2.3.5. Минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой

Минимальный радиус вогнутой кривой выполняется по двум критериям: обеспечением видимости поверхности дороги ночью при свете фар и ограничение перегрузки рессор.

Расчет минимального радиуса вогнутой кривой из условия обеспечения видимости выполняется по формуле

R(вогн)=Sn2/2·[Hф+ Sn·Sin(α/2)]

R(вогн)=82944/11,48=7242 (м),   где

Hф- возвышение центра фары над поверхностью дороги, принимаемое 0,7 м;

α- угол рассеивания света фар, принимаемый равным двум градусам

Определение минимального радиуса вогнутой вертикальной кривой из условия ограничения перегрузки рессор выполняется таким образом, чтобы перегрузка рессор составляла не более 5% от общей силы тяжести транспортного средства. Из равенства допустимой перегрузки рессор и велечины центробежной силы величина минимального радиуса вогнутой вертикальной кривой определяется так:

R(вогн)= 0,157·V2=1570(м).

Из полученных результатов расчетов в качестве расчетного минимального радиуса вертикальной вогнутой должна быть принята наибольшая, которая обеспечивает соблюдение обоих критериев, и в данном случае равна 7242м.

2.3.6. Минимальный радиус кривой в плане

Минимальный радиус кривой в плане определяется из условия восприятия центробежной силы при движении транспортного средства по закруглению, то есть обеспечить устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания, а также комфортные условия движения.

Расчетная формула:

R(min)= V2/[127·(m + iпоп)]

R(min)=10000/127·012=656,17≈656 м,  где

 m- коэффициент поперечной силы (рекомендуется принимать равным 0,1);

 iпоп- поперечный уклон проезжей части, который для асфальтобетонного покрытия принимается равным 0,02.

3. Проектирование плана трассы.

3.1. Описание предложенного варианта трассы

Трассирование выполняется на заданной топографической карте местности масштаба 1:10000 с сечением горизонталей через 2,5 м. Для определения координат вершин углов, начала трассы на километровой сетке назначены условные координаты.

Заданный участок трассы между точками А и Б автомобильной дороги Ильинка - Дружба расположен в холмистой местности. Основное направление трассы по воздушной линии – с юго-запад на северо-востока.

На первых 1540 метрах трасса имеет юго-западное направление. На этом участке на ПК 5, ПК 8, ПК 10 требуется устройство водопропускной трубы. На ПК 15+40 трасса поворачивает налево. Поворот трассы осуществляется по закруглению с радиусом кривой 3000 м.

После ПК 24+79,41 трасса поворачивает направо. На этом участке требуется устройство двух водопропускных труб на ПК 24 Поворот трассы осуществляется по закруглению с радиусом кривой 1200 м.

3.2. Вычисление направлений и углов поворота

По топографической карте путем непосредственных измерений определяем расстояние от начала трассы до ВУ1, от ВУ1 до ВУ2, от ВУ2 до КТ, далее определим дирекционные углы этих направлений => Составляем таблицу , зная дирекционные углы, вычисляем углы поворотов. 

Элементы 1 – го закругления:

Угол поворота U1= 28о; радиус круговой кривой R1 = 3000 м.

Тангенс закругления

 (м)

Кривая закругления:

 (м)

Домер закругления:

 (м)

Биссектриса закругления

 (м)

Элементы 2-го закругления:

Угол поворота U2=18о; радиус круговой кривой R2 =1200м.

м

Кривая закругления:

м

Домер закругления:

м

Биссектриса закругления:

 м.

Проверка 2.  Две сумы тангенсов за вычетом суммы должна быть равна сумме домеров:

2(747.98+190.06) – (1465.38+376.8) = 33.91

33.91 = 33.91  => проверка выполняется.

3.4 Вычисление положения вершин углов поворота

Пикетажное положение начала трассы принято

 LНТ = ПК 0 + 00

Пикетажное положение вершины 1-го угла поворота:

LВУ1 = LНТ  + S1 = 0 + 1540 = 1540(м)

 или ПК 15+40.

