6.5.2.4.Методические рекомендации по выполнению курсовой работы

Автомобильные дороги как инженерные сооружения, предназначенные служить долгие годы, должны обеспечивать высокие скорости движения и экономичность автомобильных перевозок при минимальной стоимости строительства. Наиболее распространенный способ оценки оптической ясности и плавности дорог – построение ее перспективной проекции.

Перспективной проекцией предмета называется его изображение на плоскости, полученное методом центрального проецирования.

Аппарат центрального проецирования показан на рис.102: s – центр проецирования; П*- плоскость проекций; ABC – оригинал;SA, SB, SC – проецирующие лучи; A*B*C* - центральная проекция АВС на плоскость П*.

Цель и содержание работы

Рис.102 Цель работы. «Перспектива автомобильной дороги» - закрепить и расширить знания студентов о перспективных изображениях геометрических объектов, имеющих большую протяженность, малую высоту.

Элементы дорожного полотна. С точки зрения геометрии автомобильная дорога представляет собой совокупность сложных поверхностей и кривых линий, ограничивающих эти поверхности. Для изображения в перспективе выделяют характерные очерковые линии: ось дороги, кромки проезжей части, бровки земляного полотна, бровки выемок и насыпей,

л инии дна кювета (рис.103).

Рис.103

Построение линейной перспективы методом координат

Линейная перспектива – перспектива, построенная на вертикальной плоскости. Перспектива выполняется по ортогональным проекциям. Аппарат проецирования в линейной перспективе представлен на рис.104 и состоит из следующих элементов: Т – предметная плоскость; К – плоскость картины (К Т); Н – плоскость горизонта, проходящая через точку зрения (Н Т); W – главная вертикальная плоскость (W К); S – точка зрения (глаза шофера); s – основание точки зрения, проекция точки S на плоскость Т; Р – главный луч (Р К); Рр=Ss – высота точки зрения; t1 – t2 – линия основания картины;h1–h2 – линия горизонта.

Рассмотрим построение перспективы точки А, находящейся в пространстве, на картинную плоскость методом координат. С точкой зрения S совместим точку О – начало прямоугольной системы координат OXYZ. Спроецируем эту систему координат на картинную плоскость O*X*Y*Z* -система координат в перспективе. Построим перспективу точки А на плоскость К – точку А*, проведя через точку А и точку S луч зрения. Перспективные координаты точки А* - X*, Z* (координата Y- отсутствует, так как , точка А* принадлежит картинной плоскости , являющейся перспективной координатной плоскостью). Расстояние от точки S до картинной плоскости – главное расстояние – f. Рассматриваем подобные треугольники SAyAw и SPA*w получим: Paw*/Ay Aw = SP/Say, или z*/z = f/y. Отcюда:

z*=z(f/y) (1)

Так же определяется значение Х, которое выражается зависимостью:

x*=x(f/y) (2)

Пример.

Построить перспективу точки А (х=200, у=500, z=150).

Расстояние точки зрения от картинной плоскости f=100

x*=x(f/y); x*=200(100/500)=40; z*=z(f/y); z*=150(100/500)=30

Построение перспективы точки А* по значениям x* и z* показано на рис.146.

Рис.104 Рис.105

Порядок построения перспективы участка

автомобильной дороги

Исходные данные: план участка оси автомобильной дороги в масштабе 1:1000, типовой поперечник в масштабе 1:100 и поперечники в точках на оси дороги.

1.Строятся продольные профили дороги и местности по числовым отметкам точек на оси дороги и отметкам горизонталей местности.

Продольным профилем дороги называется вертикальный разрез ее по осевой линии. Продольные профили вычерчивают по горизонтальному и вертикальному направлениям в разных масштабах. В этом примере горизонтальный масштаб -1:1000 , вертикальный – 1:100. В результате профиль не будет подобен натуре, но рельеф местности на нем будет выражен резче.

П остроение продольного профиля начинают с вычерчивания сетки, состоящей из трех граф (см.рис.106). Длина горизонтальных линий сетки зависит от длины участка дороги. Сначала заполняют графу 3, вынося на горизонтальную линию сетки расстояние между точками на оси дороги в масштабе 1:1000. В графу 1 записывают высотные отметки точек на осипрофиля. Верхнюю горизонтальную линию графы 1 сетки принимают за условный горизонт (в этом примере – 1м), от кото

Рис.106 рого отмеряют на вертикальных линиях величины отметок точек на оси дороги и величины отметок горизонталей местности. Например, чтобы получить точку Е на профиле, от верхней горизонтальной линии сетки вертикально вверх отмеряют 5см. Построив таким образом все точки оси дороги и, соединив их прямыми линиями, получают продольный профиль оси дороги. Аналогично строится продольный профиль местности.2.Определяется положение точки зрения (глаз шофера) над поверхностью дороги. Высоту точки зрения над поверхностью дороги принимают 1,5м и располагают справа от оси дороги на расстоянии 2м (допускается 1-2м в зависимости от категории дорог) рис.107.

