ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

1.1. Учет интенсивности и объема грузопотоков при выборе направления трассы

При проектировании автомобильных дорог встречаются два принципиально отличных случая выбора направления трассы.

1. Проектирование больших автомобильных магистралей или дорог высших кате­горий, когда общее направление дороги и основные промежуточные пункты назначаются из общегосударственных, административных, культурных и оборонных соображений. Эти доро­ги используются преимущественно для дальних и межобластных автомобильных перевозок. Обслуживание местных грузопотоков, возникающих от приближения магистральной дороги к небольшим промышленным предприятиям и населенным пунктам, играет второстепенную роль в назначении ее трассы, и эти пункты, как правило, обходятся.

2. Проектирование сетей дорог промышленных и сельскохозяйственных районов, связывающих между собой ряд пунктов возникновения и потребления грузов, а также про­ектирование подъездных путей от промышленных предприятий, совхозов, рудников и других мест образования потоков грузов, тяготеющих к существующим дорогам, станциям желез­ных дорог и речным пристаням. В этом случае начертание сети дорог или направление подъездных путей определяется преимущественно потребностями обслуживания местных грузопотоков. Трассы дорог должны быть выбраны таким образом, чтобы объем транс­портной работы при выполнении перевозок был наименьшим, а пассажирские сообщения удобны для пользующихся дорогой.

При необходимости связать два населенных пункта естественно строительство дороги по соединяющей их прямой линии (воздушной линии). Однако при большом числе взаимно тяготеющих населенных пунктов невозможно построить сеть дорог, непосредственно соеди­няющих каждый населенный пункт со всеми другими (рис. 6.1а) по кратчайшему направле­нию. Создание такой сети было бы не оправдано экономически и привело бы к бесхозяй­ственному изъятию больших земельных площадей из сельскохозяйственного производства. Поэтому при проектировании начертания дорожной сети должно быть найдено такое ком­промиссное решение, в котором удовлетворение требований автомобильного транс­порта к эффективности перевозок сочеталось бы с экономией затрат на строитель­ство, включая и стоимость земли, отведенной под дорогу.

 

В соответствии с принятой в настоящее время методикой сравнения вариантов за критерий оптимальности начертания дорожной сети принимают минимум приведенных строительных и эксплуатационных затрат. Предложен ряд математических методов от­бора из ряда возможных вариантов начертания дорожных сетей наивыгоднейшего варианта, удовлетворяющего критерию оптимальности. В настоящее время еще нельзя с полной определенностью высказаться о преимуществах какого-либо из них.

Проектирование начертания дорожной сети ведут, не учитывая влияния рельефа и ситуации местности, получая таким образом сеть воздушных линий, которая дает основ­ную ориентировку для выбора направления отдельных дорог при изысканиях на местности (рис 6.16). Влияние рельефа подлежит учету лишь при наличии непреодолимых препят­ствий - горных хребтов, больших озер и заболоченных массивов. Горные перевалы и места обхода являются в этом случае точками обязательного транзитного прохода всех грузопото­ков. Неизбежные отклонения трассы от найденных воздушных линий, вызванных местными топографическими условиями, нередко выдвигаются в качестве аргумента против широкого использования технико-экономических методов обоснования начертания дорожной сети. Однако влияние таких отклонений не следует переоценивать.

Для практических целей удобен метод, при котором проектирование сети вы­полняют в несколько этапов:

1. выбор основной схемы связей между корреспондирующими грузообразующими пунктами, которая удовлетворяет требованию наименьшей суммарной протяженности. Это обеспечивает минимальные затраты на строительство;

2. уточнение первоначально намеченной сети путем введения дополнительных звень­ев для удовлетворения критерия минимума приведенных дорожно-транспортных затрат на перевозки;

3. окончательная корректировка намеченной сети путем уточнения мест примыкания и разветвлений дорог.

При этом приходится решать следующие задачи.

1.

Нахождение точки примыкания подъездного пути к дороге более высокой катего­рии (рис. 6.2а). Пусть интенсивность движения из пункта А в пункт В равна N_е, а в пункг С равна N_с. Определим угол примыкания из условия затрат времени на перевозки. Скорости движения по магистральной дороге V_M, по подъездному пути V_n зависят от типа проезжей части и категории дорог, определяемых интенсивностями движения.

2. Затраты времени на перевозки составят

Обычно уточнение мест примыкания дорог приводит к появлению дополнительных уз­ловых точек, но сокращает количество связывающих дорог.

3.Нахождение точки соединения дорог, связывающих три пункта.

При соединении дорогами трех пунктов для сокращения протяженности дорожной сети целесообразно проектировать сеть дорог как подъездные пути от грузообразующих пунктов к некоторой точке внутри треугольника, образованного тремя пунктами (рис. 6.26).

Для нахождения положения точки соединения дорог был предложен точный матема­тический метод определения углов, образуемых этими дорогами, при которых удовлетво­рялось бы минимальное значение принятого для оценки критерия. Однако, поскольку речь идет о сети воздушных линий, неизбежно корректируемых при трассировании на местности, целесообразнее использовать более простой приближенный метод, заключающийся в том, что из каждого грузообразующего пункта отыскивается направление подъездного пути к до­роге, соединяющей два остальных пункта.

Пересекаясь, подъездные пути образуют так называемый «треугольник погрешно­стей», в котором при трассировании с учетом местных условий выбирают положение точки соединения дорог.

Рис. 6.2. Схемы к технико-экономическому обоснованию выбора направления трассы дороги: а - определение точки примыкания подъездного пути к дороге более высокой категории; б - нахождение точки соединения дорог, связывающих три пункта; в - определение места разветв­ления дороги; г - нахождение направления магистрального пути, обслуживающего несколько гру­зообразующих пунктов с разложением маршрута на составляющие (справа)

4. Определение места разветвления дороги.

Если дороги, соединяющие два пункта, объем перевозок между которыми мал, с тре­тьим, образуют между собой малый угол, целесообразно вначале строить объединенную дорогу, разветвляющуюся на некотором расстоянии (рис. 6.2в). Очевидно, что эту задачу можно рассматривать как определение такого положения магистрального участка АО, при котором направления ответвлений в точки В и С удовлетворяют требованиям к углам при­мыкания, установленным выше.

Положение места разветвления дорог на плане определяют, отложив из какой-либо точки прямой, вычерченной на прозрачной бумаге, линии под углами а? и а₂, и находят такое ее положение, чтобы линии прошли через точки А, В и С.

5.Нахождение направления магистрального подъездного пути, обслуживающего не­сколько грузообразующих пунктов (рис. 6.2г).

Если несколько населенных пунктов и промышленных предприятий тяготеют к одному пункту, например станции железной дороги, пристани или к крупному перерабатывающему промышленному предприятию, а между собой имеют малые транспортные связи, заведомо нецелесообразно строить из каждого пункта самостоятельный подъездной путь. Правильнее провести общий магистральный подъездной путь АВ с ответвлениями от него к отдельным пунктам.

Положение магистрального подъездного пути находят графическим способом постро­ения силового многоугольника. Интенсивность движения или объем перевозимых грузов между каждой из грузообразующих точек и центром рассматривается как вектор, направ­ленный по прямой, соединяющей эти точки. Замыкающая силового многоугольника явля­ется равнодействующей, показывающей направление основной магистрали.

Примыкания отдельных подъездных путей к магистральному решаются описанным выше способом.