Пикетажное положение вершины 2-го поворота:

LВУ2 = L ВУ1 + S2 – Д1 = 1540 + 970 – 30.59 = 2479.41(м)

 или ПК 24 + 79.4.

Пикетажное положение конца трассы:

LKT = L ВУ2 +S3 – Д2  = 2479.41 + 780 – 3.32 = 3256.09(м)

или ПК 32 + 56.09.

Длина трассы:

LTР = LKT - LНТ = 3256.09 – 0,00 = 3256.09(м). LТР = ПК 32+56.09

Проверка 3. Сумма расстояний между вершинами углов поворота за вычетом суммы домеров должна быть равна длине трассы:

ΣЅ – ΣД =  LTР;

3290 – 33.91 = 3256.09

3256.09 = 3256.09 => проверка выполняется

3.5 Вычисления пикетажных положений и длин прямых вставок.

Пикетажное положение начала 1-го закругления:

LHK1 = LВУ1 – Т1 = 1540 – 747.98 = 792.02(м)

или ПК 7 + 92.02.

Пикетажное положение конца 1-го закругления:

LKK1 =  LHK1 + K1 = 742.02 + 1465.38 = 2257.40(м)

или ПК 22 + 57.40

Пикетажное положение начала 2-го закругления:

LHK2 = LВУ2 – Т2 = 2479.41 – 190.06 = 2289.35(м)

или ПК 22 + 89.35.

Пикетажное положение конца 2-го закругления:

LKK2 =  LHK2 + K2 =2289.35+ 376.8 = 2666.15(м)

Или ПК 26 + 66.15

Длина 1-ой прямой вставки:

Р1 =  LHK1 – LHT = 792.02 – 0,00 = 792.02 (м)

Длина 2-й прямой вставки:

P2 = LHK2 - LKK1 = 2289.35 – 2257.40 = 31.95(м)

Длина 3-й прямой вставки:

Р3 = LKT - LKK2 = 3256.09 – 2666.15 = 589.94(м)

Проверка 4. Сумма прямых и кривых должна быть равна длине трассы:

ΣР + ΣК = LT

1413.91 + 1842.18 = 3256.09

3256.09= 3256.09  => проверка выполняется.

3.6. Основные технические показатели трассы

Полученные в п.п. 3.2 -3.5 результаты расчета элементов плана трассы систематизированы в таблицу 4 – ведомости углов поворота, прямых и кривых.

Коэффициент развития трассы

Протяженность кривых в плане с радиусом менее 2000 м , для которых требуется устройство переходных кривых и виражей, составляет

Lпкв =К1 + К2 = 1465.38 + 376.8 = 1842.18(м).

Ведомость углов поворота, прямых и кривых

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ

4.1 Определение руководящих отметок

Наименьшее возвышение поверхности покрытия над уровнем земли для участков 2-го типа местности по условиям увлажнения во 2-й  дорожно-климатической зоне при типе грунтов в виде супеси легкой принято равным Н2= 0,9 м.

Наименьшее возвышение поверхности над уровнем грунтовых вод для участков дороги в 3-м типе местности   по условиям увлажнения составляет  1,1 м, то есть меньше уровня грунтовых вод, который по заданию равен 2,5 м. Поэтому возвышение поверхности покрытия для 3-го типа местности по условиям назначается Н3 = Н2 = 0,9 м.

Наименьшее возвышение поверхности покрытия в местах устройства водопропускных труб:

НТР = d +  + б = 1,5 + 0,16 + 0,60 = 2,26(м), где d – отверстие водопропускной трубы, которое конструктивно принято равным 1,5 м;

– толщина стенки водопропускной трубы, принятая равной 0,15 м;

б – минимальная толщина грунта и дорожной одежды для предохранения водопропускной трубы от воздействия нагрузок транспортных средств, которая назначается равной 0,8 м.

