4. Построение продольного и поперечных профилей

Профиль, то есть уменьшенное изображение вертикального разреза земной поверхности по заданному направлению в зависимости от назначения может быть различного вида и в разных масштабах. При составлении профилей руководствуются установленными образцами разграфки (сетки профиля), в которых указаны размеры и содержания граф. В данном задании требуется построить подробный продольный профиль по оси проектируемой железной дороги и поперечные профили по сетке, применяемой в настоящее время в проектно-изыскательских организациях МТС и МПС РФ.

Поскольку трасса обычно имеет значительную протяженность, профиль вычерчивается на рулонной миллиметровой бумаге, причем размер бумаги по вертикали стандартный (297 мм), а по горизонтали зависит как от длины трассы, так и от масштаба расстояний. В начале профиля дается титульный лист, а в конце штамп. Поперечные профили вычерчиваются отдельно.

В данном задании требуется на одной полосе миллиметровой бумаги вычертить и титульный лист, и продольный, и поперечные профили. Образец оформления показан на рис. 2, где приведено содержание титульного листа и показаны его размеры в мм.

4.1. Построение продольного профиля

Продольный профиль составляется по данным пикетажного и нивелирного журналов. При вычерчивании его пользуются черной, красной и синей тушью. В целях достижения наглядности изображения рельефа на профиле масштаб для вертикальных расстояний применяется крупнее, чем для горизонтальных расстояний. В данном случае масштабы высот и расстояний продольного профиля показаны на титульном листе (см. рис. 2).

Построение профиля рекомендуется выполнять в такой последовательности :

1) Разметка сетки профиля и вычерчивание колонки с указанием содержания граф. На образце приведены сетка и размеры граф по высоте (на профиле размеры не проставляют). При разметке сетки в первую очередь вычерчивается графа расстояний, нижняя линия которой должна совпадать с жирной (сантиметровой) линией миллиметровки. Вся колонка сетки и названия граф даются черной тушью.

2) Вычерчивание графы расстояний. В этой графе, начиная непосредственно от колонки, проводятся направо (горизонтально) верхняя и нижняя линии на всю длину профиля. Затем вертикальными линиями показывают все пикеты и пронивелированные плюсовые точки. Ниже цифрами высотой в 2 мм подписываются номера пикетов, причем полный номер пикета подписывается лишь на целых десятках (10, 20,....., 140), а на остальных - только цифры единиц. Расстояния до плюсовых точек и остатки пикетов вписываются вертикально с округлением до целых метров. Если на пикете две или более плюсовых точки, на профиле подписываются интервалы между ними. Так, в образце на ПК 59 две плюсовые точки +37 и +60. В графе расстояний на этом пикете указаны интервалы 37, 23 и 40 метров.

3) Заполняется графа “Отметки поверхности земли” (иначе их называют фактическими отметками), в которую черной тушью заносятся исправленные отметки точек из журнала нивелирования с округлением до сотых долей метра.

4) Заполнение графы “Ситуация”. Оставив необходимые интервалы для граф уклонов, отметок бровки земляного полотна и ординат, заполняют графу “Ситуация”. Верхнюю и нижнюю линии этой графы проводят черным цветом, а среднюю, в которой изображается выпрямленная ось трассы - красным. В эту графу из пикетажного журнала переносят подробности (черным цветом).

5) В графе “Грунты” приводятся данные по инженерной геологии, чаще всего названия грунтов, подстилающих почвенно-растительный слой, на которых будет основано земляное полотно. В задании условно принять суглинок.

6) Наколка профиля поверхности земли. Так называют построение профиля поверхности земли по фактическим отметкам. Для этого на всех пикетах и плюсовых точках через графу “Ординаты” и выше графы “Грунты” проводят тонко карандашом вертикальные линии произвольной длины. На этих линиях в заданном масштабе высот откладывают от графы “Грунты”, как от условного горизонта отметки точек поверхности земли.

При выборе отметки условного горизонта надо стремиться к тому, чтобы величины ординат находились в пределах от 4 до 12 см.

В нашем примере целесообразно принять отметку условного горизонта за 100 метров. Тогда наибольшая ордината на ПК 57, где отметка равна 121.86 м, в масштабе 1 : 200 будет иметь длину

(121.86 – 100) : 2 = 10.93 см.

Последовательно вычисляя величины ординат, точки поверхности земли накалывают на профиль остро отточенным карандашом. Наколотые точки соединяют отрезками прямых тушью черного цвета.

Лишние концы карандашных линий ординат стирают, а сами ординаты также обводят черной тушью.

В случае сильного нарастания или убывания отметок (когда длины ординат выходят за установленные пределы) выбранный условный уровень в произвольной точке меняют на более низкий или высокий (сбрасывают или поднимают следующий участок профиля). Так получают профиль поверхности земли по заданному направлению.

Возле ординат вертикально черной тушью подписывают названия ручьев, из каких и в какие населенные пункты идут дороги, обозначенные в графе ситуации, номера, расположение и отметки реперов.

7) Нанесение на профиль проектных данных по плану линии (показывают красным цветом).

Ниже графы расстояний дается план линии (прямые и кривые участки трассы, их параметры). Вначале вертикальными линиями от графы расстояний до черты плана обозначают точки начала и конца кривых. Вертикально возле этих линий подписывают расстояния от предыдущего пикета и до следующего пикета.

Таким образом, план линии окажется разделенным на прямые и кривые участки. Прямые проводятся в виде горизонтальных линий, кривые обозначаются условно дугами, обращенными выпуклостью вверх или вниз в зависимости от того, в какую сторону поворачивает трасса. Выпуклость кверху указывает поворот направо, книзу - поворот налево.