1.2. Учет местных условий при выборе направления трассы

В задании на проектирование дороги бывают указаны начальная, конечная и промежу­точные точки, через которые должна быть проведена трасса проектируемой дороги. Эти точки, называемые опорными пунктами, могут представлять собой промышленные, поли- тико-административные или культурные центры, транспортные узлы. При попытке трассиро­вать дорогу прямыми, соединяющим опорные пункты, пришлось бы столкнуться с многочис­ленными препятствиями, преодоление которых технически и экономически менее целесооб­разно, чем обход с небольшим отклонением от прямой линии.

Различают контурные и высотные препятствия. К первым относятся излучины рек, населенные пункты, озера и болота, места с неблагоприятными почвенными и геологи­ческими условиями, заповедники; ко вторым - горные хребты, отдельные возвышенности, глубокие и широкие котловины.

Отклонение трассы от воздушной линии вызывается также необходимостью прохож­дения дороги через контрольные точки. К их числу относятся:

1. согласованные места пересечений с железными и автомобильными дорогами;

2. места пересечения больших водотоков, удобные для строительства мостов,

3. горные седловины;

4. используемые участки существующих дорог.

Осмотр местности или анализ местных условий по аэрофотоснимкам или по карте крупного масштаба в горизонталях позволяет наметить ряд точек, через которые может пройти трасса дороги, обходя препятствия. Соединение этих точек между собой дает ряд вариантов воздушных линий, достаточно хорошо характеризующих возможные направле­ния трассы дороги.

На рис. 6.3 показано несколько возможных вариантов воздушной линии между опор­ными пунктами. На участке АВ число возможных вариантов определяется:

1. необходимостью обхода озера;

2. использованием седловин а и б;

3. возможностью отклонения трассы для пересечения железной дороги на участке, где она проходит выемкой для устройства путепровода.

Рис. 6.3. Варианты воздушной линии между опорными пунктами

Фиксированные точки обхода озера виг вызывают необходимость дальнейшего от­клонения северного варианта трассы (сплошная линия на рисунке). Малые водотоки, впа­дающие в озеро могут быть пересечены под углом или их русло может быть спрямлено. Пе­ресечение следующего крупного препятствия - большой реки - по условиям выбора места мостового перехода возможно в точках д, е и ж. Расположение этих точек указывает на це­лесообразность проложения северного варианта трассы в обход промежуточного пункта В с устройством к нему подъездного пути.

У южного варианта (пунктир на рисунке) приток реки и заболоченные участки в его верховье делают более выгодными приближение к пункту В, а от него в точку ж в обход из­лучины реки. Для дорог высших категорий должен быть рассмотрен также вариант пересе­чения болота г-з, сокращающий длину дороги.

Дальнейшее направление обоих вариантов определяется границами заповедника (точки и и к), пересечение которого дорогой недопустимо.

Выбор трассы дороги предопределяет:

1. ее протяженность;

2. расположение всех капитальных дорожных сооружений;

3. стоимость выполнения строительных работ;

4. показатели работы автомобильного транспорта в течение последующей многолет­ней эксплуатации дороги.

Что касается основных принципов трассирования с учетом местных условий,

то они следующие:

1. следует избегать использования ценных сельскохозяйственных угодий. Не следу­ет прокладывать дороги по территориям заповедников, в лесопарках, в непосред­ственной близости к памятникам архитектуры и истории, в берегозащитных поло­сах, через отдельные рощи в безлесных степных районах и т. д. Потери сельскохо­зяйственного производства и землепользователей, связанные с изъятием ценных земель, подлежат возмещению строительной организацией;

2. в большинстве случаев необходимо отдавать предпочтение вариантам обхода участков с неблагоприятными гидрогеологическими условиями, если это не связа­но с чрезмерным удлинением трассы дороги;

3. из метеорологических условий при выборе трассы следует учитывать направле­ние господствующих ветров, от которого зависит заносимость дороги снегом. Все­гда предпочтительнее проложить трассу так, чтобы бассейны, с которых приносит­ся на дорогу снег во время поземок, имели бы меньшие площади и были покрыты задерживающей снег растительностью;

4. гидрологический режим пересекаемых водотоков влияет на выбор места их пере­сечения и необходимые размеры мостов, а в некоторых случаях определяет воз­можность трассирования дороги по долинам рек. Большие расходы воды на пере­секаемых водотоках, вызывающие необходимость строительства крупных дорого­стоящих искусственных сооружений, часто делают целесообразным смещение трассы ближе к водоразделу;

5. большое значение для работы дороги имеет ее расположение по отношению к сторонам света. Количество солнечного тепла, поглощаемое склонами разной экспозиции, меняется в очень большой степени. Южные склоны раньше очищаются от снега и быстрее просыхают, чем северные. На них интенсивнее протекают про­цессы выветривания и эрозии. Южный откос выемки при высоте солнца над гори­зонтом 30° аккумулирует в 14 раз больше тепловой солнечной энергии, чем север­ный. Часто правильный выбор склона долины может существенно улучшить работу строящейся дороги;

6. в лесисто-болотистой местности для лучшего осушения земляного полотна дороги целесообразно приближать ее к северной стороне просеки, устраивая полосу отво­да несимметричной.

1. Учет снегозаносимости при проложении трассы

Территория Беларуси более чем на 3 месяца в году покрывается снегом. При ветрах со скоростью более 3-5 м/с снеговой покров начинает сдуваться и переносится в приземном слое воздуха (поземка). При этом до 90% снега перемещается непосредственно у поверхно­сти снеговых отложений в пределах нижних 10 см. Если перенос происходит при снегопаде, возникает низовая метель.

Если на пути воздушного потока, переносящего снег (снеговетрового потока), встре­чается дорожная насыпь, условия движения воздушных струй меняются, при этом:

1. на некоторой высоте над поверхностью земли изменение рельефа не отражается на скорости ветра;

2. в нижних слоях поток воздуха, обтекая препятствие на своем пути, проходит через меньшее сечение;

3. скорость снеговетрового потока возрастает, но в непосредственной близости от препятствия образуются зоны затишья - аэродинамическая тень, в которой откла­дывается большая часть переносимого снега. Приближенно можно считать ее ограниченной откосом с заложением 1:7-1:10;

4. над понижениями местности воздушный поток расширяется, скорость его снижает­ся, и часть снега выпадает, заполняя понижение.

Земляное полотно автомобильных дорог является заметным препятствием для движе­ния снеговетрового потока. Отлагающееся около него значительное количество снега, обра­зуя заносы, затрудняет, а иногда и полностью прерывает движение. Заносимость дорог зависит от их поперечного профиля и количества снега, приносимого к дороге с окружающей местности.

Образование снеговых отложений около насыпей, выемок и на косогорных участках дорог (рис. 6.4) связано с образованием зон затишья около откосов и завихрений у резко выраженных переломов откосов. Если к дороге за зиму приносится меньше снега, чем мо­жет отложиться в пределах зоны аэродинамических теней, участок дороги можно счи­тать незаносимым. Однако этот вывод справедлив только при условии, что снеговые ва­лы удаляются своевременно при очистке дороги путем отбрасывания роторными снегоочи­стителями на придорожную полосу. В противном случае они образуют препятствия, у кото­рых возникают новые отложения снега.

Рис. 6.4. Схемы образования снеговых отложений при обтекании земляного полотна снеговетро­вым потоком: а - насыпь; б - мелкая выемка; в - глубокая выемка; г - полка на наветренном косо­горе; д - полка на подветренном косогоре; 1 - снеговетровой поток; 2 - зона отложения снега; 3 - зона выдувания снега

 

Количество приносимого к дороге снега зависит от:

1. объема выпадающего снега;

2. силы ветра;

3. площади, с которой снег может сметаться ветром;

4. наличия на пути снеговетрового потока задерживающих препятствий (раститель­ность, неровности поверхности земли). В лесных и лесостепных районах принима­ют, что к дороге сносится половина выпадающего снега.

