geosoprovojd_stroit_processov

С. Используют при трассировании а/д по крутым склонам ( в горах) и на косогорах. А/д в виде зигзагов с малыми внутренними углами . В этом случае сопряжение прямых участков при помощи простых закруглений невозможно из-за большой разности высот

НК и КК и малой длины самого закругления (i прод >> i пред ).

Основные элементы серпантины:

основная круговая кривая радиуса R

•2 вспомогательные кривые с

радиусами r1 и r2

•2 прямые вставки или переходные кривые l1 и l2.

21

Различают С. 1-го рода - со вспомогательными кривыми с выпуклостью внутрь закругления и 2-го рода - с выпуклостью в одну сторону.

С. устраивают на дорогах III и IV категории, r = 100 - 150 м ; Расстояния между серпантинами от 200 до 400 м .

Расчет элементов С.: R, r, l – заданы ;

φ - угол хода – измеряют на местности. Элементы разбивки – β, d, γ, φ0 - вычисляют

β - угол поворота вспомогательной кривой :

из ONF или OME

tg β = |OF|/| NF| ; |OF| = R ; | NF| = l + T ,

где Т – тангенс вспомогательной кривой :

T = r tg ( β/2) ;

tg β = R / (l +T) = R / (l + r tg ( β/2)).

Согласно формулам половинных углов

2 tg ( β/2 ) tg β = -----------------

l – tg² ( β/2 )

или _____________

- l + √ l² + (2r + R ) R tg ( β/2 ) = -----------------------------

2r + R

По β /2 и r вычисляют Т, Б, k для вспомогательной кривой ;

d - расстояние от центра основной кривой О до вершин вспомогательной кривой - т.т. M,N ; d = R/sin β ; Контроль : d = (l + T)/cos β ; γ = 90° - β - угол в центре серпантины, определяющий направление на начальную или конечную т.т. основной кривой ; φ0 = 360° - 2γ – φ - центральный угол основной кривой ;

К = π R φ0/180° - длина основной кривой .

Разбивка серпантины на местности :

1) Построение точек серпантины:

а) теодолит → (∙) О ; по створам ОА и ОВ → │d │ и фиксируют

(∙) N и (∙) M – вершины вспомогательных кривых ;

б) от (∙) N и (∙) M по створам ОА и ОВ → │Т │ и фиксируют

(∙) А и (∙) В –начало и конец С.;

22

в) от ОА → γ → (∙) F и от ОВ → γ → (∙) Е на расстоянии R ;

(∙) F, Е – начало и конец основной кривой.

2) Детальная разбивка серпантины:

Основная кривая: шаг разбивки S = 3- 5 м;

сама разбивка: φ0 делят на n частей: n = K/S.

Вдоль заданных теодолитом направлений откладывают от (∙) О радиусы R.

Вспомогательная кривая:

теодолит → (∙) N ( M ) – в вершине вспомогательных кривых;

измеряют ONF ( OME ); Контроль : = β±3-5’;

От вершины вспомогательной кривой по створу NF → │Т│→ (∙) P –

конец вспомогательной кривой ;

детальная разбивка – через 5-10 м от (∙) А и (∙) Р .

Пикетаж( Пк) основных точек серпантины:

Пк (∙)A = Пк (∙) О – (d+T) – пикетаж начала серпантины ;

Пк (∙) Р = Пк (∙) A + k – пикетаж конца вспомогательной кривой ; Пк (∙) F = Пк(∙) Р + l - пикетаж начала основной кривой ;

Пк (∙)Е = Пк (∙) F + К – пикетаж конца основной кривой . Общее удлинение серпантины : S = 2(k + l) + K – 2(d + T)

Тема 3.Геодезические работы при строительстве автодорог.

1.Восстановление трассы автодороги.

2.Детальная разбивка переходных кривых.

3.Разбивка поперечников на кривых.

4.Элементы земляного полотна. Разбивка насыпи на равнинной местности и на косогоре. 5. Общие сведения о геодезических разбивочных работах в строительстве.

6.Способы геодезической подготовки данных.