 Наименьшее возвышение поверхности покрытия из условия незаносимости дороги снегом:

Нсн = hсн + hz =0.30 + 0,6 = 0.9 м, где hсн - расчетный уровень снегового покрова, принятый для условий Хабаровского края равным 0.30м;

hz – возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, которое принято  для 3-ей категории автомобильной дороги равным 0,6 м.

 Так как наименьшее возвышение поверхности покрытия из условия снегонезаносимости  дороги больше этой же величины по условиям увлажнения земляного полотна, в качестве расчетного наименьшего возвышения поверхности покрытия для 2-го и 3-го типов местности по условиям увлажнения принимается руководящая отметка, равная 0.9 м.

4.2. Определение отметок поверхности земли по оси трассы

 Отметки поверхности земли по оси трассы определены для участка автомобильной дороги ПК 0…ПК 32 + 56.09. Отметки пикетов и плюсовых точек трассы относительно горизонталей определялись по формуле линейной интерполяции

Но = Нmin + dН* ;       где  Нmin – отметка нижней горизонтали, м; х – расстояние от нижней горизонтали до пикета( плюсовой точки);

L – расстояние между горизонталями по линии наибольшего ската; dН – высота горизонталей, которая для плана трассы равна 2,5 м.

Результаты измерений расстояний по плану трассы и вычисления отметок земли по оси приведены в таблице 5, в которой превышение точки относительно нижней горизонтали определяется так:

h = 2.5·x/L.

Таблица 5

4.3 Проектная линия продольного профиля

По данным табл. 5  построен продольный профиль поверхности земли по оси трассы, который приведен в приложении Б. В пониженных местах продольного профиля на ПК 5 +00, ПК8+00, ПК 10 + 00 и ПК 24 + 00 для обеспечения водоотвода конструктивно назначены круглые железобетонные водопропускные трубы диаметром 1,5 м.

По условиям увлажнения участок трассы отнесен к следующим типам водопропускных труб, где возможно временное подтопление насыпи, принят 2-ой тип местности по увлажнению (ПК 4+25ПК 6+10; ПК 7+50ПК 8+70; ПК 9+50ПК 11+58); на остальном протяжении трассы, где обеспечен поверхностный водоотвод, принят 1-й тип местности по увлажнению; в связи с относительно низким уровнем грунтовых вод 3-й тип местности по условиям увлажнения на участке трассы отсутствует.

Ломаная линия  продольного профиля на участке ПК 0 + 00 ПК 5 + 00 проложена в насыпи с отрицательным продольным уклоном -15‰ (спуск). На участке ПК 5 + 00 ПК 10 + 00 ломаная линия с незначительном уклоном -2‰ (спуск)  спуск в насыпи. После  ПК 10 + 00 ломаная линия опять проложена с отрицательным уклоном -2‰ (спуск) до ПК 13 + 00. С ПК 13+00 ломаная линия спускается в насыпи -9‰ (спуск) до ПК 20 + 00. С ПК 20 + 00 ломаная линия спускается в насыпи еще круче +21‰ до ПК 24 + 00. С ПК 24 + 00 ломанная линия поднимается в насыпи +16‰(подъём) до ПК 30 + 00. С ПК 30 + 00 ломаная линия опять спускается в насыпи с уклоном -13‰ до конечного пикета ПК 32 + 56.09.

Рабочие отметки у водопропускных труб выдержаны, так как они выдержаны больше руководящей отметки на трубах равной 2,26 м. На участках 2-го типа местности по увлажнению у водопропускных труб руководящая отметка из условия увлажнения выполняется автоматически (2.3 м меньше 2.26 м).