Количество выпадающего снега устанавливают по данным метеостанций или по кар­там среднемноголетней высоты снегового покрова, скорость и направление ветра - по дан­ным метеорологических справочников.

Максимальное количество принесенного к дороге снега (м³ на 1 м дороги) в первом приближении можно определить по зависимости

Q = (k-h-L-∑g)·sina,                         (6.3)

где к - количество снега, приносимого со снегосборного бассейна, в долях от объема вы­павшего снега; h - толщина снегового покрова, м; L - длина снегосборного бассейна, м; а - угол между направлением зимних ветров и дороги, принимаемый по розе зимних ветров; I"q - количество снега, удерживаемого неровностями поверхности снегосборного бассейна (учитываются только неровности, превышающие толщину остающегося несметенным слоя снега).

Расчет количества снега, приносимого к дороге (рис. 6.5), ведется методом последова­тельного подсчета баланса снега с учетом размера снегопереноса и задержания препят­ствиями.

Рис. 6.5. Схема для определения количества снега, приносимого к дороге: а - план снегосборного бассейна; б - схема к определению сносимого и задерживаемого снега; 1 - опушка леса; 2 - грани­цы аэродинамической тени

 

Все это и определяет основные принципы проложения трассы с учетом снего- незаносимости.

1. площадь снегосборных бассейнов с учетом розы ветров во время месяцев с наибольшим количеством метелей должна быть наименьшей, т.е. чтобы к дороге приносилось меньше снега;

2. необходимо приближать трассу к подветренным опушкам леса, оврагам, населен­ным пунктам, зарослям кустарников и другим местам, где откладывается снег;

3. целесообразно учитывать тот факт, что мало заносятся участки дорог, составляю­щие с направлением господствующих ветров угол менее 30°;

4. нужно стремиться избегать прокладывать дорогу по пониженным местам. Пересе­кать их лучше по кратчайшему направлению;

5. необходимо по возможности приближать дорогу на подветренных склонах к верх­ней части косогора, поскольку верхняя граница снежных отложений располагается обычно в пределах 5-10 м выше подошвы откоса. На надветренных склонах лучше прокладывать трассу в нижней части или даже по долине в 80-100 м от подошвы склона.

2. Пересечение водотоков

Трассы автомобильных дорог пересекают большое число постоянных и периодически действующих водотоков.

Мосты и трубы на автомобильных дорогах следует располагать таким образом, чтобы при обеспечении беспрепятственного пропуска высоких вод и соблюдении требований эко­номичности строительства и удобства движения автомобилей не нарушать плавности трас­сы. Несмотря на то, что наиболее экономичным и целесообразным в отношении пропуска воды является перпендикулярное пересечение дорогой водотоков, современные техниче­ские условия проектирования дорог не ставят никаких ограничений для малых и средних мо­стов и труб под насыпями, подчиняя их расположение требованиям плавности трассы и до­пуская их устройство при любых сочетаниях элементов плана и профиля. При косом пере­сечении лога трубы целесообразно располагать по оси лога под углом к трассе. Если ось водотока и ось долины непараллельны, рекомендуется проектировать спрямление русла, что дает возможность вести все работы по строительству искусственного сооружения в кот­ловане, вырытом на сухом месте.

Чем выше категория дороги, тем более оправдан отказ от изменения трассы дороги ради перпендикулярного пересечения водотока. Поэтому на современных автомобильных дорогах высшей категории для обеспечения плавности трассы в холмистой и горной мест­ностях широкое применение находят большие мосты на кривых в плане и продольном про­филе (рис. 6.6), несмотря на неизбежное осложнение конструкции этих сооружений и про­цесса строительства. Высокая стоимость современных автомобильных дорог и большие по­тери автомобильного транспорта от перепробегов и снижения скорости при неудобных въездах заставили рассматривать мосты, даже сравнительно больших пролетов, как эле­менты дороги, которые не должны выделяться из ее общего направления и вносить какие- либо изменения в режимы движения транспортного потока.

Рис. 6.6. Мосты на кривых: а - мост на кривой в плане; б - мост на вертикальной кривой

 

Конструкции мостов, строящихся на кривых, должны удовлетворять всем требованиям к плану и поперечному профилю криволинейных участков дороги в отношении устройства виражей, уширений, введения переходных кривых и т.п.

При пересечении больших водотоков строительство косого моста значительно увели­чивает стоимость мостового перехода и сопряжена с необходимостью устройства регуляци­онных сооружений. Стоимость 1 м моста через большую реку во много раз больше стоимо­сти 1 м дороги. Большой мост как капитальное инженерное сооружение необходимо строить на участке реки, наиболее удобном для пропуска высоких вод. Это обеспечивает устойчи­вость и неразмываемость русла и позволяет удовлетворить требования судоходства.

Удобство перехода с большим мостом, с точки зрения требований автомобильного движения, обеспечивается главным образом устройством плавных в плане и продольном профиле проходов к мосту.

Исходя из вышесказанного, можно выделить основные принципы расположения мостов и труб на автомобильных дорогах:

1. необходимо, чтобы при обеспечении беспрепятственного пропуска высоких вод, соблюдении требований экономичности строительства и удобства движения авто­мобилей не нарушалась плавность трассы;

2. наиболее экономичным и целесообразным в отношении пропуска воды является перпендикулярное пересечение дорогой водотоков;

3. малые (<25м) и средние (25-100м) мосты и трубы под насыпями устраиваются практически при любых сочетаниях элементов плана и профиля;

4. при косом пересечении лога трубы располагаются по оси лога под углом к трассе;

5. чем выше категория дороги, тем более оправдан отказ от изменения трассы дороги ради перпендикулярного пересечения водотока;

6. большой мост (> 100 м) необходимо строить на участке реки, наиболее удобном для пропуска высоких вод.

Выбор места перехода через большие водотоки обычно связан с неизбежным откло­нением от воздушной линии и поэтому место мостового перехода через большие реки сле­дует рассматривать как контрольную точку трассы.

6.5.Преодоление подъемов и развитие линии на склонах

При преодолении речных долин через невысокие гряды холмов встречаются участки, уклоны которых превышают предельно допустимые по техническим условиям. В таких ме­стах возможны два способа проложения трассы (рис. 6.7).

Рис. 6.7. Варианты проложения трассы по косогору: а - план; б - продольные профили

 

Первый заключается в прямом подъеме по косогору с предельным уклоном с устрой­ством высокой насыпи внизу и глубокой выемки наверху. Применяется для дорог высоких категорий (I-III) с целью сокращения трассы, а ко второму варианту прибегают только там, где глубина выемки или высота насыпи становится недопустимой по техническим соображе­ниям. Второй - с отклонением от воздушной линии в сторону и проходом по косогору с тем же уклоном, но при малых объемах земляных работ. Предпочтителен для дорог низших ка­тегорий (IV-V) с одеждами переходных типов и малой интенсивностью движения.

Необходимая длина трассы на косогорном участке L = H/i_don, где Н- преодолеваемая

разность отметок, м; i_don - допускаемый продольный уклон, выраженный в десятичных до­лях.

