Расчет и построение вертикальных кривых

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 7

Точки, в которых проектная линия изменяет уклон, называются переломами проектной линии. Переломы проектной линии бывают выпуклые и вогнутые, выпуклый перелом располагается выше линии соединяющей концы сопрягаемых в этом переломе отрезков проектной линии, а вогнутый ниже названной линии. Если сопрягаемые отрезки имеют соответственно уклоны и , то в точке перелома происходит изменение продольного уклона дороги на величину при условии, что уклоны направлены в одну сторону и на величину при условии, что уклоны направлены в разные стороны. Переломы проектной линии (места изменения продольного уклона дороги) негативно отражаются на условиях движения и могут приводить к аварийным ситуациям, выпуклые переломы ограничивают видимость поверхности дороги. Величина допустимой наибольшей разности сопрягаемых уклонов (‰) при выпуклом переломе определяется по формуле

, (6.10)

где – высота глаз водителя над поверхностью дороги (м), принимается: для легковых автомобилей 1, 2 м; для грузовых автомобилей и автобусов – 1, 8 м;

– расчетное расстояние видимости поверхности дороги, м.

СНиП 2.05.07-91* рекомендует переломы проектной линии продольного профиля лесовозных дорог сопрягать вертикальными кривыми с целью обеспечения удобства и безопасности движения при разности уклонов (‰) сопрягаемых элементов проектной линии: 15 и более – на межплощадочных дорогах

I-в категории; 20 и более – на межплощадочных дорогах II-в, III-в и IV-в категорий; 30 и более – на дорогах IV-в категории (служебных и патрульных дорогах и лесовозных ветках).

Смежные кривые в продольном профиле допускается проектировать примыкающими одна к другой без прямых вставок.

Вертикальная кривая или кривая в продольном профиле представляет собой дугу квадратной параболы, которая в декартовой системе координат XY задается функцией вида (см. рис. 6.2)

, (6.11)

где – координаты точки параболы, м;

– радиус параболы в ее вершине – радиус вертикальной кривой, м.

1 – вогнутая кривая; 2 – выпуклая кривая

Рис. 6.2 Вертикальные кривые в декартовой системе координат

Производная от функции (6.11) – тангенс угла наклона касательной в любой точке параболы или продольный уклон пути (доли единицы) в любой точке вертикальной кривой

. (6.12)

В формулах (6.11) и (6.12) и последующих знак «+» для вогнутых кривых, а знак «–» – для выпуклых.

Из формулы (6.12) видно, что в пределах вертикальной кривой происходит плавное изменение продольного уклона от до по линейному закону.

Вертикальные кривые бывают двух видов: выпуклые (см. рис. 6.3а), которые устраиваются в выпуклых переломах проектной линии и вогнутые (см. рис. 6.3б), устраиваемые в вогнутых переломах проектной линии.

Вертикальные кривые можно разбивать разными способами: тангенсов, аналитическим, шаблонов. При способе тангенсов положение начала (НВК) и конца (КВК) вертикальной кривой определяется путем откладывания тангенсов от точки перелома проектной линии (см. рис. 6.3). При замене перелома проектной линии вертикальной кривой проектная отметка точки перелома проектной линии увеличивается в случае вогнутых кривых на величину биссектрисы , а в случае выпуклых кривых уменьшается на ту же величину. Параметры вертикальной кривой: длина , тангенс и биссектриса определяются по формулам:

; ; . (6.13)

Пикетажные положения НВК и КВК определяются по формулам:

НВК=ВУ– ; КВК=НВК+ =ВУ+ , (6.14)

где ВУ – пикетажное положение точки перелома проектной линии.

При вписывании вертикальных кривых длины элементов проектной линии уменьшаются на величину тангенса. Если элемент с начальной длиной располагается между вертикальными кривыми с тангенсами и , то после разбивки вертикальных кривых этот элемент будет иметь длину . Вертикальные кривые вычерчиваются при помощи лекал, а в графе «Уклон и вертикальная кривая» пояснительной сетки профиля показываются условными знаками. Условные обозначения для оформления продольных профилей автомобильных дорог представлены на рис. 6.4. Продольный профиль участка дороги с вписанными вертикальными кривыми показан на рис. 6.5 (параметры вертикальных кривых представлены в табл. 6.2).

