ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Пензенский государственный университет
архитектуры и строительства»
(ПГУАС)
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Методические указания
для выполнения курсового проекта
Под общей редакцией доктора технических наук,
профессора Ю.П. Скачкова
Пенза 2014
УДК 625.72(075.8)
ББК 39.311я73
О75
Методические указания подготовлены в рамках проекта
«ПГУАС – региональный центр повышения качества подготовки
высококвалифицированных кадров для строительной отрасли»
(конкурс Министерства образования и науки Российской Федерации –
«Кадры для регионов»)
Рекомендовано Редсоветом университета
Рецензент – кандидат технических наук, доцент кафедры «Эксплуатация автомобильного
транспорта» А.В. Лахно (ПГУАС)
О75
Основы проектирования автомобильных дорог: методические
указания для выполнения курсового проекта / А.В. Корнюхин; под
общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.П. Скачкова. – Пенза: ПГУАС,
2014. – 49 с.
Приведены примеры расчета элементов дорог, а также содержащиеся справочные и
нормативные материалы позволяющие студенту самостоятельно заниматься курсовым
проектированием.
Направлены на умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и
моделирования, теоретического и экспериментального исследования; овладение способностью работать с информацией в глобальных компьютерных сетях; на изучение
нормативной базы в области инженерных изысканий, принципов проектирования зданий, сооружений, инженерных систем и оборудования, планировки и застройки населенных пунктов;
Методические указания подготовлены на кафедре «Геотехника и дорожное строительство» и базовой кафедре ПГУАС при ООО «Новотех» и предназначены для студентов, обучающихся по направлению 08.03.01 «Строительство».
© Пензенский государственный университет
архитектуры и строительства, 2014
© Корнюхин А.В., 2014
2
ПРЕДИСЛОВИЕ
Методические указания разработаны в соответствии с требованиями
Государственного образовательного стандарта по направлению строительство. Дисциплина «Основы проектирования автомобильных дорог» относится к блоку профильных дисциплин и изучается студентами в 5 семестре. Общий объем нагрузки, с учетом самостоятельной работы студента, по
этой дисциплине составляет 108 часов.
Методические указания содержат основную фундаментальную информацию необходимую студенту при выполнении курсовых проектов и изучения курса дисциплины «Основы проектирования автомобильных дорог».
Авторы выражают свою благодарность и признательность рецензенту
за ценные советы и рекомендации.
3
ВВЕДЕНИЕ
Современная автомобильная дорога по праву называется сложным инженерным сооружением, требующим больших материальных и трудовых
затрат на свое строительство и содержание. Как сооружение, свое зарождение автомобильная дорога начинает на стадии изысканий и проектирования, и уже с этого момента закладываются все критерии, обеспечивающие безопасность, комфортабельность, требуемый скоростной режим,
прочностные и эксплуатационные качества дороги.
Проектирование всегда требует творческого подхода, умения находить
технически обоснованные и экономически целесообразные инженерные
решения, соблюдая при этом все требования нормативной технической документации.
В методических указаниях последовательно рассматриваются все этапы проектирования автомобильной дороги:
- проектирование плана трассы с разбивкой горизонтальных кривых;
- проектирование продольного профиля дороги;
- проектирование поперечных профилей земляного полотна;
- подсчет объемов земляных работ.
В начале каждого раздела подробно описывается теоретическая часть с
обоснованием используемых формул и указанием ссылок на информационные источники. Затем приводится пример расчета для конкретно выбранного объекта. Таким образом, студент сможет более доступно усвоить
новый материал и произвести необходимые расчеты в ходе выполнения
курсового проекта, обращаясь при этом к справочной и нормативной литературе, типовым проектам и альбомам. Основные требования и последовательность выполнения курсового проекта попунктно содержатся в задании,
которое получает каждый студент в начале учебного семестра, прил. 1.
4
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ
1.1. Выбор направления трассы
При выборе направления трассы в зависимости от рельефа местности,
ситуации, категории дороги, почвенно-грунтовых и гидрологических условий на карте намечается не менее 2-х вариантов целесообразного проложения трассы между начальным и конечным пунктами проектируемой дороги. Трассирование начинается с анализа воздушной линии и выбора контрольных точек, через которые должна пройти или обойти трасса.
Контрольные точки намечаются с учетом того, что трасса дороги не
должна проходить через населенные пункты, озера, болота, сады, питомники, заповедники, ценные сельскохозяйственные угодья и пр. Места пересечений больших рек, оврагов выбирают на прямолинейных узких участках и пересекают их под углом, близким к 90.
Трасса, по возможности, не должна проходить по местности с уклонами, предельно допускаемыми по данным 5, табл.10, что позволяет при
строительстве дороги обойтись без устройства высоких насыпей и глубоких выемок. На отдельных участках с крутым рельефом, где естественные
уклоны местности превышают предельно допустимые величины, трассирование ведут напряженным ходом.
Автомобильная дорога должна органически вписываться в ландшафт.
Длины прямых и кривых должны изменяться закономерно и плавно. Следует избегать резких переходов от кривых большого радиуса в плане к
кривым малого радиуса. Радиусы сопрягающихся или расположенных неподалеку друг от друга кривых не должны отличаться более чем в 1,3-2
раза. Не следует допускать между кривыми, направленными в одну сторону, прямых вставок короче 200 м, а между обратными кривыми – короче
300–450 м.
Целесообразно вместо устройства коротких прямых вставок увеличивать радиусы кривых, добившись их непосредственного сопряжения друг с
другом. Недопустимо устройство кривых малых радиусов на затяжных
спусках и в конце их, а также перед выездом на мост. В соответствии с
требованием СНиП 5 малые и средние мосты через водотоки, а также
трубы допускается располагать при любых сочетаниях элементов плана и
профиля. Не следует ради удобства пересечения небольших оврагов, ложбин и небольших рек на прямых участках дополнительно искривлять и удлинять трассу. Автомобильные дороги I-III категории следует, как правило, прокладывать в обход населенных пунктов с устройством подъезда к
ним.
5
1.2. Элементы плана трассы
К элементам плана трассы относят прямые, круговые и переходные
кривые. Прямые участки трассы характеризуются направлением (румбом)
и длиной, рис. 1.1. В местах изменения направления трассы вписывают
круговые кривые, параметры которых определяют в зависимости от угла
поворота и ситуации.
Радиус круговой кривой R назначают по возможности более 2000–3000
м, учитывая требования удобства движения и возможность перевода дороги в дальнейшем в более высокую категорию. В исключительных случаях
в сложных условиях местности разрешается уменьшить радиусы до предельно допускаемых значений.
Рис. 1.1. Элементы плана и круговых кривых трассы
Элементы круговых кривых: тангенс Т, длину кривой К, биссектрису Б, домер Д находят по таблицам 6 или вычисляют по формулам:
T  R  tg
K