Точное место проложения трассы на плане в горизонталях определяют последова­тельными засечками циркулем расстояний между смежными горизонталями, соответствую­щих продольному уклону, принятому при трассировании. При сечении горизонталей через h (в метрах) и принятом продольном уклоне i (в тысячных) расстояние между смежными гори­зонталями должно составлять / = h/i (в метрах). Положение линии заданного уклона нахо­дят, последовательно откладывая циркулем отрезки / между горизонталями (рис. 6.8).

Рис. 6.8. Прием трассирования дороги заданным уклоном по плану в горизонталях: 1 - линия за­данного уклона; 2 - трасса, спрямляющая линию заданного уклона

 

При этом максимально стремятся выдержать заранее намеченное направление трас­сы. Получаемую ломаную линию спрямляют на отдельных участках, вписывая в образую­щиеся углы круговые и переходные кривые. Так как первоначально намеченная ломаная линия равных уклонов при этом спрямляется, и уклон возрастает, при трассировании при­нимают уклон на 10-15%о меньше заданного.

Трасса, проложенная по косогору, часто меняет свое направление. Положение вер­шин углов поворота определяется в основном рельефом местности, но зависит также и от необходимости размещения смежных кривых в плане. Поэтому в процессе трассирования по плану в горизонталях необходимо все время проверять возможность размещения пере­ходных кривых и отгонов виражей. Наиболее характерные случаи сочетания смежных кри­вых показаны на рис. 6.9.

Рис. 6.9. Расположение смежных кривых: а - обратные кривые; б - непосредственное сопряжение односторонних круговых кривых при одинаковых уклонах виража; в - односторонние кривые при разных уклонах виражей (пунктиром показано решение с заменой двух углов поворота одним); г - замена круговой кривой малого радиуса непосредственно сопрягающимися в точке А переход­ными кривыми

 

6.6. Проложение трассы дороги вблизи населенных пунктов

Обслуживание автомобильными дорогами как местных, так и транзитных перевозок вызывает необходимость связи этих дорог с промежуточными населенными пунктами. При

этом возникают задачи пропуска транзитного движения и обеспечения удобной связи дороги с разными районами города.

Вопрос о проложении трассы дорог 1-1II категорий вблизи населенных пунктов всегда лучше решать в пользу обхода с устройством подъездного пути. Пропуск транзитного дви­жения через населенный пункт затрудняет местное уличное движение. Дорога с интенсив­ным движением разрезает населенный пункт на изолированные части, затрудняя его хозяй­ственную жизнь. Возрастает опасность дорожно-транспортных происшествий с пешеходами, усиливается уличный шум и увеличивается загрязнение воздуха отработавшими газами ав­томобильных двигателей. Скорость автомобилей, следующих транзитом, в пределах насе­ленного пункта значительно снижается; содержание дороги, особенно снегоочистка, затруд­няется.

Дороги I-III категории следует, как правило, прокладывать в обход населенных пунктов с устройством подъезда к ним. Расстояние от дороги до линии застройки по генерально­му плану развития населенного пункта должно быть не менее 200 м.

Строительство в пределах населенного пункта дороги с преимущественно транзитным движением всегда необходимо рассматривать как временное мероприятие. Одновременно следует предусмотреть вариант обхода города транзитным движением, который должен быть осуществлен при возрастании интенсивности движения.

Города с населением в несколько сотен тысяч человек обычно являются узлами пере­сечения нескольких магистралей. Наряду с проблемой пропуска транзитного движения, ми­нуя городскую черту, в больших населенных пунктах возникает не менее сложный вопрос о вводе в город потоков интенсивного движения из пригородов. Относительная роль тран­зитного движения тем меньше, чем больше население города. Обобщение данных наблю­дений, проведенных в ряде стран, приводит к следующей зависимости доли транзитных ав­томобилей в общем потоке движения N_mp (в % от численности жителей в населенных пунк­тах W)

При вводе трассы в крупный населенный пункт возможны:

1. пересечения по главным улицам;

2. пересечения с проходом по окраинам;

3. примыкание по касательной к границам планировочной территории.

Для городов с населением до 300-500 тыс. чел. наиболее целесообразно последнее решение, сочетающее удобство сообщения с городом с устранением неудобств для жите­лей от транзитного движения.

В населенных пунктах, являющихся транспортными узлами для устранения транзитно­го движения устраивают обходные (кольцевые) дороги. Трассу кольцевой дороги проклады­вают в непосредственной близости от границ городской планировочной территории. Коль­цевая дорога соединяется с городской уличной сетью выходящими из города автомобиль­ными магистралями. По этому принципу запроектирована кольцевая автомобильная до­рога вокруг Минска (МнКАД).

В больших городах, а также в промышленных застроенных районах, включающих ком­плексы жилых зданий и заводских сооружений, которые отстоят на 20-30 км от центральных кварталов города, перевозки пассажиров и грузов сопряжены со значительными затратами времени. Для улучшения связи центральных районов с окраинами в ряде городов США и Японии построены магистральные городские дороги (скоростные вводы), на которых транспортные потоки, поступающие с примыкающих к городу автомобильных магистралей, а также следующие из одного района в другой или из окраин к центру, изолируют от местного внутригородского движения. На них возможно безостановочное движение со скоростями бо­лее 80 км/ч. Эти городские автомобильные магистрали прокладывают по эстакадам над улицами и вдоль рек, в выемках, тоннелях и по осушенным руслам рек (рис. 6.10). Стои­мость их очень высока, а строительство связано со сносом значительного количества строе­ний и созданием сложных инженерных сооружений для развязки движения в разных уров­нях.

Генеральный план развития Минска предусматривает создание системы городских до­рог большой пропускной способности, входящих в единую систему городских улиц и транс­портных магистралей.

Рис. 6.10. Конструктивные решения скоростных городских дорог: а - эстакада над улицей; б - до­рога по осушенному руслу реки; в - эстакада над рекой; г - тоннель под рекой; 1 - коллектор для пропуска речного паводка; 2 - водосток

 

6.7. Обеспечение пространственной плавности трассы.

Основы ландшафтного проектирования.

Движение автомобилей с постоянной или практически не меняющейся скоростью на всей протяженности дороги может быть обеспечено только при проложении трассы дороги как плавной пространственной линии с учетом особенностей зрительного восприятия дороги водителями.

На основании анализа зрительной плавности построенных дорог выработаны следую­щие рекомендации по сочетанию элементов трассы.

1. количество переломов в плане и профиле должно быть по возможности одинаковым;

2. длины прямых и кривых участков дороги в плане должны соответствовать друг другу;

3. прямые участки должны иметь ограниченную длину;

4. недопустимы короткие прямые вставки между направленными в одну сторону кри­выми, которые воспринимаются как неприятный для взгляда излом дороги. Радиу­сы смежных кривых должны различаться не более чем в 1,5 раза;

5. следует по возможности совмещать вертикальные и горизонтальные кривые. Же­лательно, чтобы длина горизонтальной кривой несколько превышала длину верти­кальной кривой. Смещения вершин совпадающих вертикальных и горизонтальных кривых допустимы не более чем на 1/4 длины наименьшей из кривых. Радиус во­гнутых вертикальных кривых должен не менее чем в 6 раз превышать радиус сов­падающих с ними кривых в плане;

6. недопустимы сопряжения концов кривых в плане с началом выпуклых или вогнутых вертикальных кривых, расположенных на последующих прямых участках;

7. для обеспечения на дороге видимости на большом расстоянии следует избегать сочетаний элементов трассы, образующих в продольном профиле «провал». К чис­лу таких сочетаний относятся: короткие вогнутые участки продольного профиля, расположенные в пределах длинных прямых или кривых в плане большого радиу­са, воспринимаемые как карманы или просадки; выпуклые вертикальные кривые малых радиусов на прямых участках, в частности на пересечениях дорог в разных уровнях; прямые участки, как бы упирающиеся в небосвод на вершине выпуклых кривых малого радиуса («дорога в никуда»).

