12.1. Общие сведения

Трассой в общем случае называется пространственная кривая, являющаяся осью линейного сооружения (автомобильной или железной дороги, трубопровода, ЛЭП, канала и т.д.).

Основная задача инженерно-геодезических изысканий при проектировании линейных сооружений - определение положения на местности трассы в плане и по высоте. Графическое отображение трассы на горизонтальную плоскость называется планом трассы, на вертикальную плоскость, параллельную трассе - продольным профилем, а на перпендикулярную ей - поперечным профилем трассы.

Обычно трасса линейного сооружения проектируется и разбивается в обход различных препятствий (жилых кварталов в городах, ценных сельхозугодий, болот, заповедников, аэродромов, ж/д станций, существующих пересечений дорог и т.п.)

Наиболее полной по объему и наиболее типичной является программа геодезических работ применительно к дорожным изысканиям, которая в дальнейшем и рассматривается на примере автомобильных дорог.

12.2. Элементы автомобильных дорог

В простейшем случае трасса дороги может быть представлена ломаным "тангенциальным" ходом, состоящим из прямых линий (вставок) с вписанными в углы их поворота горизонтальными и вертикальными круговыми кривыми.

Большее распространение в настоящее время имеют клотоидные и сплайн-трассы со сложными взаимными вставками прямых и кривых различных переменных радиусов. Эти трассы проектируются с использованием гибких сплайн-линеек.

План трассы.

В случае "тангенциальной" трассы основными ее элементами в плане являются точки начала и конца трассы (НТ и КТ), прямые вставки и закругления в плане (круговые кривые). Круговые кривые в свою очередь представляются следующими элементами (рис. 12.1):

Рис. 12.1. Элементы закруглений и связь между ними.

На рис. 12.1 показаны:

1. Точка ВУ - вершина угла поворота трассы;

2. Угол поворота Q - угол между предыдущим и последующим направлениями трассы в горизонтальной плоскости с указанием направления поворота относительно исходного - вправо или влево, например Л 90 означает, что трасса поворачивает от исходного направления влево на 90⁰, П 45⁰ - поворот трассы вправо на 45 градусов;

3. Радиус кривой R (в простейшем случае круговой), вписанной в угол поворота, м;

4. Кривая К - длина в метрах вписанной в угол поворота дуги окружности, характеризуется радиусом R, точками начала НК и конца КК кривой;

5. Тангенс Т - расстояние от начала кривой (НК) до вершины угла поворота (ВУ) или от ВУ до конца кривой (КК);

6. Биссектриса Б - расстояние от ВУ до середины кривой СК (длина отрезка биссектрисы угла Q по ее длине до кривой К);

7. Домер Д - разность длин двух тангенсов 2Т и кривой К:

Д = 2 х Т - К.

Геометрические элементы круговой трассы связаны следующими соотношениями:

Т = R*tg(Q/2); Б = R х (sec(Q/2)-1); K = (π х Q x R)/180. (12.2.1)

Таким образом, основными характеристиками являются угол поворота Q, то есть куда надо повернуть трассу, и R - радиус кривой (чем он больше, тем плавнее трасса, но тем она сложнее при разбивке и постройке). Иногда ограничениями R являются стесненные условия, особенно это характерно для горной местности (серпантины).

Разумеется, аналогичные, хотя и гораздо более громоздкие соотношения имеют место в клотоидных и в сплайн-трассах.

Продольный профиль трассы - это проекция ее оси на вертикальную плоскость (рис. 12.2). Отдельные участки продольного профиля характеризуются крутизной (уклоном). Эта величина является одним из важнейших показателей качества дорог (если не важнейшим) наряду с радиусами кривых вставок. Уклон характеризует транспортно-эксплуатационные возможности дорог (причем как автомобильных, так и железных). Чем больше уклоны, тем меньшие скорости могут развивать автомобили (поезда) или их потоки. Этим регламентируется пропускная способность дорог.

Рис. 12.2. Элементы продольного профиля трассы дороги (в

рамках изображены поперечные профили в

характерных местах).

Однако, естественные уклоны местности в местах строительства дорог (по оси трассы) нередко (а то и всегда) превышают предельно допустимые. В этих случаях при проектировании и строительстве дорог производится смягчение уклонов. При этом устраиваются насыпи или выемки грунта. Производство таких работ заранее проектируется. Расчетный (проектный) профиль дороги называется "красным", а существующий - "черным". Разница между отметками красного и черного профилей по трассе называется "рабочими отметками", по ним рассчитываются, в зависимости от требуемой ширины проезжей части дороги, объемы насыпей или выемок грунта. Этот показатель является, вообще говоря, основной статьей в стоимости дорог высоких категорий (1-3).

Переломы продольного профиля, связанные с изменением его уклона по длине трассы смягчаются вертикальными кривыми - вогнутыми, если кривая имеет выпуклость вниз и выпуклыми, если выпуклость вверх. Величины радиусов вертикальных кривых также во многом определяют транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог. В частности, они ограничивают видимость в продольном направлении и, таким образом, оказывают сильное влияние на условия и безопасность движения. Величины максимальных уклонов продольного профиля и радиусов вертикальных кривых регламентируются для дорог различных категорий нормативными документами.

В поперечном направлении автодороги имеют следующие основные элементы:

- проезжая часть - поверхность дороги, в пределах которой происходит движение транспортных средств (на дорогах 1 категории они разделяются разделительной полосой);

- обочины - края дороги для стоянки транспортных средств;

- боковые канавы (кюветы) - для осушки проезжей части, обочин и земляного полотна;

- откосы - спланированные наклонные плоскости, ограничивающие земляное полотно;

- бровки земляного полотна - линии сопряжения обочины с откосами.