3 . Главный луч зрения на плане проводится

Рис.107 параллельно ближайшему к зрителю

участку дороги (рис.106). На чертеже продольного профиля главный луч проводится горизонтально (рис.106), при наличии затяжных спусков и подъемов – параллельно их среднему уклону.

4. Картинная плоскость располагается вертикально на расстоянии 68м от точки зрения (50 – 100м) перпендикулярно главному лучу. На рис.106 картина К показана сплошной толстой линией.

5. На плане оси дороги проводятся оси координат, обозначается начало координат – точка 0, которая совпадает с точкой зрения. Положение оси Х

параллельно картине. Правое направление оси Х, если смотреть вдоль главного луча, положительно. Ось У совпадает с направлением главного луча. Ось Z проецируется на план в виде точки, совпадающей с началом координат. Координаты Х и У на оси дороги определяются непосредственно по плану. Рассмотрим это на примере точки Е: точка смещена относительно главного луча вправо на 3 мм, значит ХЕ = 3м, координата У точки измерена параллельно оси У и равна 203 м. Аппликаты рассчитываются аналитически как разность между отметкой точки на оси дороги и отметкой точки зрения, для точки Е ZЕ = 4,0 – 3,5 = 0,5 м. Все данные и результаты расчетов записываются в таблицу.

6. Рассчитываются величины перспективных координат точек на оси дороги по формулам ( 1 ) и ( 2 ). Размерность величин Х и У принимается в миллиметрах. Перспектива выполняется в боле крупном масштабе, чем план участка дороги; в формулы ( 1 ) и ( 2 ) вводится переводной коэффициент масштаба плана и масштаб перспективы:

k= (Масштаб плана оси дороги) / (Масштаб перспективы)

Масштаб перспективы 1 : 25, тогда k = 1000 / 25 = 40.

С введением коэффициента формулы (1) и (2) принимают вид х* =kx(f/y); z* = kz(f/y). Подставляя в формулы значения пространственных координат, будем иметь для точки

Е х* = 40 3(68/203) z = 40 0,5(68/203).

Величины перспективных координат других точек рассчитаны и записаны в таблицу «Перспективные координаты точек дороги»

F = 68м, Мперсп. 1:25, Мпоперечн. 1:200

7. На основе типового поперечника (см. рис.111) вычерчиваются поперечники, заданные в точках на оси дороги (см.рис.111). Масштаб поперечника зависит от масштаба перспективы – 1:50 - масштаб поперечника 1:100; масштаб перспективы 1:25 - масштаб поперечника 1:200. На типовом поперечнике: 2% - поперечный уклон полотна дороги (при расчете поперечников и вычерчивании их в перспективе им пренебрегают); 1:1,5 – уклон откосов выемки, насыпи, кювета; Н –высота откоса насыпи; В – высота откоса выемки; К – глубина кювета.

Таблица 1

№ п. п.	Точ- ки на оси дор.	Отмет-ки на оси дор., м	Рассто яние от т.S, м у	Координаты точек				Перспект. величины ширины			Примечание
				простр.		перспект.
				х	z	x*	z*	З*	П*
1	А	2,0	68	-2	-1.5	-80	-60	240	140	f*=kx(f/y)
2	C	2,5	95	-2	-1,0	-57	-28	173	101	z*=kz(f/y)
3	D	3,5	179	-2	0	-3,0	0	91	53	З*=kЗ(f/y)
4	E	4,0	203	3	0,5	39	6	79	46	П*=kП(f/y)
5	F	4,5	228	15	1,0	18	12	72	42

Последовательность вычерчивания поперечника следующая

а) строятся графики уклонов 2% (рис.10) i = h / L; i = 2 / 100

б) строятся графики уклонов 1:1,5 (рис.11) i = 1/1.5 = 10/15 М 1:200 (1см -2м

Рис.108 Рис.109 Рис.110

в) проводятся горизонтальная и вертикальная линии, пересекающиеся в точке 0. От точки0 вправо и влево на горизонтальной линии отмеряется половина ширины земляного полотна (в масштабе 1:100 – 60мм, в масштабе 1:200 30мм ), обозначаются точки З. Через точки З с уклоном 2% проводятся линии земляного полотна, которые, пересекаясь на вертикальной линии, дают точку Д, принадлежащую оси дороги (построения выполнены на рис.152);

г) от точки 0 влево и в право на горизонтальной линии отмеряется половина ширины проезжей части (в масштабе 1:100 – 35мм, в масштабе 1:200 – 17,5мм), через полученные точки проводятся вертикальные линии, дающие точки П. От точки 0 вниз на вертикальной линии отмеряют глубину покрытия проезжей части (1:100 – 5мм, 1:200 – 2,5мм); через полученную точку проводится горизонтальная линия, покрытие дороги штрихуется (рис.111);

д) от точки 0 вниз на вертикальной линии отмеряется глубина кювета (1:100 – 5мм, 1:200 – 2,5мм); через полученную точку проводится горизонтальная линия. Через точку З проводятся линии, которые, пересекаясь с проведенной ранее горизонтальной линией, дают точки К, принадлежащие дну кювета (рис.112);

Рис.111 Рис. 112

е) через точки К с уклоном 1:1,5 проводятся линии до пересечения с горизонтальной линией, проходящей через точку 0; обозначаются точки В, при-

Рис.113 Рис.114

Рис.115 Рис.116

надлежащие бровке выемки, выполняется штриховка грунта (рис.113); попе-

речники в точках на оси дороги вычерчены в масштабе 1:200 на рисунках 114,115,116.