В перелом продольного профиля на ПК 5 + 00 с помощью шаблонов вписана вогнутая кривая радиуса 3000 м. На ПК 13+00 вписана выпуклая кривая R=15000м. На ПК 20+00 вписана выпуклая кривая радиусом 15000м. На ПК 24+00 вписана вогнутая кривая R=3000м. На ПК 30+00 вписана выпуклая кривая R=15000м.

4.4 Определение отметок по ломаной линии продольного профиля

На пикете 0 отметка по ломаной линии продольного профиля принята равной принята равной 154.72 м. Первый участок ломаной линии имеет отрицательный продольный уклон -15‰ (спуск)  и протяженность 500 м.

Вычисления отметок ломаной линии продольного профиля на 1-м участке:

Н (ПК 1) = Н (ПК 0) – i1· L = 154.72– 0.015· 100 = 151.72 м;

Н (ПК 2) = Н (ПК 1) - i1· L = 151.72– 0,015· 100 =148.72 м;

Н (ПК 3) = Н (ПК 2) - i1· L = 148.72 - 0,015· 100 = 145.72 м;

Н (ПК 4) = Н (ПК 1) - i1· L = 145.72– 0,015· 100 =142.72 м;

Н (ПК 5) = Н (ПК 2) - i1· L = 142.72 - 0,015· 100 = 139.72 м;

Проверка:

Н (ПК 5) = Н (ПК 0) - i1· L = 154.72– 0,015 · 500 = 139.72 м.

Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 2-м участке, который имеет   продольный уклон -2‰ и протяженность 800 м:

Н (ПК6) = Н (ПК5) – i2·L = 139.72 - 0,002· 100 = 139.32 м;

Н (ПК7) = Н (ПК6) - i2·L = 139.32 - 0,002· 100 = 138.92 м;

Н (ПК8) = Н (ПК7) - i2·L = 138.92 - 0,002· 100 = 138.52 м;

Н (ПК9) = Н (ПК8) - i2·L = 138.52 - 0,002· 100 = 138.12 м;

Н (ПК10) = Н (ПК9) - i2·L = 138.12 - 0,002· 100 = 137.72м;

Проверка:

Н (ПК10) = Н(ПК5) - i2·L = 139.72 - 0,002 · 500 = 137.72м,

Вычисление отметок ломаной линии продольного  профиля на 3-м участке, который имеет продольный уклон  -2‰ (спуск) и протяженность 300 м.:

Н (ПК11) = Н (ПК10) - i3·L = 137.72- 0,002·100 = 137.52 м;

Н (ПК12) =  Н (ПК11) -  i3·L = 137.52 - 0,002·100 = 136.25 м;

Н (ПК 13) = Н (ПК12) - i3·L = 136.25 - 0,002·100 = 137.12 м.

Проверка:

Н (ПК13) = Н(ПК10) - i3·L = 137.72 - 0,002 300 = 137.12м,

Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 4-м участке, который имеет продольный уклон -9‰ (спуск) и протяженность 700 м.:

Н (ПК14) = Н(ПК13) – i4·L = 137.12– 0,009·100 =136.22 м;

Н (ПК15) = Н (ПК14) - i4·L = 136.22 - 0,009·100 = 135.32 м;

Н (ПК16) = Н (ПК15) - i4·L = 135.32 - 0,009·100 = 134.42 м;

Н (ПК17) = Н (ПК16) - i4·L = 134.42 - 0,009·100 = 133.52 м;

Н (ПК18) = Н (ПК17) - i4·L = 133.52 - 0,009·100 = 132.62 м;

Н (ПК19) = Н (ПК18) - i4·L = 132.62 - 0,009·100 = 131.72 м;

Н (ПК20) = Н (ПК19) - i4·L = 131.72 - 0,009·100 = 130.82 м;

Проверка:

Н (ПК20) = Н (ПК13) - i4·L = 137.12- 0,009·700 = 130.82 м;

Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 5-ом участке, который имеет продольный уклон -21‰ (спуск) и протяженность 400 м:

Н (ПК21) = Н (ПК20) – i5·L = 130.82 - 0,021·100 = 128.72 м;

Н (ПК22) = Н (ПК21) - i5·L = 128.72 - 0,021·100 = 126.62 м.