2
;
πR
;
180
(1.1)
(1.2)
Б  R   sec  2   1 ;
(1.3)
Д  2Т  К ,
(1.4)
где α – угол поворота трассы, град.
6
При проектировании поворотов с круговыми кривыми радиусом меньше 2000 м, с обеих сторон этой кривой устраивают переходные кривые
(см. рис.1.3). Они позволяют осуществить более плавный поворот колес
автомобиля, уменьшить нарастание центробежной силы с исключением
бокового толчка при въезде на круговую кривую, добиться плавного изменения радиуса кривизны от бесконечности на прямой до радиуса данной
круговой кривой пропорционально длине переходной кривой. Расчет элементов переходной кривой и ее разбивка могут выполняться с использованием таблиц 6.
1.3. Проектирование переходных кривых
Для обеспечения плавного въезда на круговые кривые малого радиуса
их сопрягают с прямыми участками трассы посредством переходных кривых.
Разбивку переходных кривых можно осуществлять по клотоидной кривой, кубической параболе и лемнискате Бернулли. Действующие технические нормы рекомендуют как лучший тип переходной кривой клотоидную
кривую.
Клотоида как математическая кривая (рис. 1.2) представляет собой
спираль, радиус кривизны которой непрерывно изменяется от = в начальной точке до =0 в конечной. В качестве переходной кривой применяется лишь начальный участок клотоиды от = (точка отхода от начальной
прямой, которую обычно называют главной касательной) до =R на расстоянии L от начала клотоиды.
Рис. 1.2. Клотоидная кривая
7
Клотоиду можно выразить уравнением
 = С/R,
(1.5)
где  - радиус кривизны;
С - постоянная клотоиды;
R - радиус кривизны конца клотоиды (он же радиус круговой кривой);
C=RL=A2,
(1.6)
где L - длина клотоиды (длина отрезка клотоиды от ее начала до данной
точки на ней, где радиус кривизны R = );
А - параметр клотоиды.
Параметр – А характеризует степень изменения кривизны клотоиды.
Существуют две схемы сопряжения горизонтальных кривых в зависимости, от условий рельефа и ситуации на местности:
- закругление состоит из круговой кривой и двух клотоид (симметричных и несимметричных);
-закругление состоит из двух клотоид одинаковой или разной длины
(симметричные или несимметричные биклотоиды), без круговой кривой.
Преимущества второй схемы очевидны, так как клотоидная трасса
обеспечивает большую плавность и возможность вписывания в рельеф.
Такое проектирование, как правило, применяется на дорогах высоких категорий.
Разбивка закруглений в виде круговой кривой с симметричными переходными кривыми является наиболее распространенным способом проектирования дорожных закруглений (рис. 1.3). Проектирование переходной
кривой по клотоиде возможно при выполнении условия   2 , где  угол поворота трассы;  - угол между касательной переходной кривой и
осью абсцисс (центральный угол круговой кривой, оставшийся после разбивки клотоид), определяется по формуле   L 2 R .
Если  < 2, то рекомендуется увеличивать радиус круговой кривой.
Величина сдвижки (смещения) круговой кривой в ее внутреннюю сторону после разбивки переходной кривой определяют по формуле
p  у0  R(1  cosβ) ,
(1.7)
где у0 - конечная ордината переходной кривой.
Если сдвижка р < 0,01R, то смещением круговой кривой можно пренебречь.
Для определения координат в прямоугольной системе можно пользоваться двумя первыми членами следующих выражений
8

