5. Проектирование продольного профиля

Проектирование городской улицы в продольном профиле выполняют в два этапа: составление продольного профиля земли по оси трассы; начертание проектной (красной) линии профиля.

Составление продольного профиля земли по оси трассы выполнить на миллиметровой бумаге (рис. 9). Нижняя часть чертежа отводится для числовых характеристик, а верхняя его часть для начертания профиля земли по оси улицы, проектного профиля (красной линии) и геологического разреза (см. рис 9). При составлении чертежа принять масштабы: горизонтальный 1:1000, вертикальный 1:100, для геологического профиля 1:50.

№ слоя грунта	Код грунта	Вид грунта
90 1	9 а	Растительный слой
2	32 б	Супесь
Код грунта 3	36 а	Суглинок

Скв 1

Код грунта 0,30 Масштабы
Горизонтальный	1: 1000
85 Вертикальный	1: 100
Код грунта 1,60 Геолгической ситуации	1: 50

УГ- 80,00

1,50

15

Уклоны

Расстояния

12

Отметки, м

Отметки земли по оси улицы, м

Расстояния, м

0 1 2 3 4 5 6 7

0

Пикеты

Экспликация

Километры

50

Рис. 9. Пример оформления чертежа при проектировании

продольного профиля улицы (размеры в мм)

Составление профиля необходимо начинать с заполнения графы “фактические данные”: расстояния, пикеты и отметки земли по оси трассы (см. рис. 9). Для заполнения графы отметки земли по оси трассы определить отметки пикетов и плюсовых точек (черные отметки, H_ПК). Определение этих отметок выполнить, используя составленный план городской улицы с горизонталями. При этом необходимо придерживаться следующей методики (рис. 10):

• на плане через каждый пикет и плюсовую точку нормально (перпендикулярно) ближайшим горизонталям прочертить линию (см. рис. 10) и по направлению этой линии измерить в миллиметрах два отрезка а и l (см. рис. 10);

• вычислить отметку пикета (плюсовой точки) по формуле

, (17)

где H_Г – отметка горизонтали, имеющая меньшее значение (см. рис. 10);

l – кратчайшее расстояние меду соседними горизонталями по линии, проходящей через пикет (плюсовую точку), мм (см. рис. 10);

а – расстояние от горизонтали, имеющей меньшую отметку, до пикета (плюсовой точки), мм (см. рис. 10);

h – сечение рельефа на составленном плане (h = 2.5 м, см. рис. 10);

• измеренные значения отрезков (а, l) и вычисления по формуле (17) выполнить в таблице.

ПК 0+40

85,0

ПК 0+20

82,5

ПК 0

80,0

Рис. 10. Пример построений на плане с горизонталями для определения отметок пикетов и плюсовых точек

Вычисленные отметки записать в графу “отметки земли по оси улицы” (см. рис. 9). Из этих отметок выбрать минимальную и установить значение условного горизонта (УГ). Для этого вычесть из минимальной отметки 8 метров и результат округлить в меньшую сторону с точностью до одного метра. Например (см. рис. 9), H_min – 8 – 0,ХХ = УГ (88.62 – 8 – 0,62 = 88,00). Значение условного горизонта принять в качестве начала счета по вертикальной шкале (см. рис. 9). Начертить и оцифровать вертикальную шкалу.

Откладывая отметки пикетов и плюсовых точек в соответствии с вертикальной шкалой, получим точки. Эти точки соединить прямыми линиями. Совокупность прямых линий определит продольный профиль по оси улицы (см. рис. 9). На два сантиметра ниже начерченного продольного профиля прочертить дублирующую линию, соединив ординатами точки основной и дублирующей линии профиля (см. рис. 9).

Ниже дублирующей линии профиля начертить геологический разрез. Для этого использовать информацию о грунтах геологического профиля по указанию преподавателя. При этом через 500 метров по направлению профиля показать скважины, на которых указать глубину границы слоев грунта (см. рис. 9). Прочертить границы слоев грунта, соединяя соответственные точки на скважинах. На геологическом профиле показать наименование и код грунта (см. рис. 9).

Начертание проектной (красной) линии профиля. Проектная линия прочерчивается красным цветом по данным ее проектирования. При проектировании заполняется графа “проектные данные” в строках “уклоны” и “отметки” (см. рис. 9), причем вычерчивание линий и заполнение числами этих граф выполнить красным цветом.

Проектирование красной линии выполнить в два этапа. На первом этапе прямыми линиями. На втором этапе вписать вертикальные кривые в полученные переломы красной линии. На первом и втором этапах проектирования необходимо придерживаться следующих правил и ограничений.

• Средняя высота земляного полотна над профилем земли по оси трассы определяется руководящей рабочей отметкой (h_р), которая должна быть минимальной по условию стоимости отсыпки земляного полотна. Согласно СНиП, руководящая рабочая отметка для городских территорий вычисляется из условия неподтопления низа дорожной одежды грунтовыми водами. Для проектирования красной линии принять за руководящую рабочую отметку h_р = 0,15 м.

