проект. Автомобильная дорога
 Скачать 76.5 Kb.
|
|
углы поворота круговые кривые радиусом не менее 3000 м. Но в условиях сложного рельефа, а также при большой плотности ситуационных объектов на местности (посел- ки, предприятия, карьеры, водные преграды и т.п.), данное требование выполнить не- просто. В зависимости от категории дороги вводятся ограничения на минимальные значения радиусов кривых в плане трассы. Круговые кривые малых радиусов (2000 м и менее) сопрягаются с прямыми уча- стками трассы специальными переходными кривыми. В том случае, когда R>2000 м, переходные кривые не предусматриваются. Разбивку пикетажа ведут до вершины первого угла поворота. Для того, чтобы продолжить пикетаж, необходимо запроектировать закругление, определить пикетаж- ное положение начала закругления и конца закругления, вынести пикеты на кривую и после этого продолжить разбивку пикетажа до вершины следующего угла поворота. Пример плана трассы с кривой без переходных кривых и кривой с переходными кривыми приведен на рис. 9. Таблица 8 – Ведомость углов поворота, прямых и кривых Точка Положение вершины угла Величи- на угла поворота Радиус, м Элементы кривой, м Положение переходных кривых Расстояние меж- ду вершинами углов, м Длина прямой, м начало конец конец начало км ПК + влево вправо тангенс тангенс переход- ные кривые круговая кривая биссек- триса ПК + ПК + ПК + ПК + НТ 0 0 00 820 377 ВУ1 0 8 20 25˚ 2000 443 443 0 0 873 48,6 3 77 3 77 12 49 12 49 1000 319 ВУ2 2 18 06 33˚ 600 238 238 120 120 226 26,8 15 68 16 88 19 14 20 34 780 542 КТ 6 25 76 Рисунок 9 - Оформление плана трассы на чертежах масштабов мельче 1:2000 3.4.2. Вписывание круговых кривых без переходных кривых Порядок вписывания круговых кривых в углы поворота трассы следующий: 1. Например, ПК 8+20. 2. Задают радиус круговой кривой и определяют элементы круговой кривой: тан- генс Т, длину круговой кривой К, биссектрису Б и домер Д, по формулам: 2 tg T R ; (5) 180 R K ; (6) Б T 2 R 2 R (7) или 1) 2 Б R (sec ; (8) Д 2T K . (9) Домер показывает, на сколько метров трасса становится короче после вписывания кривой. 3. От вершины угла поворота ВУ 1 в обе стороны по отрезкам ломаной отклады- вают в масштабе тангенсы, определяя тем самым точки начала круговой кривой (НКК) и конца круговой кривой (ККК). Из точек НКК и ККК откладывают пунктирные ли- нии перпендикулярно отрезкам ломаной линии (рис. 10). Их пересечение образует центр окружности, вписываемой в угол поворота. 4. Вычисляют значения пикетажного положения точек НКК и ККК по формулам ПК НКК = ПК ВУ1 – Т; (10) ПК ККК = ПК ВУ1 + Т – Д (11) или ПК ККК = ПК НКК + К. (12) 5. С помощью шаблона или циркуля вписывают круговую кривую. Рисунок 10 - Схема вписывания круговой кривой без переходных кривых 7 В том случае, когда происходит накладка тангенсов, т.е. пикет начала круговой кривой для следующего угла поворота окажется меньше пикета конца круговой кривой для предыдущего угла поворота (ПК КККn<ПК НККn+1, где n – порядковый номер уг- лов поворота), необходимо уменьшить радиусы вписываемых кривых. Если значения радиусов достигли минимальных значений, а тангенсы все равно перекрываются, то необходимо изменить положение вершин ломаного хода (сократить число углов пово- рота или уменьшить их величины). Пример расчета. Дано: α=25°; R=2000 м; расстояние от НТ до ВУ1 820 м. 1. ПК ВУ1 8+20. 443,39 2. 2 25 2000 tg 2 tg T R м; 872,67 180 2000 25 180 R K м; Б T 2 R 2 R 443,39 2 2000 2 2000 48,56 м; Д=2·443,39-872,67=14,11 м. 3. ПК НКК: ПК ВУ1 8+20 - 443,39 ; ПК НКК 3+76,61 4. ПК ККК: ПК НКК 3+76,61 + 872,67 . ПК ККК 12+49,28 3.4.3. Вписывание круговых кривых с переходными кривыми Если радиус вписываемой кривой R ≤ 2000 м, то для большей плавности прямые участки автомобильной дороги сопрягаются с круговыми при помощи переходных кри- вых. В наибольшей степени удовлетворяют фактической траектории движения автомо- билей при въездах на кривые малых радиусов с притормаживанием – тормозные кри- вые. Однако согласно требованиям технических норм на дорогах I-III технических ка- тегорий автомобили должны проезжать кривые без снижения скорости. Такому движе- нию в лучшей степени соответствуют кривые другого очертания - клотоида, известная еще, как спираль Корню, радиоидальная спираль, радиоида. Уравнение клотоиды RL= С, (13) где R – радиус, L – длина кривой, С=const – параметр клотоиды. В данной зависимости радиус возрастает обратно пропорционально длине кри- вой. В начале координат L=0 и R=∞; при L→∞ и R→0 (рис. 11). Когда участок дороги имеет форму клотоиды, руль поворачивается равномерно. 