендует переломы проектной линии продольного профиля лесовозных дорог сопрягать вертикальными кривыми с целью обеспечения удобства и безопасности движения при разности уклонов А/ (‰) сопрягаемых элементов проектной линии: 20 и более - на межплощадочных дорогах II-в, III- в и IV-в категорий; 30 и более - на дорогах IV-в категории (служебных и пат­рульных дорогах и лесовозных ветках). Вертикальные кривые бывают двух ви­

дов: выпуклые, которые устраиваются в выпуклых переломах проектной линии и вогнутые, устраиваемые в вогнутых переломах проектной линии.

При разбивке способом тангенсов положение начала (НВК) и конца (КВК) вертикальной кривой определяется путем откладывания тангенсов Т от точки перелома проектной линии. При замене перелома проектной линии вер­тикальной кривой проектная отметка точки перелома проектной линии увели­чивается в случае вогнутых кривых на величину биссектрисы Б, а в случае вы­пуклых кривых уменьшается на ту же величину.

Параметры вертикальной кривой: длина К, тангенс Т, и биссектриса Б определяются по формулам:

К = R_BK i/1000; Т = К/2; B = K²/(8R_BK). (1.27)

Расчет вертикальных кривых выполнен в соответствии с [1, 5, 6, 11].

Таблица 1.7

Параметры вертикальных кривых проектной линии

№ кривой	Положение перелома проектной линии	Разность сопрягае­мых укло­нов	Вид кривой	Радиус, м	Тангенс, м	Биссектри­са, м
ВК1	ПК 10	46	Выпуклая	5000	115	1,3
ВК2	ПК 31	27	Вогнутая	2000	27	0.18
ВКЗ	ПК 35	33	Вогнутая	2000	33	0,3
ВК4	ПК 46	60	Выпуклая	5000	150	2,25
ВК5	ПК 57	14	Выпуклая	5000	0,7	0,12

Запроектированный продольный профиль участка дороги протяженно­стью 6 км (ПК 0 - ПК 60) представлен в прил. 3.