3.3.3. Правила проектирования проектной линии продольного профиля
Проектную линию продольного профиля проектируют в виде плавной линии, состоящей из прямолинейных участков и вертикальных кривых. Проектирование продольного профиля заключается в нанесении проектной линии и вычислении проектных и рабочих отметок.
Проектировать нужно с учетом обеспечения:
а) устойчивости земляного полотна и дорожной одежды в течение круглого года;
б) наименьшей строительной стоимости дороги;
в) удобства и безопасности движения автомобилей с наименьшей стоимостью перевозок.
Отметки проектной линии для вновь проектируемых дорог отнесены к бровке земляного полотна проектируемой дороги. При проектировании реконструкции дорог и городских дорог проектная линия относится к оси дороги.
На продольный профиль можно наносить проектную линию по обертывающей и по секущей. Проектирование по обертывающей чаще всего применяется в равнинной и слабопересеченной местности и заключается в том, что проектную линию наносят, следуя основным изгибам поверхности земли, с соблюдением рекомендуемых рабочих отметок и уклонов не выше максимально допустимой для дороги данной категории. По возможности следует избегать в продольном профиле частые переломы проектных линий, т.е. проектировать пилообразный профиль. Расстояние между переломами проектной линии продольного профиля называют шагом проектирования.
В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа проектную линию наносят по секущей с примерным балансом земли для смежных участков насыпей и выемок. Для обеспечения водоотвода проектную линию в выемке наносят с уклоном не менее 5‰, проектирование горизонтальных участков в выемках не допускается. При этом следует избегать мелких выемок большой протяженности. Такие выемки обычно сырые и снегозаносимые. Нужно избегать резких переломов профиля от одних уклонов к другим, а также применение кривых малого радиуса между длинными прямыми и коротких прямых вставок между смежными кривыми большого протяжения, применения кривых малых радиусов в конце затяжных спусков.
3.3.4. Техника проектирования проектной линии продольного профиля
В настоящее время наибольшее распространение получил метод проектирования проектной линии продольного профиля вертикальными кривыми, сопрягающимися непосредственно друг с другом или при помощи прямых вставок. Этот метод разработан Н.М.Антоновым (метод Антонова).
Реже используют старый метод нанесения проектной линии сопрягающимися прямыми участками проектной линии с последующим вписыванием в их переломы вертикальных кривых и вычислением поправок к рабочим отметкам, найденным по тангенсам (метод тангенсов). Первый метод более удобен для пересеченного рельефа, второй - для равнинного и горного.
Согласно СНиП 2.05.02 - 85 , вертикальные кривые должны вписываться в местах переломов проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклонов 5% и более на дорогах I и II категорий, 10% и более на дорогах III категории и 20% и более на дорогах IV и V категорий. Уклоны на подъемах считают со знаком "плюс", а на спусках - со знаком "минус".
При одноименных уклонах проектной линии алгебраическая разность на спусках и подъемах равна разности смежных уклонов, а при разноименных уклонах алгебраическая разность их равна сумме смежных уклонов проектной линии.
С целью повышения плавности движения радиусы вертикальных кривых нужно назначать возможно 6ольшими. Минимальные размеры радиусов вертикальных кривых приведены в табл.10 [2].
Элементы вертикальных кривых определяют (м) по таблицам [4] в зависимости от алгебраической разности уклонов смежных участков, а при отсутствии таблиц могут быть вычислены по приближенным формулам:
кривая К=R×(i1-i2) (3.13)
тангенс Т=К/2 (3.14)
биссектриса
(3.15)
где R - радиус вертикальной кривой, м;
i1 и i2- сопрягаемые уклоны в тысячных.
При проектировании проектной линии вертикальными кривыми (метод Антонова) на точно вычерченный профиль местности накладывают прозрачные шаблоны вертикальных кривых разных радиусов, выполненных в масштабах продольного профиля (Мг - 1:5000, Мв - 1:500).
По периметру шаблона нанесены штрихи с указанием уклонов в тысячных к местам касания прямых. На шаблонах имеются также горизонтальные и вертикальные линии для правильного их ориентирования при работе на миллиметровой бумаге. Участки проектной линии в виде прямых удобно намечать с помощью треугольника уклонов, лучи которого имеют различные уклоны в ‰ от 10 до 100 .
Пользование шаблонами значительно облегчает проектирование проектной линии, так как дает наглядную картину от вписывания того или другого радиуса вертикальной кривой в каждом конкретном случае. Вертикальные кривые имеют восходящие и нисходящие ветви (рис.3.4). По восходящей ветви все касательные имеют положительный уклон, а по нисходящей ветви - отрицательный. В точке вертикальной кривой, где восходящая ветвь переходит в нисходящую (на выпуклых кривых), или наоборот (на вогнутых), - касательная горизонтальна и уклон ее равен нулю.
нисходящая ветвь восходящая ветвь
Рис.3.4. Вертикальная кривая
Нанесение прямолинейных участков и вписывание вертикальных кривых по шаблонам составляет первый этап проектирования проектной линии. На этом же этапе определяют положение и проектные отметки связующих точек. Связующие точки - это точки, на которых меняются геометрические элементы проектной линии - уклоны кривых, радиусы вертикальных кривых, нулевые точки, переходы выпуклых кривых в вогнутые (или наоборот).
На втором этапе проектирования вычисляется высотные отметки пикетов и всех промежуточных точек, расположенных в пределах вертикальной кривой. Для вычисления проектных отметок в пределах вертикальных кривых пользуются таблицами Н.М.Антонова [4], составленными по двум схемам.
В расчетной схеме № 1 за начальную точку 0 принято начало вертикальной кривой (слева по ходу), и все расстояния l и превышения h определяются по отношении к этой точке. Этой схемой обычно пользуются при последовательном проектировании слева направо.
В расчетной схеме №2, за начало принята вершина вертикальной кривой 0, а все расстояния и превышения определяют по отношению к вершине вертикальной кривой. Схема №2 удобна при проектировании в обе стороны от контрольных фиксированных точек, например, от мостов, путепроводов и пр.