8 Длину переходной кривой назначают исходя из условия достаточно замедленного нарастания центробежной силы во время проезда кривой, не вызывая неприятных ощущений у пассажиров. Этому условию удовлетворяет формула JR V L 47 3 , (14) где V – расчетная скорость, км/ч; J – скорость нарастания центробежного ускорения при движении автомобиля по закруглению. J=0,5÷0,8 м/с³. Приводимые в СНиП 2.05.02-85* длины переходных кривых следует рассматривать как минимально допус- тимые. Их значения приведены в табл. 9. Таблица 9 – Минимальные значения переходных кривых в зависимости от радиуса R, м 300 400 500 600-1000 1000-2000 L, м 90 100 110 120 100 Переходные кривые учитывают путем введения добавочных значений t по линии тангенсов и по линии биссектрисы р. Тогда Т полн=T+t, (15) К полн=К+L, (16) Б полн=Б+р, (17) D полн=2Тполн – Кполн , (18) К0=Кполн – 2L, (19) где К0 – длина круговой кривой. Значения t и р в зависимости от величины радиуса и длины переходной кривой назначают по табл. 10 или формулам: t L R sin L , (20) 3 2 4 24 2688R L R L p , (21) Рисунок 11 - График клотоиды 9 где βL – угол между касательными в начале и конце переходной кривой, определяемый по зависимости L R L 2 180 0 . (22) Таблица 10 – Элементы переходной кривой Радиус круговой кривой R, м Длина переходной кривой L, м Величина αmin=2β Добавочный тангенс t, сдвижка начала кривой (по оси X), м Сдвижка р круговой кривой (по оси Y), м 30 30 57˚18' 14,86 1,24 50 35 40˚06' 17,43 1,02 60 40 38˚12' 19,93 1,11 80 45 32˚14' 22,45 1,07 100 50 28˚39' 24,95 1,08 150 60 22˚55' 29,96 1,01 200 70 20˚03' 34,97 1,02 250 80 18˚20' 39,97 1,07 300 90 17˚11' 44,97 1,12 400 100 14˚19' 49,97 1,04 500 110 12˚36' 54,98 1,01 600 120 11˚28' 59,98 1,00 1000 120 6˚52' 59,99 0,60 1500 100 3˚49' 50,00 0,28 2000 100 2˚52' 50,00 0,21 Введение переходных кривых вызывает смещение основной кривой внутрь угла с уменьшением ее длины (рис. 12). Порядок вписывания круговых кривых с переходными кривыми в углы поворота трассы следующий: Рисунок 12 - Схема вписывания круговой кривой с переходными кри- выми 10 1. С помощью линейки и циркуля разбивают на пикеты отрезок ломаной линии от начала трассы (НТ) до вершины первого угла поворота (Ву1 ) и определяют пике- тажное положение вершины. 2. Задают величину радиуса круговой кривой R и из табл. 9 выбирают соответст- вующее значение длины переходной кривой L. 3. По формулам (5) - (8) определяют Т, К, Б. 4. По формулам (15) - (19) вычисляют Тполн, Кполн, Бполн, Dполн, где t и p определя- ют по формулам (20), (21) или табл. 10. Необходимо убедиться, что α≥2β. 5. Вычисляют пикетажное положение точек начала закругления (НЗ), начала кру- говой кривой (НКК), конца круговой кривой (ККК) и конца закругления (КЗ) по фор- мулам: ПК НЗ = ПК ВУ – Тполн , (23) ПК НКК = ПК НЗ + L, (24) ПК КЗ = ПК НЗ + Кполн , (25) или ПК КЗ = ПК ВУ + Тполн – Dполн , (26) ПК ККК = ПК КЗ – L. (27) В качестве проверки должно выполняться равенство ПК ККК – ПК НКК = К0. (28) 6. Результаты измерения углов поворота, длины трассы, разбивки пикетажа зано- сят в ведомость углов поворота, прямых и кривых (табл.8). Размеры таблицы имеют стандартные значения в соответствии с ГОСТ Р. 21.1703-97. и приведены на рис. 13. 