База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 33.19. Схема построения проектной линии продольного профиля на съездах с двумя типами сопряжения вертикальных кривых
33.5. Планово-высотное решение соединительных рамп
Пространственное положение соединительной рампы между пересекающимися дорогами зависит от ее геометрии в плане с соответствующими переходными кривыми оптимальной длины, закономерностей изменения поперечного уклона и очертания кромок проезжей части и проектной линии продольного профиля. Планово-высотное положение соединительных рамп определяет совокупность совместно действующих факторов и их рациональное сочетание при условии полной взаимоувязки.
Необходимая длина переходных кривых каждого типа в общем случае может быть определена на основе соотношений, приведенных в разд. 33.2. Однако на участках ответвлений и примыканий соединительных рамп использование предельных значений параметров приводит к длинам, которые недостаточны для разделения кромок проезжих частей дороги и отмыкающей (примыкающей) рампы и тем более - бровок земляного полотна. В этих случаях круговая кривая съезда с максимальным поперечным уклоном оказывается в пределах полосы дороги, что обусловливает при отгоне виража вдоль переходной кривой резкое поднятие внешней кромки с образованием линии перелома в виде гребня. К длинам, не обеспечивающим разделение кромок проезжих частей
1601
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
и бровок земляного полотна, относят минимальные длины переходных кривых, нормируемые действующими строительными нормами и правилами.
Рис. 33.20. Детали участка ответвления съезда:
а - условные обозначения; б - принцип итерационного процесса
Для обеспечения благоприятных условий отгона виража переходную кривую по длине делят на два участка: L1 - от ее начала до сечения разделения кромок; L2 - до начала круговой кривой (рис. 33.20). Длина участка L1 обеспечивает разделение кромок проезжих частей из условия сохранения в его пределах поперечного уклона дороги, а участок L2 обеспечивает отгон виража.
Минимальные длины переходных кривых, обеспечивающие расхождение кромок проезжих частей и разделение бровок, а также возможность последующего отгона виража до максимального поперечного уклона в пределах самостоятельной части рампы, называют оптимальными. Эти длины в каждом конкретном случае определяют путем использования соответствующих прикладных программ пакета либо с помощью разработанных специальных таблиц.
При движении автомобиля по переменному по длине переходной кривой поперечному уклону происходит поворот автомобиля вокруг продольной оси, характеризуемый появлением бокового наклона или крена. Законы изменения поперечного уклона виража представляют в следующем виде:
для переходных кривых из условия V = const
1602
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
(33.9)
для переходных кривых из условия V ¹ const
где
(33.10)
iB - уклон виража в долях единицы;
V - скорость движения автомобиля, м/с;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
К = 1/R - кривизна, 1/м;
j2 - коэффициент поперечного сцепления колеса с дорогой;
l - расстояние от начала переходной кривой до расчетного сечения, м;
L - длина переходной кривой, м;
b - продольное ускорение автомобиля, м/с2;
iB1 - поперечный уклон проезжей части в начале виража.
Как видно, формулы (33.9) и (33.10) тесно связывают между собой скорость движения автомобиля, характер изменения кривизны и характер изменения поперечного уклона. Нарушение
1603
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
этой связи неправильным режимом движения обусловливает повышенное использование коэффициента поперечного сцепления j2 и тем самым снижение безопасности движения.
Для расчета геодезических высот вертикальной планировки и получения пространственной поверхности участков отгона виража необходимо, помимо уравнения оси переходной кривой, знать и уравнения кромок, ей параллельных и непараллельных в случае устройства уширения. Учитывая, что процесс разбивки поперечников с целью установления положения точек внутренней и внешней кромок трудоемкий и несовершенный, а при выносе проекта в натуру далеко не безупречный, в Союздорпроекте решена задача аналитического представления разбивочных точек кромок в системе координат оси рампы.
Принципиальным вопросом в аналитическом определении положения кромок является изменение уширения проезжей части по длине переходной кривой. Получивший в настоящее время широкое распространение линейный закон отгона уширения определяет искажение зрительной плавности проезжей части, проявляющееся тем более резко, чем меньше длина переходной кривой и радиус закругления и чем больше уширение. С целью улучшения зрительной плавности проезжей части соединительных рамп пакетом прикладных программ Союздорпроекта предусмотрены следующие способы отгона уширения:
S-образным изменением кромок по длине переходной кривой по закону тригонометрических функций;
S-образным изменением кромок по длине переходной кривой сопряженных обратных параболических кривых;
применением уравнений кромок на участках с переходными кривыми типа клотоиды с уширением в обе стороны пропорционально длине (рис. 33.21, а);
применением уравнений кромок на участке с переходными кривыми типа клотоиды с использованием краевых клотоид (рис. 33.21, б);
получение координат точек кромок в системе координат оси соединительной рампы.
1604
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 33.21. Уширение проезжей части на переходной кривой типа клотоиды:
а - изменение ширины в обе стороны пропорционально длине; б - посредством краевых клотоид
После установления закономерности изменения поперечного уклона по длине переходных кривых различного типа, получения их оптимальных параметров, определения положения внутренних и внешних кромок переходят к высотному решению поверхности дороги и рампы в пределах совмещенного участка с целью обеспечения наиболее благоприятных условий движения и водоотвода с проезжей части. На рис. 33.22 представлены возможные случаи вертикальной планировки на участках ответвлений и примыканий соединительных рамп как при конструктивном решении по схеме 1 (см. рис. 33.2), так и по схеме
2 (см. рис. 33.3).
1605
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 33.22. Схема отгона поперечного уклона на участках ответвлений и примыканий соединительных рамп развязок движения
Решение, предусматривающее сохранение поперечного уклона в пределах внешней полосы дороги (рис. 33.22 а), применяют при наличии межпетлевых участков с последующими переходноскоростными полосами и интенсивным движением, а также при организации съездов с полос, предназначенных для местного движения.
Согласно решению, представленному на рис. 33.22, б, поперечный уклон дороги сохраняют неизменным по всей ширине совмещенного участка, а его изменение на съезде происходит на оставшейся части длины переходной кривой. Такое решение благоприятствует движению в прямом направлении, но искажает характер изменения поперечного уклона по длине переходной кривой. Применяют при преимущественном движении в прямом направлении.
Решение, представленное на рис. 33.22, в, предусматривает отгон поперечного уклона в соответствии с закономерностью его изменения по длине переходной кривой. Применение его целесообразно при преимущественном движении на съезд.
Для схемы 2 ответвления (см. рис. 33.3) применяют решение, представленное на рис. 33.22, г, дающее возможность беспрепятственного отгона виража с закономерностью, свойственной переходной кривой данного типа по аналогии с рис. 33.22, в, что представляется весьма благоприятным как для поворотных транспортных потоков, так и для потоков, следующих в прямом направлении. Применяют при высокой интенсивности движения в прямом и поворотном направлениях.
В настоящее время пакет прикладных программ Союздопроекта расширен за счет включения новых программ, например, по расчету сложных правоповоротных соединительных рамп по методу сопряжения элементов, по методу трассирования с использованием сплайнов, программ подсчета объемов работ с использованием математических моделей местности и последующим определением строительной стоимости, а также транспортно-эксплуатационных расходов. Разработаны программы по представлению результатов проектирования развязок движения в разных уровнях в виде готовых чертежей на плоттерах и т.д.
1606