Внутри дуги выписывают четыре элемента кривой: угол поворота a , радиус R , тангенс ТС и кривая КС. Пятый элемент, длина переходной кривой l , подписывается над дугой при повороте трассы вправо и под дугой при повороте влево. На каждом прямом участке подписываются: сверху - длины их, снизу - румбы или дирекционные углы соответствующих направлений.

8) Графа “Километры”. В ней красным цветом вычерчиваются километровые указатели. Они проводятся в виде вертикальной линии длиной 3, 5 см от графы расстояний вниз. На конце указателя дается кружок диаметром 5 мм, правая половина которого заливается красной тушью. Если километраж на трассе совпадает с пикетажем, то километровые указатели будут на каждом десятом пикете.

Обычно же трасса отходит от существующей дороги или продолжает ее, и пикетаж не совпадает с километражем. Тогда у километровых знаков дается заплюсовка, т.е. показываются расстояния от него до соседних пикетов. Ниже кружка подписывается номер километра.

9) Проектирование профиля будущей дороги. Проектирование профиля будущей дороги изучается в специальных курсах.

В данном задании проектная линия назначается преподавателем. При этом выдается проектная отметка (отметка бровки земляного полотна) начальной точки трассы, длины и уклоны элементов проектирования. Проектные длины заносятся красным цветом в графу “Проектные уклоны”, в которой отдельные элементы проектирования разделяют вертикальными линиями. Линия уклона в элементе проектирования проводится либо горизонтально посередине (если уклон нулевой) или наклонно из левого верхнего угла в правый нижний (спуск) или из левого нижнего в правый верхний (подъем). Посредине элемента над линией подписывается величина уклона в тысячных, а под линией - его длина. Так на образце (см. рис. 2) первый элемент проектирования представляет спуск с уклоном 10 о/оо (0.010) на протяжении 300 метров. Границы элементов проектирования (перелома профиля) заплюсовываются относительно пикетов, т.е. вертикально подписываются расстояния до предыдущего и последующего пикетов (в примере граница между вторым и третьим элементом проектирования находится в точке ПК 61+15, поэтому слева от нее внизу написано 15, а справа вверху 61). Если перелом проектного профиля совпадает с пикетом, у него подписываются нули.

10) Вычисление проектных (они даются красным цветом) отметок, заполнение соответствующей графы и вычерчивание проектного профиля. Как уже отмечалось первую отметку задает преподаватель (в примере это отметка точки ПК 56 равная 150.00 м). Проектные отметки всех последующих точек определяются по формуле:

H посл = Нпред ± i · d (м),

где Нпосл и Нпред - проектные отметки соответственно последующей и предыдущей точек профиля;

i - уклон (представляется в виде десятичной дроби);

d - расстояние между рассматриваемыми точками.

Знак плюс подставляется при вычислении отметок точек на подъеме, минус - на спуске. При нулевом уклоне (соответствующий элемент проектирования называют площадкой) проектные отметки точек одинаковы.

Пример вычисления: Нпред = 117.00 м; d = 85 м; i = 4 о/оо (0.004), подъем.

Нпосл = 117.00 + 0.004· 85 = 117.34 м.

При вычислении проектных отметок во избежание ошибок руководствуются правилом перехода от общего к частному. Так, в начале определяют отметки перелома профиля, затем пикетов и далее плюсовых точек. При этом отметки переломов профиля вычисляются дважды.

По проектным отметкам переломов профиля проводятся красные ординаты и наносится проектная линия.

11) Вычисление рабочих отметок (наносят красным цветом). Рабочими отметками называют разность между проектной и фактической отметками точки. Она показывает высоту насыпи (если проектная линия идет выше поверхности земли) или глубину выемки (когда проектная линия ниже). Рабочие отметки насыпи подписываются над проектной линией на расстоянии 1 – 1.5 см от нее, выемки - на таком же расстоянии ниже у соответствующих ординат.

Если перелом профиля не совпадает с пронивелированной точкой, фактическую отметку в таком случае определяют интерполированием между двумя ближайшими отметками поверхности земли.

12) Вычисление расстояний до точек нулевых работ. Точками нулевых работ называют точки, в которых проектная и фактическая отметка равны, т.е. рабочая отметка равна нулю. Это место на профиле, где выемка переходит в насыпь или насыпь в выемку (точки пересечения проектной линии с поверхностью земли). На профиле такие точки отмечают ординатами синего цвета (на образце - штриховые линии). Горизонтальные расстояния до точек нулевых работ вычисляются из подобия треугольников (рис. 3) по формуле:

,

где a и b - рабочие отметки соответственно предыдущей и последующей соседних с нулевой точек профиля;

d - расстояние между ними.

Пример: a = 0.56 м ; b = 0.47 м ; d = 61 м.

До последующей точки расстояние равно 61 – 33.70 = 27.30 м.

Вычисленные расстояния до точек нулевых работ подписываются с двух сторон у синих ординат вертикально синей тушью выше графы “Грунты” на 1 - 1.5 см. На образце, чтобы не усложнять мелкий чертеж, отметки подписаны лишь у одной точки нулевых работ.

13) Нанесение на профиль условных обозначений раздельных пунктов, переездов, искусственных сооружение и т.п. Эти обозначения даются красным цветом в соответствующих местах профиля по необходимости. В нашем примере показана лишь водопропускная труба на ручье с надписью, относящейся к ней (выше рабочей отметки). Знак трубы в виде прямоугольника имеет размеры 4 C 7 мм (нижние 2 мм залиты тушью). В надписи указывается размер отверстия трубы в метрах и местоположение оси трубы в пикетаже.