7. На плане трассы дороги, откладывая от вершины угла поворота (ВУ) полную длину тангенсов (Тполн) навстречу разбивке пикетажа, получают пикетажное значение начала закругления (ПК НЗ), откладывая Тполн по ходу разбивки, получают пикетажное значение конца закругления (ПК КЗ). Полученные точки отмечают перпендикулярны- ми к оси трассы пунктирными линиями с указанием расстояния до ближайшего пикета (рис. 9). От пикетажного значения КЗ (например, ПК КЗ 20+34 м) откладывают рас- стояние до полного пикета (в данном случае расстояние 64 м до ПК 21+00) и продол- жают разбивку до получения пикетажного значения следующей вершины или до конца трассы, если больше углов поворота нет. 8. При наличии еще одного угла поворота вычисление элементов кривой произво- дят, как и в предыдущих случаях. 9. Пикет конечной точки трассы дает ее длину по прямым и кривым. В конце ве- домости производится проверка правильности всех вычислений. Дополнительно к условию (4) должны выполняться проверки: N n n N n n N n Т n K Д 1 полн, 1 полн, 1 2 полн , , (29) тр 11 1 Kполн , Пр L Nn n N n n , (30) где N – количество углов поворота, N=Nправ+Nлев, Прn –прямолинейные вставки, т.е. участки трассы между закруглениями. Рисунок 13 – Размеры ведомости углов поворота, прямых и кривых 3.4.4. Разбивка закруглений без переходных кривых Чтобы вписать круговые кривые, необходимо найти центр окружности. Он лежит на пересечении пунктирных линий, построенных перпендикулярно к линиям тангенсов в точках НКК и ККК. Разбивка круговых кривых обычно проводится от линии тангенсов по прямо- угольным координатам Xи Y, определяемым по зависимостям YXRR(1sin cos, ), (31) где β – угол, стягивающий дугу длиной s от ПК НКК до точки разбивки (например, ПК 4+00 на рис. 9). s R 180 . (32) Порядок разбивки закруглений без переходных кривых на пикеты следующий: 1. Вычисляют угол β, связывающий дугу от ПК НЗ до ближайшего пикета на кри- вой по формуле (32), т.е. расстояние от НКК до следующего пикета на круговой кривой (например, ПК НКК 3+77 и расстояние до ПК 4+00 s = 23 м). 2. Определяют координаты этого пикета по формулам (31). 3. Откладывают координату Х от ПК НКК по линии тангенсов, Y – перпендику- лярно линии тангенсов (рис. 14). 4. Определяют длину хорды, стягивающей дугу между пикетами, лежащими на круговой кривой (между пикетами 4+00 и 5+00). Для этого, по (32) определяют угол, стягивающий дугу окружности от НКК до искомого пикета (ПК 5+00, расстояние от НКК до ПК 5+00 s=123 м), и координаты этого пикета по (31). 5. Створом циркуля измеряют длину хорды и разбивают им кривую до ПК ККК. 3.4.5. Разбивка закруглений с переходными кривыми Детальную разбивку закруглений с переходными кривыми обычно производят от линии тангенсов по прямоугольным координатам X и Y на основании формул, выве- денных из общей теории применения клотоиды в качестве переходной кривой. Рисунок 1 4 - Координаты точек на кривой закругления 13 Прямоугольные координаты любой точки, расположенной на переходной кривой, определяются по приближенным формулам , 6 336 , 40 3 3 3 7 2 2 5 R L s RL s Y R L s X s (33) где s – длина дуги между разбивочной точкой и началом клотоиды (ПК НЗ или ПК КЗ), L – длина клотоиды, R – радиус круговой кривой. Порядок разбивки закруглений с переходными кривыми на пикеты следующий: 1. Находят расстояние от НЗ до следующего пикета. Например, ПК НЗ 15+68. Тогда до ПК 16+00 расстояние s = 32 м. 2. Если s < L, то определяют координаты этого пикета, расположенного на кло- s L тоиде, по формулам (33) . В условиях примера – при s = 32 м. Если , то сразу оп- ределяют координаты ПК НКК. 3. Находят координаты ПК НКК XНКК и YНКК по формулам (33) при s = L. 4. Аналогичным образом находят координаты точки ККК и откладывают значе- ния Хи Y от точки НЗ по линии тангенсов и перпендикулярно ей соответственно. 5. Далее определяют положение центра окружности для вписывания круговой кривой. Он лежит на пересечении пунктирных линий, построенных перпендикулярно к линиям тангенсов, и проходящих через точки НКК и ККК. 6. После этого приступают к разбивке круговой кривой. Для ее детальной разбив- ки снова используются формулы (31) и (32), только в этом случае начало координат принимают в начале круговой кривой (НКК). Обозначим эти координаты круговой кривой относительно НКК как xy R(sin1 cos, ), где β – угол, стягивающий дугу от НКК до разбиваемой точки. s R 180 , где s – длина дуги между разбиваемой точкой и НКК. Чтобы перейти в систему координат с началом в точке НЗ, необходимо провести преобразования координат, т.