лл. Автомобильные дороги весьма капиталоемкие и в то же время одни из наиболее рентабельных инженерных сооружений
 Скачать 1.1 Mb.
|
|
Графоаналитический метод по шаблонам Проектную линию графоаналитическим методом по шаблонам наносят на продольном профиле автомобильной дороги в виде сопрягающихся между собой смежных вертикальных кривых или кривой с прямыми вставками. Вертикальные кривые имеют параболическое очертание. На первом этапе проектирования наносят прямые линиии вписывают вертикальные кривые по шаблонам. На чертеж продольного профиля местности с нанесенной линией фактической поверхности земли накладывают шаблоны (рис. 8) вертикальных кривых разных радиусов, выполненные в масштабе продольного профиля: горизонтальный М 1:5 000, вертикальный М 1:500. На шаблоне нанесены штрихи с указанием уклонов (‰) касательных линий в точке пересечения с вертикальной кривой, значение радиуса кривой. Также на шаблоне имеются горизонтальная и вертикальная линии для ориентирования шаблона на продольном профиле. В вершине вертикальной кривой, которую принимают за начало координат, уклон равен нулю. Каждая точка шаблона имеет свой уклон касательной к ней линии и координаты: расстояние и превышение относительно вершины кривой.  Рис. 8. Шаблон для проектирования вертикальных кривых Проектные участки в виде прямых линий наносят с помощью треугольника уклонов (рис. 9), лучи которого расположены под углом от 0 ‰ до 100 ‰.  Рис. 9. Треугольник уклонов: 1 - рабочая сторона треугольника; 2 - лучи-уклоны; 3 -вертикальная шкала Смежные вертикальные кривые или кривая с прямой вставкой должны в связующей точке иметь одинаковый уклон касательных линий. Связующая точка – это точка перехода из выпуклой вертикальной кривой в смежную вогнутую кривую или прямую вставку и наоборот. Использование шаблонов при проектировании проектной линии продольного профиля позволяет наглядно подобрать радиус вертикальной кривой и уклон прямой вставки. На втором этапе определяют уклон касательной линии в связующей точке, ее пикетажное положение и проектную отметку. Затем вычисляют отметки пикетов и всех промежуточных точек в пределах вертикальной кривой. Вертикальные вогнутые кривые имеют уклон касательных линий положительный, а вертикальные выпуклые кривые – отрицательный. Вершину или начало вертикальной кривой принимают за нулевую точку. В вершине вертикальной кривой касательная линия располагается горизонтально и уклон ее равен нулю. Для вычисления проектных отметок в пределах вертикальной кривой используют таблицы Н.М. Антонова [34] (табл. П3 приложения). Применяют две схемы расчета (рис. 10). а) б)      Рис. 10. К расчету по методу Н.М. Антонова: а) схема № 1; б) схема № 2; ℓ - расстояние; h - превышение В расчетной схеме № 1 за нулевую точку принимают начало вертикальной кривой. Все расстояния ℓ и превышения h определяют по отношению к этой точке слева направо, когда применяют последовательное проектирование от начала трассы к концу или наоборот. В расчетной схеме № 2 за нулевую точку принимают вершину вертикальной кривой, а все расстояния ℓ и превышения h определяют по отношению к вершине вертикальной кривой. Схема № 2 применима при проектировании от контрольных точек, например от моста, путепровода, трубы в обе стороны. Проектную отметку по бровке земляного полотна Нбр определяют по формуле: Нбр = Н0 ± hℓ, где Н0 - отметка нулевой точки,hℓ - превышение для точки на расстоянии ℓ по таблице Н.