Н (ПК23) = Н (ПК22) - i5·L = 126.62 - 0.021·100 = 124.52 м;

Н (ПК24) = Н (ПК23) - i5·L = 124.52 - 0.021·100 = 122.42 м;

Проверка:

Н (ПК24) = Н (ПК20) - i5·L = 130.82 - 0.021·400 = 122.42 м;

Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 6-ом участке, который имеет продольный уклон +16‰ (подъём) и протяженность 600 м:

Н (ПК 25) = Н (ПК24) + i6·L = 122.42 + 0.016·100 = 124.02 м;

Н (ПК26) = Н (ПК25) + i6·L = 124.02 + 0.016·100 = 125.62 м;

Н (ПК27) = Н (ПК26) + i6·L = 125.62 + 0.016·100 =  127.22 м;

Н (ПК28) + Н (ПК27) + i6·L = 127.22 + 0.016·100 =  128.82 м;

Н (ПК29) = Н (ПК28) + i6·L =  128.82 + 0.016·100 = 130.42 м;

Н (ПК30) = Н (ПК29) + i6·L =  130.42 + 0.016·100 = 132.02 м.

Проверка:

Н(ПК30) = Н (ПК24) + i6·L = 122.42 + 0.016·600 = 132.02 м.

Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 7-ом участке, который имеет продольный уклон -13‰ (подъем) и протяженность 256.09 м:

Н (ПК31) = Н (ПК30) - i7·L = 132.02 - 0,013 ·100 = 130.92 м;

Н (ПК32) = Н (ПК31) - i7·L = 130.92 - 0,013 ·100 = 129.82 м;

Н (ПК32 + 56,09) = Н (ПК32) - i7·L =  129.82 - 0,013· 56.09 = 128.72 м.

Проверка:

Н (ПК32+ 56,09) = Н (ПК30) -  i7·L = 132.02 - 0,013·256.09 =128.72 м.

4.5. Расчёт вертикальной кривой на ПК 20+00.

Пикетажное положение вершины вертикального угла:

L(BBУ) = 500 м.

Радиус вогнутой вертикальной кривой:

R = 3000 м.

Продольный уклон в начале кривой i1 = - 15‰ = -0,015.

Продольный уклон в конце кривой i2 = -2‰ = -0.002.

Отметки по ломаной линии продольного профиля:

- вершина вертикального угла Н(ВВУ) = Н(ПК5) = 139.72м;

- пикет 4 Н (ПК4) = 142.72 м;

- пикет 6 Н (ПК6) = 139.32 м.

Расчет элементов вертикальной кривой

Кривая вертикальной кривой:

К = R · |i1 – i2 | =3000·|-0.015-0.002) = 39 м

Тангенс вертикальной кривой:

Т = К/2 =39/2= 19.5 м.

Биссектриса вертикальной кривой:

Б = Т2/ 2R = 380.25/6000 = 0.063м.

Определение пикетажных положений

Пикетажной положение начала вертикальной кривой:

Lнвк = Lвву – Т  =500 – 19.5 =480.5 м

или ПК 4 + 80.5

Пикетажное положение конца вертикальной кривой:

Lквк = Lвву + Т = 500 + 19.5 = 519.5

или ПК 5 + 19.5

Определение отметок на вертикальной кривой

- Отметка начала вертикальной кривой:

Hнвк = H5(вву) + i1·Т = 139.72– 0,015·19.5 = 140.01 м.

- Отметка конца вертикальной кривой:

Hквк = H5(вву)  + i2·Т = 139.72– 0,002·19.5 = 139.68м.