S5
S9
xS

2
4
40 A 7 3456 A 11  ,
3
S
S
S

у


2
6
6 A 336 A 42240 A10 
(1.8)
где S - текущая (переменная) длина переходной кривой.
В конце переходной кривой, т.е. в точке сопряжения ее с круговой кривой радиус кривизны клотоиды -  равен радиусу круговой кривой R и
длина дуги клотоиды Smax равна длине клотоиды L. Тогда координаты конца клотоиды определяют по формуле

L3
L5


2
4

40 R
3456 R
.
2
4
6
L
L
L

ук 


3
5
6 R 336 R
42240 R 
xк  L 
(1.9)
Координаты клотоиды любой произвольной точки можно вычислить
по формуле (1.8) или по таблицам для клотоидного проектирования закруглений [6].
Рис.1.3. Круговая кривая с симметричными переходными кривыми:
 - угол поворота трассы;  - угол клотоиды;  - угол круговой кривой; R - радиус круговой кривой; р - сдвижка круговой кривой; Т - тангенс; Т0 - тангенс круговой кривой при радиусе (R+р); t - расстояние от начала переходной кривой до
начала круговой кривой; Бо - биссектриса круговой кривой при угле поворота 
и радиусе R1=R +р; L - длина переходной кривой; Lo - длина круговой кривой
при радиусе R и угле поворота  =  - 2
9
Основные геометрические элементы горизонтальных закруглений с
переходными клотоидными кривыми определяются по формулам
1) радиус
R0 = R + р;
(1.10)
T = T0 + t,
(1.11)
2) тангенс
где Т0 - тангенс круговой кривой при радиусе R0, м;
t - расстояние от начала переходной кривой до начала круговой кривой, м.
Значения Т0 и t вычисляются по формулам:
Т 0  R0  tg