М. Антонова [27] (табл. П3 приложения). Оформление продольного профиля Продольный профиль автомобильной дороги разрабатывают в программе AutoCAD в масштабе согласно ГОСТ Р 21.1701: горизонтальный М 1:5 000, вертикальный М 1:500 и для грунтов М 1:100. Назначают условный горизонт ниже наименьшей фактической отметки земли на 40 - 60 м. Исходные данные для выполнения продольного профиля автодороги получают с топографического плана автодороги с горизонталями через 2,5 м. Графы продольного профиля автодороги заполняют в соответствии с их наименованиями по ГОСТ Р 21.1701. Фактические отметки земли указывают по оси дороги относительно условного горизонта. Проектные отметки дороги указывают на пикетах, в промежуточных и в точках перелома поверхности земли по бровке земляного полотна. На продольном профиле автомобильной дороги показывают: - линию фактической поверхности земли по оси дороги и линию проектируемой поверхности по бровке земляного полотна дороги; - линии ординат от точек переломов фактической поверхности земли и точек сопряжения элементов проектной линии продольного профиля; - геологический разрез с шурфами и скважинами; Выше проектной линии показывают: - реперы; - наземные инженерные коммуникации; - наименование проектируемых искусственных сооружений; - транспортные развязки, пересечения и примыкания; - переезды через железнодорожные пути; - нагорные и водоотводные канавы, сбросы воды; - рабочие отметки (высоты) насыпи на пикетах, в промежуточных и в точках перелома продольного профиля. Ниже проектной линии показывают: - рабочие отметки (глубины) выемки на пикетах, в промежуточных и в точках перелома продольного профиля; - проектируемые искусственные сооружения с указанием отметок уровня (горизонтов) воды; - подземные инженерные коммуникации; - пикеты, элементы плана, указатели километров. Красным цветом можно показать проектную линию продольного профиля. Фактическую отметку земли по оси дороги, проектную отметку по бровке земляного полотна дороги, рабочую отметку насыпи и выемки определяют с точностью до 0,01 м.Продольный уклон проектной линии заносят в продольный профиль с точностью 1 ‰ = 0,001. Рабочую отметку (высоту) насыпи или выемки hн(в) рассчитывают по формуле hн(в) = Нп-Нз, где Нп - проектная отметка по бровке земляного полотна дороги; Нз - фактическая отметка земли по оси дороги. Определяют расстояние ℓ1от пикета до точки перехода из насыпи в выемку и наоборот (рис. 11) из соотношения h1= ℓ1___ , h2 100 -ℓ1 ℓ1 = 100 h1, h1 + h2 где h1 – рабочая отметка (высота) насыпи, м; h2 – рабочая отметка (глубина) выемки, м; 100 м – расстояние между пикетами.
h1 ПК1 ПК2 ℓ1 h2 100 м Рис. 11. Схема к определению расстояния до нулевых точек Ниже линии поверхности земли на 2 см и параллельно наносят геологический разрез с шурфами и скважинами. Указывают наименование и номер грунта по трудности разработки, определенный по ГЭСН-2001. Сб. 1 (табл. П4), консистенцию грунтов при помощи условных обозначений по ГОСТ 21.302 (табл. 24) и отметки уровня грунтовых вод. Продольный профиль дополняют ведомостями водоотводных сооружений, искусственных сооружений, пересечений и примыканий. Задание Назначить руководящую рабочую отметку насыпи, контрольные отметки у путепровода, моста, водопропускных труб, подтопляемой насыпи. Запроектировать продольный профиль автомобильной дороги в программе AutoCAD с наименьшими объемами земляных работ в соответствии с ГОСТ Р 52399 и СП 34.13330. Применять для проектирования метод тангенсов (рис. 12) или метод Н.М. Антонова (рис. 13). На продольном профиле автомобильной дороги отобразить по ГОСТ Р 21.1701 проектную линию, заполнить графы в соответствии с их наименованиями, указать репер, объекты энерго-, водо-, газоснабжения, водопропускные трубы, мосты и путепроводы, пересечения и примыкания, сбросные водоотводные канавы, геологический разрез с шурфами, скважинами, указать вид грунтов. Определить приближенно длину путепровода, моста, труб с оголовками. Разработать ведомости искусственных сооружений (табл. 26), пересечений и примыканий (табл. 27). Пример 5 Продольный профиль автомобильной дороги разработан в программе AutoCAD в масштабе: горизонтальный М 1:5 000, вертикальный М 1:500 и для грунтов М 1:100. Расчет руководящей рабочей отметки насыпи Высота насыпи h1 определена из условия возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод для легкого суглинка h1 = hт - hгв = 2,2 – 2,5 = - 0,3 м, где hт – данные табл. 18 над чертой, hт = 2,2 м; hгв – уровень грунтовых вод, hгв = 2,5 м. Высота насыпи h2 определена из условия возвышения поверхности покрытия над уровнем поверхностных вод для легкого суглинка на участках без устройства боковых кюветов h2 = hт + hпв = 1,6 + 0,2 = 1,8 м, где hт - данные табл. 18 под чертой, hт = 1,6 м;hпв – уровень поверхностных вод, hпв = 0,2м. На участках с устройством боковых кюветов глубиной 0,4 м высота насыпи h2 определена из условия возвышения поверхности покрытия над уровнем поверхностных вод h2 = hт - hпв = 1,6 - 0,2 = 1,4 м . Высота насыпи h3 определена по условию снегонезаносимости во время метелей для участков, проходящих по открытой местности h3 = hs + ∆h = 0,76 + 0,7 = 1,46 м, где hs - высота снегового покрова с повторяемостью 20 лет, вероятностью превышения 5%, hs = 0,76 м; ∆h - возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова, необходимое для ее снегонезаносимости, ∆h = 0,7 м. Вывод. Руководящая рабочая отметка насыпи автомобильной дороги II категории во II дорожно-климатической зоне для легкого суглинка при уровне грунтовых вод 2,5 м и уровне поверхностных вод 0,2 м назначена 1,8 м из условия возвышение поверхности покрытия над уровнем поверхностных вод для участков дороги без устройства боковых кюветов. На участках дороги с устройством боковых кюветов руководящая рабочая отметка насыпи автомобильной дороги назначена 1,46 м из условия снегонезаносимости. Минимальная контрольная отметка у сооружения Автомобильная дорога пересекает железную дорогу на ПК 27 + 21, где запроектирован железобетонный путепровод габаритом Г-11,5 длиной 42 м с подмостовым габаритом 5 м, конструктивной высотой – 1 м. Длина путепровода Lп определена приближенно по формуле Lп = Взп + 2 m Hп = 24 + 2ּ1,5ּ6 = 42 м, где Взп – ширина земляного участка железной дороги с учетом охранной зоны, Взп = 24 м; Нп - высота путепровода, Нп = 6 м; m - крутизна откоса конусов у путепровода, m = 1,5. Автомобильная дорога пересекает несудоходную реку Островчица на ПК 36 + 48 под углом 71о, где устраивается железобетонный мост габаритом Г-11,5 длиной 40 м. Для моста минимальная отметка продольного профиля hм определена по формуле hм = Н + hо+ hк = 169,0 + 0,75 + 1,0 = 170,75 м , где Н – отметка расчетного уровня высоких вод (РУВВ), Н = 169,0 м; hо – запас, расстояние от низа пролетного строения до уровня воды, при ледоходе hо = 0,75 м; hк – конструктивная высота пролетного строения, hк = 1,0 м. Длина моста Lм назначена (рис. 5) по приближенной формуле Lм = Вм+ a Bп + 2 m Hм + 1 = 5 + 0,1 ּ200 + 2ּ1,5ּ4,6 + 1 = 40 м, где Вм – ширина реки по уровню меженных вод (строительный уровень), Вм = 4,6 м; Вп – ширина 2-х пойм, Вп = 200 м; Нм - высота моста, Нм = 5 м; a = 0,1 соответственно для пойм шириной 200 м. Минимальная руководящая рабочая отметка на подходах к мосту hпн для подтопляемой насыпи автомобильной дороги определена по формуле hпн = Н + 0,5 + hнв = 169,0 + 0,5 + 0,01 = 169,51 м , где Н – отметка расчетного уровня высоких вод (РУВВ), Н = 169,0 м; hнв – высота набега волны, м. Высота набега волны hнв определена по формуле hнв ≈ v2 /g = (0,3)2 / 9,81 = 0,01 м , где v – средняя скорость движения воды в реке, v = 0,3 м/с; g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2. На участке дороги запроектировано 3 круглые водопропускные железобетонные трубы диаметром 1,5 м. Минимальная высота насыпи у труб Hтр определена по формуле Hтр = hт + δт + hп + hдо = 1,5 + 0,14 + 0,5 + 0,5 = 2,64 м, где hт – высота или диаметр трубы, hт = 1,5 м; δт – толщина стенки трубы, δт = 0,14 м; hп – засыпка песком, грунтом, hп = 0,5 м; hдо – толщина дорожной одежды, hдо = 0,5 м. Длина трубы с оголовками Lтр определена ориентировочно по формуле Lтр = Bзп + 2 m hн = 13,5 + 2 ּ1,5 ּ2,65 = 21,36 м, Где Bзп – ширина земляного полотна, Bзп = 13,5 м; m – заложение