Пространственную плавность трассы часто проверяют построением перспективных изображений, используя для этого методы начертательной геометрии. Затем вносят при необходимости исправления в план и профиль для достижения их плавности. В настоящее время для этой цели используют ЭВМ, в которые вводят координаты плана, продольного и поперечного профилей трассы. Плавность трассы анализируют по изображению перспекти­вы дороги на экране монитора.

Для обеспечения пространственной плавности трассы большое значение имеет со­блюдение принципов зрительного ориентирования водителей - такое взаимное соче­тание элементов дороги и придорожной полосы, которое делает для водителя понятным направление дороги за пределами фактической видимости.

Из средств зрительного ориентирования наиболее эффективными являются:

6. сопряжения плана и профиля;

7. придорожные насаждения;

8. специально устанавливаемые по краям обочин сигнальные столбики.

На рис. 6.11 показано, как увеличение радиуса кривой в плане делает для водителя понятным изменение направления дороги за переломом продольного профиля.

Рис. 6.11. Улучшение ориентирования водителя в дорожных условиях: а - вид дороги, построенной без учета принципов зрительного ориентирования; б - обозначение поворота увеличением длины кривой, начинающейся за переломом продольного профиля; 1 - продольный профиль; 2 - план

 

Наибольшая плавность трассы достигается при проложении ее в виде кривых непре­рывно изменяющейся кривизны, гармонично вписанных в ландшафт. Наиболее часто при­меняют клотоидные трассы, состоящие в основном из сопрягающихся круговых кривых и переходных кривых больших параметров. Прямые вставки невелики, а иногда вообще от­сутствуют (рис. 6.12). Вместо ходов по прямым, между углами поворота и последующего вписывания между ними круговых кривых по горизонталям местности, проектируют круговые кривые больших радиусов и сопрягают их переходными кривыми.

Рис. 6.12. Пример клотоидного трассирования: 1 и 2- участки круговых кривых и клотоид

Принципы клотоидного трассирования были разработаны и вошли в практику до нача­ла использования ЭВМ при проектировании дорог. Они были приспособлены для трассиро­вании по планам местности вручную с использованием прозрачных шаблонов и вспомога­тельных таблиц.

Первые программы ЭВМ также предусматривали клотоидное трассирование. Однако элементы рельефа имеют более сложное очертание, чем дуги окружностей и длинные кло­тоиды, используемые при клотоидном трассировании.

В настоящее время в крупных проектных организациях переходят на проектирование трассы дороги методом сплайн-функций, обеспечивающим лучшее согласование дороги с ландшафтом.

При методе сплайнов производится математическое осреднение введенного в ЭВМ большого числа точек трассы, намеченной по шаблонам или просто от руки. При этом одни контрольные точки фиксируются точно, около других могут быть заданы возможные зоны смещения. Компьютер подбирает окончательное положение трассы исходя из требований минимальной суммы квадратов отклонений проектируемой трассы от первоначально наме­ченных точек ее прохождения.

К трассе предъявляются дополнительные критерии оптимизации, например скорость нарастания центробежного ускорения и др.

Современная автомобильная дорога - капитальное сооружение, рассчитанное на мно­гие годы, которым ежедневно пользуются тысячи людей. Поэтому к дорогам, как ко всем со­оружениям массового пользования, должны предъявляться высокие эстетические требова­ния в отношении их внешнего оформления, выполняемого в увязке с окружающим природ­ным ландшафтом и архитектурой сооружений, расположенных вдоль дороги.

Это достигается в первую очередь согласованием трассы дороги с рельефом окружа­ющей местности и формами ландшафта. Плавное включение дороги в окружающую мест­ность повышает удобство движения, помогает лучше раскрыть перед едущими красоту при­роды, а также устранить вызванные проложением дороги нарушения закономерностей при­родного ландшафта. Такие дороги наиболее безопасны для движения, не утомительны для водителей и пассажиров и поэтому имеют лучшие транспортно-эксплуатационные показате­ли.

Согласование дороги с ландшафтом (ландшафтное проектирование) должно осно­вываться на соответствии элементов дороги элементам ландшафта (рельефу, водным про­странствам, лесным массивам, сельскохозяйственным угодьям, населенным пунктам, ранее построенным инженерным сооружениям и т. д.) и проложении трассы с учетом закономер­ностей их сочетания.

Дорога хорошо сочетается с ландшафтом, если она проложена по граничной зоне его элементов (у подножья холмов, по опушкам лесов, по террасам речных долин) или вдоль естественной (обычно искривленной) оси ландшафта, например водотока, идущего по долине, без резких нарушений сложившихся форм логически неоправданными пересечени­ями (рис. 6.13). При этом необходимо ориентироваться на имеющиеся в каждом ландшафте основные характеризующие его элементы. Дорога должна следовать крупным определяю­щим линиям ландшафта, не считаясь с множеством малых и мельчайших складок местно­сти, пересечения которых могут быть сглажены устройством пологих откосов земляного по­лотна.

Рис. 6.13. Клотоидная трасса, проложенная по граничной зоне элементов ландшафта

Основные принципы и нормы ландшафтного проектирования:

1. длина прямых на дорогах I категории должна быть 3,5-5,0 км, если это не требует искусственного искривления трассы;

2. при отсутствии на местности естественных ориентиров их можно создавать искус­ственно в виде групп деревьев на придорожной полосе;

3. перед входом в лес следует сажать постепенно сгущающиеся группы деревьев, чтобы уменьшить внезапную ветровую нагрузку на автомобиль, выезжающий из леса;

4. при пересечении лесных массивов на прямых участках некрасивы как строго сим­метричное разрезание леса, так и отделение от леса узкой полосы;

5. целесообразно проложение трассы в виде плавной извилистой линии, вписанной в рельеф и расположенной в переходной зоне между крупными элементами ланд­шафта;

6. чем выше категория дороги и шире земляное полотно, тем с более крупными эле­ментами рельефа должна увязываться дорога;

7. согласование с ландшафтом для горных дорог сводится к огибанию элементов гор­ного рельефа с отклонением от них по возможности на меньшее расстояние, необ­ходимое для соблюдения минимальных требований к элементам плана и профиля в трудных условиях рельефа;

8. дорога не должна резко выделяться на общем фоне местности. Поэтому при ланд­шафтном проектировании земляному полотну придают поперечный профиль с округленными очертаниями пологих поперечных откосов. Вместо глубоких канав устраивают широкие мелкие лотки.

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

7.1. Элементы продольного профиля дороги

Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проек­цию оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну отдельных участков дороги, измеряемую продольным уклоном, и расположение ее проезжей части относительно поверхности земли. Продольный уклон является одной из важнейших характеристик транспортных качеств автомобильной дороги.

Естественные уклоны местности часто превышают допустимые для эффективного ис­пользования автомобилей. В таких случаях уклон дороги делают более пологим, чем уклон поверхности земли, срезая часть грунта на подъемах на возвышенность или, наоборот, под­сыпая его, например, в местах перехода через пониженные участки рельефа.

Места, где поверхность дороги в результате срезки грунта расположена ниже поверх­ности земли, называют выемками, а участки, где дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно насыпанному грунту, - насыпями. При высоте насыпей менее 1 м говорят, что дорога проходит в «нулевых» отметках. Из-за устройства насыпей и выемок отметки дороги не совпадают с отметками поверхности земли (рис. 7.1). Разница между отметкой поверхности земли по оси дороги и отметкой бровки дороги, определяющая высоту насыпи или глубину выемки, называется рабочей отметкой (рис. 7.2).