Точки проектной линии, которые попадают на вертикальную кривую, будут иметь другие проектные отметки, так как в случае вогнутой кривой проектные отметки точек попадающих на кривую увеличиваются, а в случае выпуклой кривой – уменьшаются. Проектная отметка любой точки, лежащей на вертикальной кривой и удаленной от НВК на расстояние (м), может быть определена по формуле

, (6.15)

где – проектные отметки соответственно НВК и КВК, м;

– кривизна вертикальной кривой, м^–1.

а – выпуклая кривая; б – вогнутая кривая

Рис. 6.3 Вертикальные кривые

Рис. 6.4 Условные обозначения для продольных профилей

автомобильных дорог

На рис. 6.4 представлены следующие обозначения: 1 – репер № 7, отметка 537, 211, расположен в 30 м вправо от ПК 17+65; 2 – автомобильные съезды и переезды: а – съезд по типовому проекту II-а влево в 98 м от предыдущего пикета; б – переезд по типовому проекту I-а в 60 м от пикета; 3 – железнодорожные переезды: а – неохраняемый переезд на расстоянии 27 м от пикета; б – охраняемый переезд на расстоянии 83 м от пикета; цифры над флажками указывают категорию переезда; 4 – водоотвод: а – направление нагорной канавы и ее протяжение; б – сброс воды влево; с – сброс воды вправо; 5 – вертикальные кривые: а – выпуклая вертикальная кривая с восходящей и нисходящей ветвями; б – выпуклая кривая с нисходящей ветвью; в – вогнутая вертикальная кривая с нисходящей и восходящей ветвями, середина кривой расположена на пикете; г – вогнутая кривая с восходящей ветвью; д – переход в точке +10 м выпуклой кривой радиуса 6000 м в вогнутую кривую радиуса 3000 м на уклоне 30 ‰; середина кривой расположена в 25 м от пикета; 6 – пикетаж: а – промежуточная точка на ПК 6+65; б – рубленый пикет длиной 90 м с промежуточными точками на ПК 6+30 и ПК 6+50; 7 – километровые знаки: а – километровый знак проектируемой дороги; б – километровый знак на существующей дороге, подвергаемой реконструкции; 8 – кривые в плане: а – кривая № 5 с радиусом 500 м при угле поворота 26°24′; поперечный уклон виража 40 ‰, длина переходной кривой – 40 м, начало и конец кривой расположены соответственно на плюсовых точках +13 и +10 м; б – кривая при угле поворота влево менее 5°; 9 – местоположение искусственных сооружений: а – проектируемый железобетонный мост длиной 16 м; б – существующий железобетонный мост длиной 20 м; 10 – мосты: а – деревянный мост или путепровод; б – капитальный мост или путепровод с балочным пролетным строением; в – мост с фермой с ездой понизу; г – путепровод над проектируемой дорогой; д – путепровод под проектируемой дорогой; 11 – трубы и другие искусственные сооружения: а – овоидальная труба капитального типа; б – круглая труба капитального типа; в – прямоугольная труба капитального типа; г – деревянная прямоугольная труба; д – фильтрующая насыпь; е – лоток; 12 – подпорные стены: а – верховая подпорная стена; б – низовая подпорная стена; в – верховая одевающая стена; г – низовая одевающая стена; 13 – шурфы и буровые скважины: а – шурф № 57 глубиной 1, 85 м в суглинистом грунте, грунтовые воды по наблюдениям 21 мая 1977 г. на глубине 1, 10 м (ширина колонки на профиле 6 мм); б – шурф в пылеватом суглинке, углубленный буровой скважиной до 4, 00 м; граница оглеения на глубине 0, 60 м; в – скважина глубиной 8, 10 м (ширина колонки на профиле 2 мм); г – то же, скважина при обозначении консистенции грунтов; 14 – обозначение консистенции связных грунтов и влажности несвязных грунтов в буровых скважинах на инженерно-геологических паспортах мостовых переходов: а – слабовлажные песчаные грунты и твердые связные грунты; б – слабовлажные песчаные грунты и тугопластичные связные грунты; в – очень влажные песчаные грунты и мягкопластичные связные грунты; г – водонасыщенные песчаные грунты и текучие связные грунты.