е. сделать параллельный перенос и поворот осей коорди- нат: YXyxcoscosLL xysinsinLL YXНККНКК , (34) где βL – угол между касательными в начале и конце переходной кривой, определяемый по зависимости (22). В условиях примера необходимо вычислить координаты ПК 17+00, лежащего на круговой кривой. Длина дуги s от ПК НКК 16+88 до ПК 17+00 составляет s=12 м. 14 7. По формулам (34) находят координаты следующего пикета для того, чтобы оценить длину хорды, стягивающей пикеты на круговой кривой. В условиях примера – это ПК 18+00 и s = 112 м. 8. Створом циркуля измеряют длину хорды разбивают им кривую дальше до ПК ККК. 9. Аналогичным образом определяют пикеты, лежащие на второй переходной кривой – от КЗ до ККК. 3.5. Оформление плана трассы При масштабе трассы мельче 1:2000 трассу на плане наносят сплошной утолщен- ной линией (1-1,5 мм). Прямые участки от кривых отделяют пунктирными линиями внутрь кривой, проведенными в точках начала и конца закругления (рис. 9). На линиях указывают расстояния до ближайшего пикета. Линии тангенсов показывают пункти- ром. Каждому углу поворота присваивают номер. Все подписи, цифры пикетов пишут вдоль трассы перпендикулярно к оси. Начальный и конечный пункты трассы «привя- зывают» (например, КТ ПК 25+76). Параллельно оси трассы для каждого прямолинейного участка пишут в виде дро- би его протяженность и румб (например, СВ 79 00 Пр. 377,0 о ). Оформление вариантов трассы масштаба крупнее 1:2000 показано на рис. 15. Заканчивают трассирование сравнением вариантов. Рисунок 15 - Пример выполнения плана автомобильной дороги общего пользования при масштабе 1:2000 и крупнее 15 3.6. Сравнение вариантов трассы Сравнение вариантов трассы выполняют по технико-эксплуатационным показате- лям. Лучшим считается вариант, имеющий больше преимуществ. Технико- эксплуатационные показатели размещают в таблицу (табл. 11). Таблица 11 – Сравнение вариантов трассы Показатели Ед. изм. I-й вариант II-й вариант Преимущество I-й вариант II-й вариант 1 Коэффициент удлинения трассы - + - 2 Средняя величина угла поворота рад/м = = 3 Средняя величина закругления м/рад 4 Суммарная протяженность пересе- каемых трассой участков: лесов болот сельхозугодий населенных пунктов м 5 Протяженность участков местности с уклоном по трассе до 30 ‰ м 6 Протяженность участков местности с уклоном по трассе, превышающим максимально допустимое значение ук- лона проектной линии iдоп м 7 Протяженность участков по косого- ру с уклоном более 90‰ м 8 Число искусственных сооружений на водотоках: больших и средних мостов малых мостов и труб шт. шт. 9 Число пересечений с автомобильны- ми дорогами шт. 10 Число пересечений с железными дорогами шт. Общая длина трассы характеризуется длиной трассы и коэффициентом удлинения трассы вл тр удл L L К , (35) где Lтр – длина варианта трассы, м; Lвл – длина трассы по воздушной линии, м. Плавность трассы характеризуется относительной средней величиной углов поворота, радианы/м, 16 тр 1 ср L rad r N n n , (36) где radn – величина n-го угла поворота, измеряемая в радианах, 180 n radn ; (37) α n – величина n-го угла поворота, измеряемая в градусах; N – количество углов поворо- та. Средний радиус закругления, м/рад, N n n N n n rad К R 1 1 ср , (38) где Кn – длина кривой, вписанной в n-й угол, м. Допускаемый уклон принимается равным показателю 15 из табл. 6. В пояснительной записке необходимо обосновать нанесение вариантов и дать их краткое техническое описание, указав, что препятствует трассированию по воздушной линии, чем определяется расположение углов поворота, величина принятого радиуса. Пример описания варианта трассы. На карте первый вариант трассы обозначен синим цветом. Трасса проложена методом тангенсов. Она имеет 3 угла поворота. Пер- вый угол на ПК 14+20 принят с целью пересечения р. Андоги под прямым углом. Вто- рой угол поворота принят с целью обхода населенного пункта. Третий угол поворота принят из условия трассирования по наиболее спокойному рельефу и прихода трассы к |