Переломы продольного профиля, образующиеся при изменении уклона, вызывают ряд неудобств для движения:

1. выпуклые места на дороге ограничивают видимость расположенного впереди участка дороги;

2. на переломах, имеющих сравнительно малый радиус кривизны, при высоких скоро­стях движения возникает опасность потери управляемости автомобилем в связи с разгрузкой передней оси;

3. на вогнутых переломах из-за внезапного изменения направления движения возни­кает толчок, неприятный для пассажиров и перегружающий подвеску автомобиля.
 

Поэтому переломы продольного профиля смягчают введением сопрягающих верти­кальных кривых (рис. 7.3). На рис. 7.3 пунктиром показаны смягчаемые переломы продоль­ного профиля. Цифры в скобках характеризуют рабочие отметки, которые были бы при от­сутствии вертикальных кривых, цифры без скобок - фактические отметки. Графическое изображение продольного профиля является одним из основных проектных документов, на основе которых строится дорога. Образец оформления продольного профиля показан на рис. 7.4.

Для наглядности продольного профиля вертикальные расстояния (отметки) отклады­вают в большем масштабе, чем горизонтальные. Для дорог, проходящих в равнинной мест­ности, принят вертикальный масштаб 1:500 (5 м в 1 см) и горизонтальный масштаб 1:5000 (50 м в 1 см).

При вычерчивании продольного профиля применяют условные обозначения, показан­ные на рис. 7.5.

Рис 7.5. Основные условные обозначения на продольных профилях: 1 - вертикальные кривые (а - выпуклая кривая с нисходящей ветвью; в - вогнутая кривая с восходящей ветвью; в - переход нисходящей ветви выпуклой кривой в восходящую ветвь вогнутой кривой); 2 - репер 7 с отметкой 537,211; 3 - съезды с дороги (а - влево по типовому проекту На в 98 м от начала пикет; б - пере­сечение с другой дорогой в 60 м от начала пикета); 4 - железнодорожные переезды (а - неохраня­емый, в 27 м от начала пикета; б - охраняемый переезд: цифры над флажками указывают катего­рию переезда); 5 - километровый знак; 6 - мосты и трубы (а - железобетонный мост или путе­провод; б - круглая труба диаметром 1,5 м; в - прямоугольная труба); 7 - водоотводные канавы (а - нагорная канава; б - сброс воды вправо; в - то же влево); 8 - обозначение плюсовых точек; 7. - двухпроводная линия связи

 

На горных дорогах, где продольный профиль характеризуется частыми изменениями уклонов поверхности земли и дороги и значительной разностью отметок на участках не­большой протяженности, принимаются более крупные масштабы: вертикальный 1:200, гори­зонтальный 1:2000.

Тонкую линию на продольном профиле, соединяющую отметки поверхности земли, называют линией поверхности земли, или черной линией. Линию, соответствующую отмет­кам бровки дороги, называют проектной. Она изображается на продольном профиле в 2 раза большей толщины, чем линия поверхности земли.

На продольном профиле ниже линии поверхности земли на 2 см и параллельно ей наносят грунтовый профиль в вертикальном масштабе 1:50 (50 см в 1 см), на котором выпи­сывают наименования грунтов, а в шурфах и буровых скважинах при помощи условных обо­значений показывают влажность и консистенцию грунтов (рис. 7.6).

Торфы и сапропели изображают на профиле на всем участке их залегания и на всю выявленную глубину условными обозначениями.

Рис. 7.6. Условные обозначения на грунтовых профилях: а - буровая скважина №5 глубиной 8,1 м (оглеение на глубине 1,6 м, грунтовая вода 20.10.85 на глубине 3,5 м); б - шурф № 57; в - шурф № 50, углубленный скважиной (верхняя граница вечномерзлого грунта 20.10.85 на глубине 0,8 м, нижняя - на 8,5 м); г - зондировочная скважина № 47 глубиной 0,9 м; д - точка № 22 сейсмического зондирования; е - точка № 8 статического зондирования; ж - точка № 12 электродинамического зондирования; з - маловлажные песчаные или твердые или полутвердые глинистые грунты; и - влажные песчаные или тугопластичные глинистые грунты; к - влажные песчаные или мягко­пластичные глинистые грунты; л - водонасыщенные песчаные или текучепластичные и водона­сыщенные глинистые грунты при коэффициенте увлажнения 1,2 по сравнению с оптимальной влажностью

 

7.2  Нормирование продольных уклонов на дорогах

При разработке технических условий на проектирование дорог и нормировании пре­дельных продольных уклонов необходимо учитывать, что поток движения по дорогам состо­ит из автомобилей разных типов, загруженных в разной степени и имеющих различное тех­ническое состояние. Состав транспортных потоков может меняться в процессе службы до­роги. Поэтому возможность нормирования требований к продольным уклонам на дорогах, исходя из конкретных динамических характеристик какого-либо одного типа автомобиля, принятого за расчетный, может возникнуть только в ограниченном числе случаев, например в промышленном транспорте, при открытой разработке полезных ископаемых в карьерах, когда заранее известен типаж используемых автомобилей.

При разработке технических условий на проектирование автомобильных дорог общего пользования исходят из принципа наименьших суммарных затрат для народного хозяй­ства, оценивая совокупно влияние уклонов на стоимость строительства дорог и на эксплуа­тационные показатели автомобильного транспорта - скорость движения, расход топлива и использование грузоподъемности автомобилей.

Подход к нормированию продольных уклонов сводится к следующему.

При преодолении какого-либо участка подъема с разными продольными уклонами на стоимость строительства в основном влияют объемы земляных работ, тем большие, чем меньший принимают продольный уклон. Стоимость строительства, отнесенная к одному прошедшему автомобилю за срок, в течение которого должны оправдаться затраты на стро­ительство, будет выражаться в зависимости от значения продольного уклона гиперболиче­скими кривыми (рис. 7.7). Строительные расходы, отнесенные к одному автомобилю, будут тем меньше, чем выше интенсивность движения.

Рис. 7.7. Схема к обоснованию значений продольных уклонов: 1 - строительные расходы на один автомобиль за срок окупаемости; 2 - эксплуатационные расходы на один автомобиль; 3 - суммар­ные затраты на один автомобиль за срок окупаемости

.

Эксплуатационные затраты автомобильного транспорта на проезд одного автомо­биля, наоборот, возрастают с увеличением продольных уклонов (сплошная линия на графи­ке 7.7), не меняясь в зависимости от принятого срока окупаемости строительных расходов.

Оптимальное значение продольного уклона соответствует минимуму суммарных за­трат. Оно тем меньше, чем выше расчетная интенсивность движения.

СНиП 2.05.02-85 установлены следующие максимальные допустимые продольные уклоны при разных расчетных скоростях:

расчетная скорость, км/ч 150 120 100 80 60 50 40 30; продольный уклон, %о       30 40 50 60 70 80 90 100.

СНиП 2.05.02-85 рекомендует проектировать дороги всех категорий с уклонами не бо­лее 30%о, если это не связано с чрезмерным удорожанием стоимости строительства.

