2.6 План дороги. Расчёт и проектирование дороги на кривых участках

План дороги – это проекция дороги на горизонтальную плоскость. Ее, как правило, изображают одной линией, которая проходит вдоль пути и носит название план оси дороги. Это связано с тем, что ширина дороги мала по сравнению с длиной. Продольная ось, проложенная по поверхности земли и закрепленная колышками, называется трассой дороги. Работа по закреплению оси дороги – трассирование. Трасса определяет направление дороги между промежуточными пунктами, через которые должна пройти дорога. Кратчайшее расстояние по прямой между двумя пунктами называется воздушной линией.

План дороги составляется в масштабе 1: 5000 или 1:10000. На нем отображаются ситуация и рельеф местности на полосе, расположенной вдоль трассы дороги шириной до 100 м. План дороги может быть развернутый и условный.

Трасса дороги в плане представляет собой сочетание прямых и кривых участков. Кривые участки появляются при обходе различных препятствий (болот, оврагов, озер, населенных пунктов, при учете рельефа местности и т. д.). Кривые трассы проектируют по дугам окружности, которые характеризуются углом поворота α и радиусом R. Элементы кривой: длина кривой К, дорожный тангенс Т, биссектриса Б и домер Д.

Основные элементы кривой показаны на рисунке 2.4.

Точки начала и конца кривой обозначаются НК и КК, а вершина угла поворота – ВУ.

Основные элементы угла поворота рассчитываются по следующим формулам:

1) длина круговой кривой ;

2) дорожный тангенс ;

где – радиус круговой кривой, м;– угол поворота;

3) биссектриса ;

4) домер ,

где – радиус кривой, м;– угол поворота.

Рисунок 2.4 – Основные элементы круговой кривой

Вычислив пикетажное положение главных точек кривой, наносят их на карту.

Для этого от вершины угла поворота откладывают по обе стороны тангенс кривой и обозначают положение НК и КК, а затем с помощью циркуля наносят на план круговые кривые. Направление радиусов у НК и КК указывают штриховыми линиями. На основании всех расчетов проектируем магистраль, которая имеет четыре угла поворота. Данные по ним приведены в таблице 2.6.

Таблица 2.6 – Основные элементы кривой

№	Вер-шина угла			Величина угла поворота, град			Элементы кривых, м						Начало кривой			Конец кривой			Длина прямых, м		Румбы прямых
	ПК	+	влево		вправо	R		Т	К	Б	Д	ПК		+	ПК		+
1	4	50	-		40	60		21,8	41,5	3,8	1,8	4		28,2	4		69,6	428,2		ЮВ:23
																		409,7		ЮЗ:16
2	9	00	38		-	60		20,7	39,8	3,5	1,5	8		79,3	9		19,1
																		4210,2		ЮВ:54
3	51	50	38		-	60		20,7	39,8	3,5	1,5	51		29,3	51		69,1
																		306,4		ЮВ:16

Продолжение таблицы 2.6

4

55

00

-

44

60

24,5

46,1

4,7

2,4

54

75,5

55

21,6

Общая протяжённость магистрали 6050 метров. Она проходит по слегка холмистой местности, и пересекается с железной, автомобильной дорогами и рекой. Продольный профиль характеризуется небольшими уклонами местности и не имеет резких изменений в рельефе. По профилю максимальный подъём в грузовом направлении равен 15 ‰ , наибольший спуск – 10 ‰. Продольный профиль начерчен в соответствии с эталоном (смотрите приложение).

Существует два обязательных условия.

1) Длина прямой вставки между углами поворота равна разности пикетажа начала последующей и конца предыдущей кривой.

2) Расстояние между вершинами углов равно сумме прямой вставки и двух прилегающих к ней тангенсов или равно разности пикетажа соседних вершин углов плюс домер предыдущей кривой.

Определение пикетажа точек начала НК и конца КК кривой ведут по схеме

пикетаж НКК = пикетаж ВУ - Т;

пикетаж ККК = пикетаж НКК + К;

Для определения местоположения середины кривой дополнительный угол 180°- α делят пополам (при помощи теодолита или другого инструмента) и по направлению линии откладывают длину биссектрисы Б.