В-1. Восстановление трассы автодороги

Состав работ по восстановлению трассы а/д :

1)инструментальное восстановление пикетажа с контрольным промером S, φ и детальной разбивкой КК ;

2)закрепление трассы (знаки – вне зоны земляных работ) ;

3)контрольное нивелирование по пикетажу и создание сети рабочих реперов ;

При восстановлении за основу принимают трассу, выбранную по результатам полевого трассирования.

Документы РП а/д : план и профиль трассы, ведомость прямых и кривых, схема закрепления трассы.

Начало работ по восстановлению : на местности находят ВУ.

При утрате ВУ восстанавливают : а) по абрисам привязки (промерами от предметов местности) ; б) прямой засечкой от соседних ВУ по проектным φ :

23

При утрате нескольких ВУ подряд и невозможности их восстановления – новое трассирование с учетом проектных φ и S.

полученному при трассировании).

На закруглениях трассы - детальная разбивка переходных и круговых кривых :

R>500 м, S = 20 м ; 100 м < R < 500 м , S = 10 м ; R < 100 м , S = 5 м.

Закрепление трассы – после восстановления пикетажа и детальной разбивки кривых. Знаки – вне зоны земляных работ (ЗЗР). УП закрепляют при трассировании.

Если ВУ попадает в ЗЗР, его закрепляют 2-мя створными знаками на продолжении сторон (по створам).

Журнал закрепления трассы: наименование знака, в какую сторону от оси (по ходу пикетажа) вынесен знак. Расстояние от осевой точки до знака крепления. Знаки окапывают и маркируют.

Сгущение сети рабочих реперов :

плотность до 1 РП на 4-5 ПК (3-4).

Вкачестве РП - местные предметы, устойчивые по высоте и специальные знаки, заложенные ниже глубины промерзания грунтов.

Вконтрольное нивелирование включают все ПК, «+»точки, все постоянные и

временные РП. Для уточнения объемов земляных работ в местах с i поп > ( 6º ) разбивают и нивелируют дополнительные поперечники.

При восстановлении трассы а/д выполняется ее корректировка и улучшение расположения на местности для уменьшения объемов земляных работ.

Точность геодезических работ при восстановлении трассы а/д – не ниже точности этих работ при изысканиях.

В-2. Детальная разбивка переходных кривых.

На местности : положение ВУ, НК, СК, КК. Исходные данные : S (по R).

Результат : точки кривой на местности.

1) способ (X,Y) :

Круговые кривые : X = Rsinφ;

Y = R(1-cosφ) = 2Rsin²(φ/2)

φ = (S/R)ρ,

S – шаг разбивки

ρ = 3438' = 206265''

Клотоидные кривые :

исходные данные для разбивки – А, Rк, S.

Lк = A²/Rк ; Li = i∙S, (i = 1, 2, ..., n); n = int (Lк / 2S).

24

Xi = Li∙{1- (Li/A)4/40} ;

Yi = Li∙{(Li/A)²/6 - (Li/A)6/336}

При L ≤ 0.1A формулы упрощаются :

Xi = i∙S ; Yi = (i∙S)³/(6A²).

Минимальная длина переходной кривой

Lmin = v³/(47∙I∙Rк), где v - расчетная скорость движения;

I = 0,5 м/с³нормируемая величина нарастания центробежного ускорения; Rк - радиус круговой кривой.

2) способ полярных координат

Круговые кривые – по S и R рассчитывают (θ, d) – полярные углы и расстояния :

θi = i∙( φ/2) ; di = 2 R sin(i ∙φ/2),

где φ/2 = arcsin (S/2R), i=1,2,...,n.

Клотоидные кривые :

________

θi = arctg ( Xi /Yi ) ; di = √ Xi² + Yi² ,

где Xi, Yi – прямоугольные координаты i–ой точки клотоиды.

Ci²( 56 - Ci 4) θi = arctg -------------------

8.4(40 - Ci 4)

______________________________

di = Li² √ (1 - Ci 4/40 ) + Ci 4(1 - Ci 4) /56)² /36 ; Ci = Li /A ; Li = i∙S.

В-3. Разбивка поперечников на кривых.

Геометрический смысл : определение направления нормали к точке трассы на кривой Направление поперечных створов на трасе необходимо для разбивки элементов земляного полотна и осей искусственных сооружений.

Прямолинейные участки трассы :

теодолит и экер (построение β = 90º).