7.Рассчитывают перспективные величины всех элементов поперечников, при этом считается, что плоскости поперечников располагаются параллельно плоскости картины. Расчет перспективных величин поперечников в точке А на оси дороги следующий:

ширина проезжей части П = 3,5 м

перспективная величина ширины проезжей части

П*= КП(f/y);

П*= 40 3,5(68/68)=140

ширина земляного полотна З=6м,

перспективная величина ширины земляного полотна

З*=КЗ(f/y)

З*= 40 6(68/68) = 240мм

ширина подошвы насыпи Н = 7,5м

перспективная величина подошвы насыпи

Н*= КН(f/y)

Н*= 40 7.5(68/68) = 300мм

высота насыпи ВН = 0,5 м

перспективная величина высоты насыпи

ВН*= К ВН(f/y) ВН*= 40 0,5(68/68) = 20мм

Расчет перспективных величин поперечников в точке Д на оси дороги:

П*= 40 3,5(68/179) = 53мм

З*= 40 6(68/179) = 91мм

ширина по дну кювета ШК = 6,75м

перспективная величина ширины по дну кювета

ШК*= К ШК(f/y)

ШК*= 40 6,75(68/179)

ширина по бровке выемки ШВ = 7,5м

перспективная величина ширины по бровке выемки

ШВ*= К ШВ(f/y)

ШВ*= 40 7,5(68/179) = 114мм

глубина кювета ГК = 0,25

перспективная величина глубины кювета

ГК*= К ГК(f/y)

ГК*= 40 о,25(68/179) = 4мм

Расчет перспективных величин поперечника в точке Е на оси дороги:

П*= 40 3,5(68/203) = 46мм З*= 40 6(68/203) = 79мм

ШК*= 40 6,75(68/203) = 89мм ШВ*= 40 9(68/203) = 119мм

ГК*= 40 0,25(68/203) = 3мм высота выемки ВВ = 0,5м

В В*= К ВВ*(f/y) ВВ*= 40 0,5(68/203) = 7мм

9. После подсчета перспективных координат и величин приступают к построению перспективы дороги. На чертеже проводят оси координат х* и z* с началом координат в точке 0*. Рассмотрим построение перспективы точек на оси дороги на примере точки Е*. Величины х*= 39мм,

Рис.117

z*= 6мм берем из таблицы и откладываем с учетом знаков на соответствующих координатных осях. Из полученных точек восстанавливаем перпендикуляры к осям, в пересечении их получаем точку Е*. Через точку Е* проводим горизонтальную линию, параллельную оси х*-х*; на ней отмеряем отрезки 46 и 79 мм по половине отрезка вправо и влево от точки Е*. Затем в точке Е* вычерчиваем поперечник, используя размеры ШК*= 89мм, ШВ*= 119мм, ГК*= 3мм, ВВ*= 7мм (рис.117).

Аналогично строят перспективы всех точек оси дороги и всех поперечников. Затем, соединив плавными кривыми линиями точки поперечников, принадлежащие одной линии, получают кромки проезжей части, бровки земляного полотна, линии дна кювета, бровки откосов выемок и насыпей в перспективе (рис.117). Очерковые линии топографической поверхности прорисовываются при построении перспективы последнего поперечника. очерковые линии проведены через точки В и В последнего поперечника

Графическое оформление чертежей автомобильных дорог

Автомобильная дорога как инженерное сооружение должна удачно вписываться в панораму местности. Поэтому ее эстетические качества закладываются еще в проекте. После того, как вычерчена перспектива дороги, надо показать ее антураж – окружающую обстановку. Антураж автомобильной дороги может отличаться мажорностью и живописностью, он создает настроение, вызывает ассоциации. Дорожные насаждения – деревья и кустарники – имеют большое значение как вспомогательное средство вписывания дороги в ландшафт.

Рис.118

При графическом оформлении чертежа дороги не нужна особая ботаническая точность, достаточно правильно нарисовать контуры деревьев, например, ель имеет форму конуса. Ландшафт рисуется по данным чертежей технической документации, фотоснимкам, по замыслу проектировщика (рис.118).

Окончательная отделка чертежа заключается в иллюминовке акварельными красками. Нужны акварельные краски следующих цветов: зеленого (для покрытия топографической поверхности), оранжевого или желтого (для покрытия откосов насыпей – светлая и выемок – темная), черного (для покрытия проезжей части и земляного полотна). Изображения обводятся карандашом, толщина линий, изображающих кромки и бровки, показывается с уменьшением вдаль. Лесной массив изображается контурами деревьев и штриховкой их крон.