3. Проектирование участка дороги

3.1. Проектирование плана трассы

3.1.1. Общие данные

Трасса дороги должна удовлетворять требованиям удобного и безопасного движения автомобиля, при этом длина ее должна быть возможно меньшей. Трасса должна огибать рельеф местности так, чтобы ее уклоны были по возможности минимальными и при строительстве не требовалось выполнение большого объема земляных работ.

В данном проекте должно быть выполнено трассирование по карте в горизонталях методом полигонального трассирования (традиционный метод).

3.1.2. Полигональный метод трассирования

Трассирование по плану или карте в горизонталях по полигональному методу производится следующим образом:

1) заданные точки или направление трассы соединяются прямой и вдоль нее просматривается ситуация и рельеф, при этом отмечаются участки, где положение трассы не целесообразно (пересечение населенного пункта, водоема, болота, крутых склонов, оврагов и др.);

2) намечаются варианты обхода препятствия (препятствие должно быть внутри угла) и выбирается оптимальный вариант, имеющий минимальную длину, меньшее количество углов поворота и т.д.;

3) при этом трасса принимает вид ломаной линии. Изломы дороги смягчают, вписывая в их углы кривые возможно больших радиусов (3000м и более), но всегда сумма тангенсов двух смежных кривых не должна быть больше расстояния между вершинами углов.

Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуют коэффициентом развития, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой (воздушной) линии.

Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряют между продолжением направления трассы и новым 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.

Различают следующие геометрические элементы закругления (рис.3.1): угол- , радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б, домер Д.

Т - тангенс - расстояние от вершины угла до начала кривой,

(3.1)

К- кривая - расстояние от начала кривой до конца кривой,

(3.2)

Б - биссектриса - расстояние от вершины угла поворота до середины кривой,

(3.3)

Д- домер ,

(3.4)

При назначении радиусов кривых 2000м и менее для обеспечения безопасного движения автомобилей с наибольшими скоростями необходимо проектировать виражи с односкатным поперечным профилем. Отгон виража, т.е. переход" от двухскатного профиля к односкатному осуществляется на протяжении переходной кривой.

Переходная кривая - это кривая переменного радиуса с постоянным уменьшением от бесконечности (на прямой) до радиуса круговой кривой.

Рис. 3.1 – Схема круговой кривой

После окончательного выбора направления трассы на карте разбивают пикетаж и одновременно составляют ведомость углов поворота, прямых, переходных и круговых кривых (см.прил.2).

Порядок разбивки на карте такой же, как и на местности. От начала трассы (ПК0) раствором циркуля или по линейке откладывают пикеты (пикет равен 100м) до вершины угла №1. Получив пикетаж вершины угла № 1, заносят его в ведомость, измеряют транспортиром величину угла поворота , (влево, вправо) и заносят в ведомость. По углу и местным условиям назначают радиус круговой кривой R и по табл. [3] соответствующие им Т, К, Б, Д и заносят их в ведомость. Если радиус кривой 2000м и менее, необходимо проектировать переходные кривые. Длина переходных кривых зависит от R и принимается по СНиП 2.05.02 - 85 (табл.II) или может быть определена по формуле:

(3.5)

где - величина нарастания центробежного ускорения, =0,3 - 1,0 м/с², в расчете принимается = 0,5 м/с².

Элементы переходной кривой L, ∆Т, ∆Б, ∆Д вычисляются по таблицам [3] и заносятся в ведомость (см, прил. 2). Вычисление элементов полного закругления (Тп, Кп, Бп, Дп) вытекает из самой формы и не вызывает затруднений. Главные точки закругления определяются следующим образом: начало кривой НК=ПК(ВУ №1)-Тп; середина кривой СК = НК+Кп/2; конец кривой КК = НК+Кп

Расстояние между вершинами углов S₁ можно измерить сразу по линейке, для первой линии S₁ будет равно пикетажному положению вершины угла №1 м. Длина прямой вставки S₂ определится как расстояние от начала трассы (ПК0) до начала закругления (НК), м. Румб первой линии измеряется транспортиром и равен острому углу между северным или южным направлением ветки карты или компаса и направлением трассы и записывается в последнюю графу с соответствующим названием (СВ, СЗ, ЮВ, ЮЗ).

Закончив заполнение всех граф ведомости для угла №1, переходят к дальнейшей разбивке пикетажа. Откладывая от вершины угла №1 по направлению к вершине угла №2 полный тангенс Тп, находят точку и пикетажное положение КК, от которой продолжают разбивку пикетажа до вершины угла поворота №2. Так как длина трассы по кривым будет короче длины трассы по прямым на величину домеров, то пикетажное положение вершины угла поворота №2 и всех последующих, а также конца трассы, будет:

ПКВУ №2=S₁¹+S₁²-Д¹п;

ПКВУ №n=S₁¹+S₁²+…+S₁ⁿ-Д_п¹-Д_п²-…-Д_п^n-1;

ПК Ктр=ΣS-ΣД (3.6)

где S₁¹, S₁², S₁ⁿ - расстояние между вершинами углов;

Д_п¹, Д_п², Д_п^{n- 1} домеры углов поворота.

Длина прямой вставки S₂ для всех последующих линий определяется как разница между пикетажными положениями конца следующей кривой (КК) и началом (НК) предыдущей кривой, м. Румб последующих направлений вычисляется в зависимости от углов поворота.

После заполнения ведомости всех углов поворота подводят итоги по графам 15,16,17, 27 и 28 и проверяют правильность составления ведомости (см.прил. 2) по следующим формулам.

Проверка расстояния:

1) ΣS₁-ΣД_П=L_ТР,

т.е. сумма расстояний между вершинами углов S₁ (гр.27) минус сумма всех домеров Дп (гр.17) должна равняться длине трассы;

2) ΣS₂+ΣK_П=L_ТР,

т.е. сумма всех прямых вставок S₂ (гр.28) плюс сумма всех кривых К_П (гр.16) должна равняться длине трассы. После разбивки пикетажа, увязки и проверки ведомости кривьх и прямых переходят к окончательному оформлению плана трассы. Образец оформления плана трассы дан в приложении 1.

В пояснительной записке, «План трассы», должно быть приведено обоснование проложения трассы в зависимости от рельефа и ситуации местности. Необходимо обосновать каждый поворот трассы, величину угла, цель следующего направления, а также величину принятого радиуса.

Показатели запроектированной трассы сводят в табл.3.1.

Таблица 3.1

Технические показатели трассы.

Показатель	Ед. измерения	Количество
Длина трассы	км.
Коэффициент развития трассы	-
Количество углов поворота	шт.
Средний радиус кривых	м.
Минимальный радиус	м.

Примечание. Средний радиус кривых находят по формуле:

(3.7)

где ΣК- сумма всех кривых, м;

Σ - сумма углов поворота.

Основной недостаток метода полигонального трассирования состоит в том, что магистральный ход, укладываемый в рельеф и ситуацию, определяет положение самой трассы дороги в плане. Это обстоятельство определяет негибкую пространственную линию дороги, которая характеризуется наличием длинных прямых и коротких круговых кривых минимального радиуса, повышенными, объемами земляных работ, повышенной аварийностью.