• По трассе назначают контрольные точки, выше или ниже которых красная линия профиля пройти не может. Например, проектная линия не может пройти ниже или выше точки с отметкой верха покрытия или головки рельса трамвайных путей на существующей улице. При необходимости установить отметку контрольной точки на пересечении улиц.

• В зависимости от категории проектируемой магистрали для проектной линии трассы устанавливается предельный максимальный и минимальный продольный уклон (i).

• При проектировании городской магистрали устанавливаются и оформляются на профиле точки нулевых работ. Точками нулевых работ являются точки пересечения красной линии и линии профиля земли. Такие точки появляются в связи с тем, что красная линия может проходить выше (насыпь) или ниже (выемка) профиля земли.

Для проектирования красной линии профиля (первый этап) необходимо выполнить анализ профиля земли по оси трассы, в результате которого установить точки с явными переломами профиля. Учитывая вышеприведенные правила и ограничения, соединить прямыми линиями эти точки, то есть прочертить отрезки проектной (красной) линии. Графически определить отметку начальной (предыдущей) и отметку первой точки перелома проектного профиля. Вычислить предварительный уклон первого отрезка проектной линии по формуле

, (18)

где Н_посл, Н_пред – отметки, соответственно, последующей и предыдущей точек отрезка красной линии, м;

d – расстояние между точками перелома отрезка красной линии, м.

Уклон, вычисленный по формуле (18), округлить до тысячных (i₀) и скорректировать (вычислить) отметку последующей точки (Н_посл) по формуле

Н_посл = Н_пред + i₀ d. (19)

Вычислить предварительный уклон второго отрезка проектной линии по формуле (18), где отметку предыдущей точки принять равной скорректированной отметке по формуле (19), а расстояние d принять равным между первой и второй точками перелома проектной линии.

Выполняя последовательно аналогичные вычисления, установить уклоны и расстояния всех отрезков проектной линии.

Дальнейшее проектирование красной линии (второй этап) выполнить путем вписывания вертикальных кривых на точках ее перелома (рис. 11). Для вписывания вертикальных кривых выполнить расчет их элементов (см. рис. 11) по формулам:

• длину кривой по горизонтальной линии К = R (i₀₁ – i₀₂); (20)

• тангенс по горизонтальной линии ; (21)

• биссектрису по вертикали . (22)

Вписывание кривой осуществляется графически на составляемом продольном профиле. Для этого от точки перелома прямой (ВУ, см. рис. 11) в направлении начала трассы и в направлении ее конца отложить значение тангенса по горизонтальной линии. Полученные точки перенести по вертикали на отрезки прямых. Эти точки являются началом вертикальной кривой (НК) и концом вертикальной кривой (КК) (см. рис. 11). От точки вершины угла (ВУ) отложить биссектрису (Б). Полученная точка является серединой кривой (СК). Через три точки: НК, СК и КК, вписать вертикальную кривую (см. рис. 11).

К

Т

Т

ВУ

НК

КК

+i₁

-i₂

СК

R

Рис. 11. Элементы вертикальной кривой

Вычислить отметки пикетов и плюсовых точек, определяющих положение проектной линии трассы. При этом использовать следующие формулы:

• для участков с постоянным уклоном Н_посл = Н_пред + i₀ d; (23)

• для вертикальных кривых , (24)

где Н_посл, Н_пред – отметки, соответственно, последующего и предыдущего пикета (плюсовой точки) проектируемой красной линии;

i₀ – скорректированный постоянный уклон для участка проектируемой красной линии;

d – расстояние от предыдущей точки с отметкой Н_пред до последующей точки;

X – расстояние между предыдущей и последующей точками (пикетами) по горизонтальной линии, для которых выполняются вычисления по формулам (23) и (24);

в формуле (24) знаки (+, -) принимаются для выпуклых кривых и (-, +) – для вогнутых кривых.

Оформление вертикальных кривых на профиле выполнить красным цветом в графе “уклоны” (см. рис. 9). При этом необходимо показать значения радиуса, длины кривой и расстояния от начала и конца кривой до ближайших пикетов.

Вычислить рабочие отметки как разность между проектными отметками и отметками земли по оси улицы для одного и того же пикета. Эти отметки выписывают на профиле со стороны красной линии над проектной линией, если запроектирована насыпь и под проектной линией, если запроектирована выемка.

Оформить на чертеже точки нулевых работ зеленым цветом (рис. 12). Прочертить ординату в точку нулевых работ. Вычислить и записать на профиле расстояния от точки нулевых работ до предыдущего и последующего пикета. Используя формулу (23) или (24), вычислить и записать на профиле отметку точки нулевых работ.

53

47

40

Проектные данные

Рис. 12. Оформление отметки и пикета точки нулевых работ на продольном профиле (см. рис. 9)