В особо трудных условиях горной местности ниже 3000 м над уровнем моря разреша­ется увеличивать продольный уклон на участках длиной до 500 м не более чем на 20 %о про­тив приведенных выше норм, если это дает значительное снижение расходов на строитель­ство. Однако применение этого исключения на коротких трудных участках дорог, проходя­щих на большей части протяженности в относительно благоприятных условиях рельефа, приводит к резкому ухудшению транспортно-эксплуатационных характеристик дороги в це­лом и к образованию на ней неудобных и опасных для движения участков. Поэтому увели­чение продольных уклонов оправдывается лишь в горной местности на участках с особо крутыми склонами, где скорости на всей дороге невелики. Чем больше протяженность подъ­ема, тем сильнее проявляется влияние продольного уклона на условия движения автомоби­лей.

На основе исследований В.В. Сильянова рекомендуются в равнинной и холмистой местности следующие предельные длины участков с разными уклонами:

продольный уклон, %о 20 30 40 50 60 70 80 90 100; длина подъема, м 2000 1200 600 400 300 250 200 150 150.

Нормы максимальных продольных уклонов в Беларуси мало отличаются от норм, при­нятых в других странах.

7.3. Вертикальные кривые

Вертикальные кривые на автомобильных дорогах описывают по квадратичной пара­боле с уравнением

где R - радиус кривизны в начале координат, расположенном в вершине кривой. Знак «+» соответствует выпуклым кривым, знак «-» - вогнутым.

В связи с большими радиусами вертикальных кривых на автомобильных дорогах абс­циссу х можно принимать без сколько-нибудь ощутимых погрешностей, равной длине участ­ка кривой /.

Основные элементы вертикальных кривых (рис. 7.8):

1. Тангенс

2. Алгебраическая разность уклонов

3. Длина кривой

4. Биссектриса

Рис. 7.8. Схема к определению элементов вертикальных кривых на автомобильных дорогах

 

Переломы проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклонов 5%о и более на дорогах I и II категорий, 10%о и более на дорогах III категории и 20 %о и более на дорогах IV и V категорий следует сопрягать вертикальными кривыми.

Расстояние от начала вертикальной кривой до ее вершины l₀=R·i, уклон в некоторой точке на кривой i = l/R, превышение между точкой начала кривой и ее вершиной h_a = 1²₀ /2R (см. рис. 7.8).

Значение радиуса выпуклых круговых вставок определяют из условия обеспечения расчетной видимости поверхности дороги водителем автомобиля. При необходимых для этого радиусах вертикальных кривых отрицательное влияние на управляемость и устойчи­вость автомобиля центробежной силы, возникающей при проезде кривой и уменьшающей сцепной вес автомобиля, весьма невелико.

Минимальный радиус выпуклой кривой для случая видимости встречного автомобиля

R = S²/8h_j, при расчете на видимость поверхности дороги R = S² / 2h_j, где h_j - возвышение глаз водителя над поверхностью дороги (1,2 м).

Радиус вогнутых кривых определяют исходя из значения центробежной силы, допу­стимой по условиям самочувствия пассажира, перегрузки рессор и видимости поверхности дороги ночью на расчетное расстояние видимости.

При допускаемом центробежном ускорении Ь (в м/с²) имеем откуда

При разработке норм на проектирование вертикальных кривых принимают Ь=0,5-0,7 м/с².

Вогнутые кривые малых радиусов неудобны для движения в ночное время, так как свет фар освещает поверхность покрытия вблизи от автомобиля на расстоянии, меньшем расчетной видимости (рис. 7.9).

Рис. 7.9 Видимость вогнутой кривой при свете фар: S - расчетное расстояние видимости; Ьф - фактическое возвышение центра фары над поверхностью дороги

 

Минимальный радиус вогнутой кривой для случая видимости встречного автомобиля при расчете на видимость поверхности дороги где /?ф - фактиче­

ское возвышение центра фары над поверхностью дороги.

СНиП 2.05.02-85 рекомендует, если это возможно по местным условиям и не ведет к удорожанию строительства, применять радиусы вертикальных выпуклых кривых не менее 70000 м (длина кривой более 300 м) и вогнутых кривых - 8000 м (длина кривой не менее 100 м). Минимальные радиусы кривых в продольном профиле приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1. Минимальные радиусы кривых в продольном профиле V, км/ч 150 120 100 80 60 50 40 30 Rвып., М 30000 15000 10000 5000 2500 1500 1000 600 Rboг.,  М 8000 5000 3000 2000 1500 1200 1000 600

 

7.4. Нанесение проектной линии

 

При проектировании продольного профиля дороги необходимо предусмотреть про­дольные уклоны на ней, не превышающие допускаемые, возвышение ее поверхности над источниками увлажнения (грунтовыми водами и местами застоя поверхностных вод), необ­ходимое для создания благоприятного водно-теплового режима грунтового основания, воз­вышение земляного полотна над уровнем снегового покрова, обеспечивающее незаноси- мость дороги снегом.

Установление положения поверхности дороги в продольном профиле по отношению к поверхности земли называют проектированием продольного профиля, или нанесением проектной линии.

При нанесении проектной линии необходимо обеспечить:

1. плавность продольного профиля;

2. допустимый продольный уклон;

3. достаточную видимость, позволяющую автомобилям развивать высокие скорости;

4. отвод воды от земляного полотна;

5. отсутствие пилообразное™ проектной линии, приводящей к «потерянным подъ­емам» - спускам с последующим подъемом участков, при проезде которых двига­тели автомобилей выполняют бесполезную работу;

6. прохождение дороги через контрольные точки, имеющие высотные отметки - при­мыкания к существующим дорогам в начале и конце трассы, пересечения с доро­гами более высоких категорий и с железными дорогами, отметки проезжей части мостов, отметки земляного полотна над уровнем высоких вод в затопляемых мест­ностях.

Возможны два метода проложения проектной линии', обертывающая и секущая проектировки (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Проложение проектной линии: 1 - по обертывающей; 2- по секущей

 

При проектировании по обертывающей проектная линия по возможности параллельна поверхности земли, отступая от этого правила лишь на пересечениях пониженных мест ре­льефа и при близком расположении переломов продольного профиля поверхности земли. В условиях равнинного и слабохолмистого рельефов обертывающая проектировка позволяет получить хорошо осушаемое земляное полотно.

В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа при проектировании проект­ной линии как обертывающей продольный профиль дороги получается неспокойным (1 и на рис. 7.10). Движение автомобиля по дороге превращается в непрерывное преодоление подъемов с последующим спуском в долины и сопряжено с перерасходом топлива и сниже­нием скорости перевозок.

В этом случае при интенсивном движении и благоприятных грунтово-геологических условиях более рациональна проектная линия, нанесенная как секущая (2 и /₂ на рис. 7.10) со срезкой холмов выемками и использованием грунта из них для отсыпки насыпей в пони­женных местах. Положение проектной линии должно по возможности обеспечивать баланс земляных работ в смежных насыпях и выемках, т. е. использование продольного переме­щения грунта из выемок для отсыпки насыпей. Такое проложение проектной линии наиболее характерно для железных дорог и автомобильных дорог высоких категорий.

Обертывающая проектировка раньше обычно сочеталась с возведением насыпей из придорожных резервов, что позволяло уменьшить стоимость земляных работ из-за малой дальности перемещения грунта. В настоящее время при ограничении отвода пахотных зе­мель под дороги такой способ, как правило, невозможен, и земляное полотно возводят из грунта, перевозимого на большие расстояния из специально закладываемых на неудобных землях грунтовых карьеров.

7.5. Последовательность проектирования продольного профиля

В общем случае рекомендуется следующая последовательность проектирования продольного профиля.

1. Обозначаются контрольные высотные точки и устанавливаются необходимые возвы­шения низа дорожной одежды на разных участках в зависимости от грунтовых и гидрологи­ческих условий.