При движении автомобильного поезда по кривой имеют место следующие особенности: все колёса автомобиля и прицепа-роспуска движутся по дугам окружностей различных радиусов, на него действует центробежная сила, стремящая

сдвинуть или опрокинуть автопоездов внешнюю сторону кривой. С учётом движения автопоездов на кривых малых радиусов необходимо предусмотреть: устройство виражей, уширение проезжей части и земляного полотна, обеспечения видимости в плане.

Видимость дороги в плане. Это минимальное расстояние в метрах, на котором водитель всегда должен видеть перед собой поверхность дороги, чтобы иметь возможность путем торможения предотвратить наезд на препятствия.

Расстояние видимости определяется по формуле:

, м

где – путь, который проходит автомобиль за время подготовки водителя к торможению, м; ();

– тормозной путь м;

– запасное расстояние для остановки автомобиля, не доезжая до препятствия равное 8-10 м;

–время подготовки к торможению (2 с);

– расчетная скорость движения, м/с.

– коэффициент неполного и несвоевременного нажатия тормозов (1,4…1,7)

– удельная тормозная сила (500 Н/т)

– максимальный спуск, ‰

–удельноесопротивление движению (300 Н/т)

м

м

м

Принимаем расстояние видимости равное 270 м.

Для обеспечения расчетной видимости на кривых в плане необходимо, чтобы водитель, находясь в точке А, мог увидеть поверхность дороги или препятствие на ней в точке Б (рисунок 2.5). Это должно быть обеспечено зоной (Z), свободной от леса, построек и т. п.

Рисунок 2.5 – Обеспечение видимости на кривых

На протяжении трассы присутствуют 4 круговых кривых и для каждой надо рассчитать расстояние расчистки. Так как у нас длина кривой на всех участках меньше требуемого расстояния видимости, т.е. S_В>К, значит, необходимая зона расчистки (Z) рассчитывается по формуле:

Первый поворот:

Второй поворот:

Третий поворот:

Четвертый поворот:

По мере удаления от середины кривой эти полосы будут плавно сужаться и исчезнет к концу поворота.

Вираж– участок пути по кривой, имеющий односкатный поперечный профиль с уклоном внутрь кривой. Главной характеристикой виража является поперечный уклон односкатного профиляi_В. Расчёт виража сводиться к установлению такого односкатного поперечного профиля с уклономi_В, при котором было бы предотвращено опрокидывание и сдвиг автомобиля во внешнюю сторону кривой (рисунок 2.6).

Поперечный уклон виража определяется по формуле:

,

где - скорость движения, м/с;

– радиус кривой, м;

– коэффициент поперечной силы (0,10-0,20);

– ускорение свободного падения 9,81 м/с².

Уклон виража i_вположительный и по абсолютному значению больше поперечного уклона проезжей части на прямом участке пути. В таком случае вираж устраивается с уклоном, равным поперечному уклону проезжей части на прямом участке, т.е. на таком закруглении дорога будет иметь односкатный поперечный профиль проезжей части с уклоном 60 ‰ во внутреннюю сторону дороги.

Длина участка отгона виража определяется по формуле:

где В₀– ширина проезжей части, м;

i_отг– уклон отгона виража (10),^о/_оо.

L_отг=3,5∙60/10=21 м

Рисунок 2.6 – Силы действия на автомобиль при движении по кривой

Уширение проезжей части и земляного полотна на кривых участках пути

При движении автомобиля по кривой его колёса движутся по траекториям в виде дуг окружностей разных радиусов, поэтому они занимают большую ширину, чем на прямом участке пути. Необходимое уширение проезжей части рассчитывается из условия обеспечения того же зазора между встречными автомобилями на кривых, что и при движении на прямых участках дороги (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 – Расчётная схема для определения уширения проезжей части дороги на кривой

Уширение однополосной проезжей части, обеспечивающее вписывание одиночного автомобиля рассчитывается по формуле:

e=, м

где R– радиус круговой кривой, м (60м).

L– расстояние от задней оси до переднего бампера, м (6,58м).

v– скорость движения автомобиля, км/ч (60 км/ч).