,
2
(1.12)
t  x0  R  sin 
(1.13)
или определяются по таблицам [6] для разбивки круговых кривых при
R0 = R + р. По этим же таблицам находятся величины t и р.
3) биссектриса
Б = Б0 + р,
(1.14)
где Б0 – биссектриса круговой кривой при угле поворота  и радиусе R0;
4) длина всей кривой Кз
Кз=2L+L0,
(1.15)
где L – длина переходной кривой, м;
L0 – длина круговой кривой при радиусе R0 и угле поворота
 =  - 2, м, определяется про формуле
L0 
R0   
(1.16)
180
По рекомендациям СНиП 2.05.02-85 [5] длина переходной кривой
принимается в зависимости от радиуса круговой кривой.
Радиус
круговой
кривой, м
Длина
переходной
кривой, м
30 50
60 80 100 150 200 250 300 400 500
6001000
1000-2000
30 35
40 45 50 60 70 80 90 100 110
120
100
После определения всех элементов круговых и переходных кривых
заполняется ведомость углов поворота, прямых и кривых.
Пикетажное положение главных точек закругления определяют согласно формул:
Пикет начала закругления ПК НЗ = ПК ВУ-Т;
(1.17)
10
Пикет начала круговой кривой ПК НКК = ПК НЗ + L;
(1.18)
Пикет конца закругления ПК КЗ= ПК НЗ + К;
(1.19)
Пикет конца круговой кривой ПК ККК = ПК КЗ-L.
(1.20)
Проверка выполненных расчетов проводится по формулам:
 l   К  ПККТ ;
(1.21)
 L   Д  ПККТ ;
(1.22)

лев
   пр  Азн  Азк ,
(1.23)
l L -
сумма длин прямых вставок, м;
сумма длин всех прямых участков трассы между вершинами
углов, м;
 К - сумма длин кривых участков трассы;
 Д - сумма домеров, м;
  лев - сумма левых углов поворота;
  пр - сумма правых углов поворота;
где
Азн - азимут начального направления трассы;
Азк - азимут конечного направления трассы.
1.4. Пример расчета горизонтальных кривых
Исходные данные:
Требуется вписать горизонтальные кривые с расчетом всех элементов
кривых согласно рис. 1.4.
В первую вершину, с углом поворота 260, вписывается круговая кривая
радиусом R=2000 м, во вторую вершину, с углом поворота 600, вписывается кривая радиусом R=800 м с симметричными переходными клотоидными
кривыми.
Геометрические элементы первой круговой кривой определяются по
формулам (1.1–1.3).
Тангенс - T1  2000  tg13  461,74м ;
3,14  2000  26
кривая - K1 
 907,11м;
180


биссектриса - Б1  2000   sec  26 / 2   1  2000   1
 1  52,61 м ;
 сos 26

2 

домер - Д1  2  461,74  907,11  16,37м .
11
Рис.1.4 Схема трассы
Для второй кривой:
Тангенс - T2  800  tg30  461,88м ;
3,14  800  60
кривая - K 2 
 837,33м;
180


биссектриса - Б2  800   sec  60 / 2   1  800   1
 1  123,76м ;
 сos 60

2 

домер - Д 2  2  461,88  837,33  86,43м .
Поскольку вторая горизонтальная кривая проектируется с переходными кривыми, необходимо определить элемент клотоиды. Длина переходной кривой принимается равной 120 м, согласно табл. 11 [5].
Центральный угол кривой, оставшийся после разбивки клотоид, определяется по формуле   L 2 R  120 / 2  800  0,075  4,5 . Так как
 2  60  2β  9,0 , то переходные кривые можно предусматривать.
Параметр клотоиды находится по формуле (1.6):
A  120  800  309,84
12
Конечные ординаты переходной кривой определяются по формуле (1.9)