2. Предварительно намечается положение проектной линии. При проложении проектной линии по секущей следует стремиться к компенсации объемов смежных насыпей и выемок. Так как при равных значениях рабочих отметок поперечное сечение выемки получается большим, чем сечение насыпи, необходимо располагать проектную линию таким образом, чтобы площадь участков выемок на продольном профиле была на 25-30% меньше площади насыпей. Рабочие отметки не должны превышать более чем на 20-30 см минимальные от­метки, требуемые по местным грунтовым и гидрологическим условиям.

Намечая положение проектной линии, следует избегать частых ее переломов, соответ­ствующих микрорельефу местности и не следует искусственно вводить длинные участки с постоянным уклоном, для устройства которых потребовалось бы выполнение излишних земляных работ.

3. Для окончательного нанесения проектной линии в настоящее время наибольшее рас­пространение получил метод проектирования продольного профиля вертикальными кри­выми, сопрягающимися непосредственно друг с другом или при помощи прямых вставок ручным расчетом, или на ЭВМ - аналитический, или с помощью шаблонов - графоанали­тический. Реже используют метод нанесения проектной линии сопрягающимися прямыми участками проектной линии с последующим вписыванием в их переломы вертикальных кри­вых и вычислением поправок к рабочим отметкам, найденным по тангенсам - метод тан­генсов;

4. Второй этап проектирования заключается в точной взаимной увязке концов элемен­тов проектной линии - определении координат вершин всех вертикальных кривых, точек со­пряжения смежных криволинейных и прямолинейных участков, уклонов, прямых, сопрягаю­щих вертикальные кривые, и др. Расчеты ведут последовательно переходя от одного эле­мента к другому, используя вспомогательные таблицы.

В сложных условиях рельефа при чередующихся больших выемках и насыпях для нахождения лучшего положения проектной линии сравнивают несколько вариантов проект­ной линии из нескольких взаимно сопрягающихся элементов.

При проектировании без шаблонов прямыми участками, наметив начерно положение проектной линии, вычисляют проектные отметки на переломах продольного профиля и уточняют уклоны, изменяя рабочие отметки таким образом, чтобы уклон проектной линии выражался в целых тысячных. Увязав уклоны и отметки на переломах проектной линии, определяют промежуточные проектные и рабочие отметки и вписывают вертикальные кри­вые. Если получающиеся рабочие отметки неудачны и, например, в промежуточных точках не соблюдается необходимое возвышение низа дорожной одежды над уровнем источников увлажнения или дорога на значительной протяженности проходит в мелкой выемке, изме­няют продольный уклон и начальные рабочие отметки.

В процессе нанесения проектной линии приходится решать следующие частные за­дачи.

 

При проектировании малых и средних искусственных сооружений для обеспе­чения плавности проектной линии используют следующие приемы.

1. Расположение моста на продольном уклоне (рис. 7.12а). Если тип покрытия на мо­сту такой же, как и на подходах, то максимальный продольный уклон моста должен быть та­ким же, как и на подходах. При устройстве деревянных настилов продольный уклон проез­жей части моста не должен превышать 20%о при продольной укладке досок и 30%о - при по­перечной. Малые мосты, расположенные на участках с большими продольными уклонами, иногда смещают к одному из берегов долины, устраивая искусственное русло водотока. Участок с продольным уклоном, на котором расположен мост, должен быть продолжен на некоторое расстояние по обе стороны моста.

Рис. 7.12. Примеры нанесения проектной линии у малых мостов при различных типах проектной линии в продольном профиле

 

2. Расположение моста на вертикальной кривой, позволяющее устранить переломы проектной линии около моста, неизбежные при устройстве моста на горизонтальной пло­щадке (рис. 7.126).

3. Углубление русла под мостом. Необходимость в таком решении появляется при пе­ресечении слабо выраженных тальвегов в равнинной местности, в которых бытовая глубина протекания воды не превышает 20-30 см. Весь расход или большая его часть пропускается под мостом в канаве. Для углубления русла необходимо, чтобы уклон у лога давал возмож­ность придать канаве такой продольный уклон, при котором русло не заиливалось бы, а ка­наву можно было бы вывести на поверхность вблизи моста.

4. Снижение рабочей отметки искусственных сооружений. Это решение достигается увеличением отверстия моста, что обеспечивает уменьшение расчетной скорости и глубины протекания воды, а также высоты подпертого горизонта, или заменой одной трубы большого диаметра несколькими меньшими трубами, имеющими равную суммарную пропускную спо­собность.

При проектировании насыпей на переходах через узкие и глубокие овраги рабочая от­метка в месте устройства искусственного сооружения, определяемая по соображениям ра­венства объемов насыпей и выемок, обычно оказывается больше, чем минимальная высота насыпи, необходимая из условия пропуска высоких вод. Поскольку высокие мосты устраи­вают с конусами и длина их по настилу значительно возрастает с увеличением высоты, на переходах через узкие и глубокие овраги наиболее целесообразно укладывать трубы, если

отсутствует опасность их закупоривания селевыми выносами или предметами, приносимы­ми ливневым стоком. Примеры таких технических решений приведены на рис. 7.13. Рис. 7.13. Примеры нанесения проектной линии над трубами при различных типах проектной ли­нии в продольном профиле

 

На пересечениях через большие судоходные реки возвышение проезжей части моста над подходами неизбежно, так как иначе насыпи получились бы очень высокими. В этом случае проектная линия должна обеспечивать плавность въезда на мост. Для этого уклон подходов к мосту принимают не более 30%о, а между концом подъема и началом моста вво­дят горизонтальную площадку, достаточную для размещения тангенсов вертикальных кри­вых. На больших мостах с пойменными пролетами дополнительное возвышение, необходи­мое для судоходной части, может быть достигнуто устройством пойменных пролетов на продольном уклоне.

Положение проектной линии должно обеспечивать также непрерывность продольного отвода воды по боковым канавам и резервам. На всей протяженности каждого участка ка­навы - от водораздела до выхода к искусственному сооружению или до места сброса воды из канав - необходимо, чтобы уклон канавы был направлен в одну сторону. Он должен быть достаточен для свободного стока воды без застоев. Для этого дорожным канавам, зараста­ющим травой и работающим лишь периодически, следует придавать уклон не менее 5%о. Только в исключительных случаях, при особенно трудных для водоотвода равнинных усло­виях, допускается снижение продольного уклона до 3%о. Необходимо использовать каждую возможность отвода воды из канав в пониженные места в сторону от дороги, устраивая в соответствующих местах отводные русла с уклоном не менее 2%о.

На отдельных коротких горизонтальных площадках, главным образом на водоразде­лах, для отвода воды можно предусматривать углубленные боковые канавы, не параллель­ные бровке дороги и имеющие минимальный уклон, необходимый для стока воды. По мере удаления от водораздела глубина канав увеличивается. Поэтому следует избегать дополни­тельного углубления канав более чем на 0,6 м сверх их нормальной глубины, принятой по грунтовым и гидрологическим условиям, так как даже при заложении откосов 1:1,5 канава глубиной 1,0-1,2 м имеет ширину поверху 3,5-4,0 м.

При значительном поперечном уклоне местности во избежание переполнения верхо­вой придорожной канавы в пониженных местах продольного профиля периодически уста­навливают безрасчетные трубы для перепуска воды из верховой канавы в низовую. Жела­тельно, чтобы отвод воды от боковых канав в сторону или в искусственное сооружение осу­ществлялся не реже чем через 500 м.

---

Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 93; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!