. (6.16)

Проектные отметки НВК и КВК могут быть определены в зависимости от проектных отметок ближайших точек и уклонов проектной линии в окрестностях этих точек по формуле (6.8).

Введенный в формуле (6.15) параметр – кривизна позволяет количественно идентифицировать качественное состояние элемента проектной линии. Если , то вертикальная кривая вогнутая, а если , то вертикальная кривая выпуклая. Для прямой вставки проектной линии , а следовательно формула (6.15) будет иметь вид . Длина прямой вставки проектной линии обозначена буквой , а поэтому параметр надо заменить на , а отношение – уклон прямой вставки (доли единицы), то есть . С учетом изложенного формула (6.15) преобразуется в выражение (6.8), а следовательно зависимость (6.8) является частным случаем формулы (6.15) при .

Порядок выполнения работы и исходные данные

1. Обосновать величину рекомендуемой рабочей отметки, при этом учесть, что на участках с высоким стоянием грунтовых вод и длительным стоянием поверхностных вод (речные поймы, болота) тип местности по характеру увлажнения – 3, на всех остальных участках – 2 (местность, покрытая лесом), если грунты по трассе представлены песками (мелким, средней крупности и крупным), крупнообломочными грунтами, супесью легкой крупной, то следует принять тип местности по характеру увлажнения –1. При первом типе местности рекомендуемую рабочую отметку насыпи целесообразно принять 1 м без обоснования по снегонезаносимости. Рабочие отметки контрольных точек принять: НТ (ПК 0) – 1 м; при пересечении реки не менее 6 м для дорог III-в категории и не менее 8 м для дорог II-в категории; при пересечении ручья не менее 4, 5 м для дорог III-в категории и не менее 5 м для дорог II-в категории.

2. По значениям радиусов вертикальных кривых, принятым в лабораторной работе № 1 вычислить шаг проектирования.

3. Построить проектную линию в виде ломаной, состоящей из отрезков длиной не менее принятого шага проектирования и с уклонами, которые не превышают величины наибольшего продольного уклона в порожняковом направлении и безопасного спуска на подъемах по направлению от ПК 0 до ПК 60; величины наибольшего продольного уклона в грузовом направлении и безопасного спуска на спусках по направлению от ПК 0 до ПК 60 (грузовое направление – ПК 60 – ПК 0, порожняковое – ПК 0 – ПК 60). Участок проектной линии от НТ (ПК 0) запроектировать с уклоном не более 15 ‰.

4. При построении проектной линии заполнить графы пояснительной сетки «Уклон и вертикальная кривая», «Отметка бровки земляного полотна».

5. Установить переломы проектной линии, в которых требуется устройство вертикальных кривых. Обосновать радиусы вертикальных кривых для конкретных переломов, принятые значения радиусов должны быть не менее обоснованных в лабораторной работе № 1. Прямые вставки в продольном профиле принять не менее 50 м, если это расстояние нельзя выдержать, то вертикальные кривые следует сопрягать без устройства прямой вставки между ними.

6. Вписать вертикальные кривые в переломы проектной линии. Показать вертикальные кривые в графе «Уклон и вертикальная кривая». Откорректировать длины прямых вставок проектной линии и графу «Уклон и вертикальная кривая». Положение НВК и КВК указывается в графе «Расстояние» как плюсовых точек. В графе «Отметка земли» указывают отметки земли НВК и КВК в скобках, которые устанавливают интерполяцией от отметок рядом расположенных пикетов. Составить табл. 6.2 для запроектированного профиля.

7. Откорректировать проектные и рабочие отметки в пределах вертикальных кривых.

8. Оформить продольный профиль участка дороги (см. рис. 6.2).

9. Оформить отчет. В выводах дать характеристику запроектированного продольного профиля участка дороги.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 5 67