4.6 Определение положения точек с нулевыми отметками

Для установки границ выемки  на ПК19….ПК21 и ПК29….ПК31 определены пикетажные положения точек пересечения проектной линии с поверхностью земли (точки с нулевыми отметками):

Х1= 2782.5 – 2800 = 17.5

Х2= 3217.5 – 3200 = 17.5

 Нк = (ПК30) = 132.02 – 1.5769 = 130.44

Н28 = 128.82 - 17.52/30000 = 128.81

Н29=130.42 – 117.52 /30000 = 129.96

Н31 = 130.92 - 117.52 /30000 = 130.46

Н32 = 129.82 - 17.52/30000 = 129.81

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА.

5.1. Типы поперечных профилей земляного полотна

Анализ грунтового профиля (прилож. Б) показывает, что его верхняя часть сложена суглинками, поэтому возведения земляного полотна в насыпях в качестве грунта принят суглинок. Участок трассы проходит в нестесненных условиях по неплодородным землям, поэтому возможно возведение насыпей из грунта боковых резервов. Рекомендации типовых проектных решений земляного полотна, учтены при назначении следующих типов поперечных профилей земляного полотна:

·                    При высоте насыпи до 3-х метров применяется тип 1 с коэффициентом заложения внутреннего откоса 1:3 и внешнего откоса канавы 1:1.5;

·                   При высоте насыпи до 6-ти метров  применяется тип 3 с коэффициентом заложения внутреннего откоса 1:1,5 на участках у водопропускных труб;

·                   На участке выемки глубиной до 3-х метров.

5.2. Расчет поперечного профиля земляного полотна на ПК 2 + 00.

5.2.1. Исходные данные для проектирования

Для расчета геометрических параметров поперечного профиля земляного полотна на ПК2+00

 Приняты следующие исходные данные:

·                   Тип поперечного профиля земляного полотна – 1;

·                   Грунт земляного полотна – Суглинок;

·                   Коэффициент заложения внешнего откоса – 1:1.5;

·                   Коэффициент заложения внешнего откоса канавы – 1:3;

·                   Проектная отметка по оси дороги – Н = 151.72 м;

·                   Отметка поверхности земли по оси трассы – Нпз = 148.75 м;

·                   Рабочая отметка – 2.97;

·                   Ширина проезжей части – В = 6 м;

·                   Ширина укрепленной полосы обочины – 0,5 м;

·                   Поперечный уклон поверхности земляного полотна – iзп = 30‰

·                   толщина растительного слоя – Hрс = 0,15 м.

Возведение насыпи производится из привозного грунта. Предусматривается рекультивация дна канавы, внутренних и внешних откосов слоем растительного грунта, поэтому граница полосы постоянного отвода земли принямо на расстоянии 1,0 м от низа внешней канавы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        

 В результате выполнения курсовой работы по проектированию участка автомобильной дороги Ильинка - Дружба 3-й категории дороги в Хабаровском районе разработаны основные проектные документы: план трассы, продольный профиль и поперечный профиль земляного полотна, которые характеризуются следующими техническими показателями:

1.                 Протяженность трассы – 3256.09 м.

1.                 Запроектировано 2 кривые в плане с радиусами 3000 и 1200 м.

2.                 На участке трассы требуется устройство пяти водопропускных труб.

3.                 Продольный профиль запроектирован в насыпях.

4.                 Выемок нет.

5.                 Максимальный продольный уклон - 21‰.

6.                 Минимальные радиусы вертикальных кривых: вогнутых – 3000 м.

7.                 В пределах участка трассы запроектированы по типовым проектным решениям 1-й, 2-й и 3-й типы поперечных профилей.

8.                 Детально запроектирован поперечный профиль земляного полотна на ПК 2 +00, для которого рассчитаны геометрические параметры, определены площади поперечного сечения, и рассчитаны ширины постоянного и временного отводов земли.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.                 Методическое указание: проектирование основных элементов автомобильных дорог под ред. Глибовицкий Ю.С. Хабаровск издательство ХГТУ, 2003 г.

Страницы: 1, 2