откосов насыпи, m = 1,5; hн – проектная высота насыпи у трубы, hн = 2,65м. Расположение труб на автомобильной дороге и их тип указан в ведомости табл. 26. Пересечение с автомобильной дорогой IVтехнической категории выполнено в одном уровне на ПК 9 + 30 под углом 60о и ПК 19 + 92 под углом 66о. Предусмотрено устройство дорожной одежды по типу основной дороги на съезде с проектируемой дороги длиной 100м. Наименьший радиус кривых при сопряжениях дорог принят 25м. На съездах в кюветах устраивают железобетонные водопропускные трубы отверстием d = 0,75 м на ПК 9 + 30 слева длиной 15,5 м, на ПК 19 + 92 справа длиной 15,5 м. Пересечение автомобильной дороги с подземной инженерной коммуникацией - газопроводом высокого давления 3 МПа диаметром 1000 мм осуществлено на ПК 5 под прямым углом. Газопровод под автомобильной дорогой размещен в футляре диаметром 1220 мм. Заглубление магистрального газопровода от поверхности земли до верха трубы выполнено на 1,0 м. Длина футляра Lф1 для газопровода определена по формуле Lф1 = Bзп + 2 m hн + 2 а = 13,5 + 2 ּ1,5 ּ0,3 + 6 = 20,4 м, Где Bзп – ширина земляного полотна, Bзп = 13,5 м; m – заложение откосов насыпи, m = 1,5; hн – высота насыпи над футляром, hн = 0,3 м; а - расстояние от подошвы насыпи до обреза футляра, а = 3 м. Бронированный кабель связи пересекает автомобильную дорогу на ПК 26 + 20 под углом 80о. Заглубление футляра с бронированным кабелем выполнено от поверхности земли до верха трубы на 0,7 м. Длина футляра Lф2 для кабеля связи определена по формуле Lф = Bзп + 2 m hн + 2 а = 13,5 + 2 ּ1,5 ּ5,2 + 6 = 35,1 м, где Bзп – ширина земляного полотна, Bзп = 13,5 м; m – заложение откосов насыпи, m = 1,5; hн – высота насыпи над футляром, hн = 5,2 м; а - расстояние от подошвы насыпи до обреза футляра, а = 3 м. Сводная ведомость искусственных сооружений приведена в табл. 26. Проектная линия продольного профиля нанесена методом тангенсов с ПК 10 по ПК 30 (рис. 12), а на остальных участках по графоаналитическим методом по шаблонам (рис. 13) по бровке земляного полотна. Поверхность Владимирской области - слабохолмистая равнина высотой до 236 м над уровнем моря. Условный горизонт принят 140м. Таблица 26 Ведомость искусственных сооружений
Примечание. * Длина трубы приведена с раструбным оголовком Автомобильная дорога проходит с ПК 10 по ПК 17 по равнинной местности с плавными формами рельефа и продольными уклонами земли меньше предельно-допустимых норм. Проектная линия в продольном профиле с ПК 0 по ПК 30 запроектирована по "обертывающей"с не высокими насыпями, следуя очертанию земли с соблюдением минимально допустимых контрольных отметок у труб, путепровода и руководящей рабочей отметки насыпи из условия возвышение поверхности покрытия над уровнем поверхностных вод. Основное требование при проектировании продольного профиля - обеспечение минимальных объемов земляных работ выполнено. Проектная линия в продольном профиле на участке с пересеченным рельефом местностис ПК 30 и далее запроектирована по "секущей" с устройством чередующихся насыпей и выемок. Обеспечен баланс объемов земляных работ и водоотвод в выемках за счет устройства боковых кюветов. Переломы проектной линии продольного профиля при алгебраической разности уклона более 5 ‰ на дороге II категории сопряжены вертикальными кривыми. Продольный профиль не имеет резких переломов, вследствие чего видимость обеспечена на всем протяжении трассы. Основные радиусы выпуклых кривых 20 000 – 25 000 м, вогнутых кривых 5 000 - 15 000 м, продольные уклоны менее 40 ‰. Грунты по трассе - суглинок легкий. Уровень грунтовых вод в пониженных местах составляет 2,5 м, уровень поверхностных вод - 0,2 м. Поперечный уклон поверхности земли менее 20 ‰. По плану и продольному профилю разработана ведомость пересечений и примыканий (табл. 27). Таблица 27 Ведомость пересечений и примыканий
  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