На круговой кривой :

25

а) восстановление ┴ в середине хорды

измеряют d ; d /2 : в (∙)А – строят ┴ от хорды.

б) построение биссектрисы угла между 2-мя

хордами равной длины

от ∙)(А → хорды S; β измеряют теодолитом; откладывают β/2 и фиксируют продолжение створа.

в) по углу между направлением на НК (КК) и нормалью

ψ- угол между хордой, стягивающей ∙)(А и НК (КК) и направлением нормали на центр кривой; γ - центральный угол, соответствующий

дуге шага разбивки S;

ψ= 90º - n∙γ/2; γ = S/R. Из равнобедренного ∆ОНКА

ψ=(180º - φ)/2 = 90º - φ/2 ;

φ = n∙γ= n∙S/R.

теодолит→(∙)А; вычисляют

φ/2= n∙S/2R= n∙γ/2.

Лимб ГК ориентируют по направлению НК(КК) и

откладывают β = 180º - ψ = 90º + φ/2.

г)по магнитному азимуту

нормали :

теодолит устанавливают в НК(КК) и по буссоли определяют АТ – магнитный азимут касательной (тангенса Т).

Затем теодолит переносят в

(∙)N кривой , ориентируют лимба ГК по буссоли на Север, вычисляют азимут нормали АН и откладывают его на лимбе :

АН = АТ ± φ или АН = АТ ± n∙γ,

где φ = 90º - n∙γ.

26

Для клотоидной кривой применяют способы, аналогичные в) и г) :

1) построением угла ψ в точке кривой между направлением на НК и нормалью. Угол рассчитывают по формуле :

ψn = 90º - τn, где τn = (n∙S)²/(2A²) или τn = LK²/(2A²);

А – параметр клотоиды, S - шаг разбивки, LK – длина клотоиды, n - № точки. 2) построением Аn – магнитного азимута нормали.

Теодолит устанавливают в НК клотоиды, по буссоли определяют АТ –магнитный азимут касательной. Затем теодолит переносят в точку кривой, по буссоли ориентируют ноль лимба ГК на Север и откладывают азимут нормали Ан. Соответственно для клотоиды имеем :

Ан = АТ ± φ, где φ = 90º - τn .

τn – угол наклона касательной в точке определения положения нормали к главному тангенсу клотоиды.

В-4. Элементы земляного полотна. Разбивка насыпи на равнинной местности и на косогоре.

Строение полотна а/д : проезжая часть; обочина; откос ; кювет ; резерв. В – проектная ширина дорожного полотна ;

b - ширина проезжей части; а – ширина обочины.

Бровка дорожного плотна – линия, отделяющая обочины от откосов. Проектные отметки на продольном профиле даются по бровке.

Проезжая часть – это искусственное покрытие (А, Б, Щ, …). Для устройства покрытия в дорожном полотне устраивают земляное корыто.

Для быстрого стока воды поверхность дорожного полотна имеет iпоп от оси дороги к бровкам. Величина уклона зависит от типа покрытия.

Ц, Б, А : iпоп = 15 – 20 ‰ ; Щ, Г : iпоп = 20 - 30 ‰ ; мостовые : iпоп = 30 – 40 ‰.

Обочины имеют iпоп на 20 ‰ больше уклона проезжей части. Дно земляного корыта имеет iпоп = iпоп проезжей части а/д.

Вдоль дорожного полотна устраивают кюветы – боковые водоотводные канавы. Средняя глубина кювета 0.6 м, iпрод = ≥ 2 – 3 ‰.

27

Разбивка строительных поперечников: назначение – для выполнения земляных работ. Детальная разбивка земляного плотна – обозначение на местности в плане и по высоте всех характерных точек поперечного профиля дороги: оси, бровок, подошвы насыпей и т.д.

Прямолинейные участки трассы а/д : поперечники разбивают через 20-40 м на всех переломах продольного профиля.

Порядок разбивки : 1) закрепление осевых точек поперечников – по створу оси трассы теодолитом и лентой (рулеткой) выносят «+»точки между ПК : +20, +40, +60,+80 м ; 2) разбивка самих поперечников - ┴ оси трассы, вправо и влево.∟90º строят экером, теодолитом; расстояния откладывают рулеткой, лентой

Закругления трассы : в зависимости от R кривой поперечники разбивают через 10-20 м. Поперечники должны располагаться по направлению к центру кривой ┴( к касательной в точке разбивки поперечника).

Одновременно с разбивкой поперечников выносят и закрепляют на местности ВБР – проектные отметки (они соответствуют отметкам бровки проезжей части дорожного полотна в законченном виде).

r = ВБР - Носи, где Носи – фактическая отметка точки оси трассы а/д.

Для удобства выноса в натуру В и i перед выходом на местность составляют писаный профиль (на основании рабочего проекта для каждого поперечника, разбиваемого на местности, вычислены ВБР, r, h - глубина кювета).

Схемы разбивки земляного полотна

1) разбивка поперечников на насыпи при малых поперечных уклонах местности

на местности закрепляют :

-положение осевой (∙) О’ ; - проекции бровок : (∙)А ‘, А1’;

-(∙) подошвы насыпи К, К1 .

При поперечном уклоне местности менее 3-4º(0.05 – 0.06)

O’A1’ = O’A = 0.5 В и A’K = A1’K1 = m∙h , где

В – проектная ширина дорожного плотна ( от бровки до бровки); h - высота насыпи; 1:m – крутизна откоса ; 1/ m = h/a ;

а – заложение откоса.

l = O’K = O’K1 или l = 0.5B + m∙h .

28

Вывод : при разбивке поперечников в равнинных местах от оси откладывают в обе стороны расстояния 0.5В для обозначения бровки и расстояние l для фиксации подошвы откосов. От подошвы откладывают ширину бермы и резерва CDEF.

Все точки закрепляют кольями и подписывают ( « ось», «бровка», «подошва»). Берма – горизонтальная площадка на откосе для его большей устойчивости.

2) разбивка насыпи на косогоре

ν - угол поперечного наклона местности β - угол откоса насыпи

h - высота насыпи

1 : m - крутизна откоса насыпи

1 : n - крутизна естественного откоса

Из ∆O’K1K1’ по теореме синусов

O’K1 / sinβ = O’K1 / sin(180-β+ν)), откуда l’ = l∙ sinβ/ sin(β+ν).

Выразим sinβ и sinν через 1/m и 1/n – крутизну откоса насыпи и крутизну естественного откоса местности:

sinβ = 1/ √1+m² ; sinν = 1/ √1+n² ; cosβ = m / √1+m² ;

____

cosν = n / √1+n²

___________

sin(β+ν) = (n+m)/ √ (1+m²)∙(1+n²) .

На косогорах разбивка насыпей усложняется.

Из-за наклона местности расстояние от точки оси O’ до точек подошвы насыпи К и К1 будут разными. Положение (∙) К и К1 фиксируется O’K и O’K1 :

O’K = l’ = (0.5B + m∙h)∙sinβ / sin(β+ν)

O’K1 = l” = (0.5B + m∙h)∙sinβ / sin(β-ν)

29

Отложив по косогору от осевой точки поперечника O’ вверх расстояние l’ и вниз расстояние l”, находят и закрепляют на местности точки подошвы насыпи К1 и К. Чтобы получить на наклонной местности проекции бровок А’ и A1’, нужно от осевой (∙)О’ отложить по склону отрезки O’A’ и O’A1’ :

O’A’ = O’A1’ = 0,5∙В / cos ν = 0.5∙B∙sec ν.

l’ = (0.5∙B + m∙h)∙n /(n+m) l” = (0.5∙B + m∙h)∙n /(n-m)

3) разбивка земляного полотна в выемке :

а) ЗП создается вчерне – 1-ый этап – на поверхности земли фиксируют : призму САА1С1 (∙)О – осевая точка трассы

(∙)(∙)A’, A1’ – определяют ширину дорожного полотна (∙)(∙)С,С1 – точки бровки выемки

б) отделка земляного полотна – 2-ой этап : разбивка под кюветы, корыто и обочины. На равнинной местности :

lп = O’A’ = O’A1’ =0.5B + bk

В – ширина дорожного полотна; bk – ширина кювета поверху.

bk = 2hk∙m + с

hk- глубина кювета, с - ширина дна кювета, m - коэффициент заложения откоса .

30