1203
1205
xк  120 

 119,93 м 
2
4

40  800 3456  800

1202
1204
1206
ук 


 2,99 м 
3
5

6  800 336  800 42240  800
Сдвижка круговой кривой определяется по формуле (1.7):
p  2,99  800(1  cos 4,5 )  0,52 м
Сдвижка круговой кривой равная – 0,52  0,01 800=8 м, следовательно,
смещением круговой кривой можно пренебречь.
Далее определяются элементы переходной кривой по формулам
(1.10 – 1.16).
Радиус переходной кривой R0 = R =800 м.
Тангенс переходной кривой t  119,93  800  sin 4,5  57,16 м .
Тангенс закругления T  461,88  57,16  519,04 м
Биссектрису Б2 = Б0 =123,76 м.
Центральный угол поворота  = 60 – 9=510.
 3,14  800  51  711,73 м .
Длину круговой части закругления L0 
180
Длину всего закругления Кз=2 120+711,73=951,73 м.
Пикетажное положение главных точек закруглений определяются
согласно формул (1.17 – 1.20)
Пикет начала круговой кривой №1 - ПК НК1 = ПК ВУ1-Т1=ПК12+00461,74=ПК7+38,26 м.
где ПК ВУ1 – пикетное положение вершины угла №1, равное расстоянию L1.
Пикет
конца
круговой
кривой
№1
ПК
КК1=ПК+
НК1+К1=ПК7+38,26+907,11 =ПК16+45,37 м;
Пикет вершины угла №2 ПК ВУ2=ПК ВУ1+L2-Д1=ПК12+00+156016,37=ПК27+43,63 м.
Пикет начала закругления кривой №2 ПК НЗ2 = ПК ВУ2T =ПК27+43,63-519,04=ПК 22+24,59 м;
Пикет начала круговой кривой №2 ПК НКК2 = ПК НЗ2 +
L=ПК22+24,59+120=ПК23+44,59 м;
Пикет конца закругления кривой №2 ПК КЗ2= ПК НЗ2 +
Кз=ПК22+24,59+951,73=ПК31+76,32 м;
Пикет конца круговой кривой №2 ПК ККК2 = ПК КЗ2-L=ПК31+76,32120=ПК30+56,32 м;
Пикет конца трассы ПК КТ=ПК ВУ2+L3-Д2= ПК27+43,63+87086,43=ПК35+27,2 м.
После определения всех элементов горизонтальных кривых заполняется ведомость углов поворота, прямых и кривых (табл. 1.1).
13
Т а б л и ц а 1.1
Ведомость углов поворота, прямых и кривых
Положение
вершины
Точка
угла
км ПК
+
НТ
ВУ1
1 0
2 12
00
00
ВУ2
3 27 43,63
КТ
4 35 27,2
Величина
угла
поворота
Элементы кривой, м
Положение переходных кривых
Радиус,
переходначало
конец
круговая Биссекм
тангенс тангенс
ные
кривая триса
кривые
влево вправо
ПК + ПК +
26
--
2000
461,74 461,74
--
--
--
60
800
519,04 919,04 120 120
лев
ПК
7 38,26 16 45,37 --
начало
+
ПК
+
--
--
--
907,11
52,61
711,73
123,76 22 24,59 23 44,59 30 56,32 31 76,32
Проверка выполненных расчетов проводится по формулам (1.21 – 1.23):
 l   К  ПККТ =738,26+579,22+350,96+907,11+951,73=3527,2 м;
 L   Д  ПККТ =1200+1560+870-86,43-16,37=3527,2 м;

конец
   пр  Азн  Азк  60  26  51  85  34  34 .
14
РасстояДлина
ние
между прямой,
м
вершинами, м
1200
1560
1560
870
738,26
579,22
579,22
350,96
1.5. Сравнение вариантов трассы
по эксплуатационно-транспортным показателям
При проектировании плана трассы намечаются несколько вариантов ее
проложения. На основе детального сравнения выбирается лучший вариант.
Главными критериями отбора лучшего варианта являются эксплуатационно-транспортные показатели (табл. 1.2).
Коэффициент удлинения трассы
K = L/L0,
(1.24)
где L - длина трассы по варианту, м;
L0 - длина трассы по воздушной линии, м.
Количество углов поворота на 1 км находят по формуле
N = n/L
(1.25)
где n - количество углов поворота по всему варианту трассы;
L - длина варианта трассы, км.
Среднее значение угла поворота определяют по формуле
n
 ср   i n ,
(1.26)
i 1
где  - з значение угла поворота, град.;
п - количество углов поворота по варианту трассы.
Средний радиус кривой в плане находят по формуле
n
Rср   Ri n ,
(1.27)
i 1
где Ri - значение i-го радиуса по варианту, м;
п - количество углов поворота с вписанными радиусами.
Средний параметр клотоиды в плане
n
Aср   Ai n ,
(1.28)
i 1
где А - значение i-го параметра клотоиды по варианту;
п - количество углов поворота с клотоидными переходными кривыми. По результатам сравнения, лучшим по эксплуатационнотранспортным показателям считается вариант, имеющий больше
преимуществ.
15
Т а б л и ц а 1.2
Результаты сравнения вариантов трассы по
эксплуатационно-транспортным показателям
Показатели
1
1. Длина трассы, м
2. Коэффициент удлинения трассы
3. Количество углов поворота
4. Количество углов поворота на
1 км трассы
5. Сумма углов поворота, град.
6. Среднее значение угла поворота ,
град
7. Наименьший радиус кривой в
плане, м
8. Наименьший параметр клатоиды
9. Среднее значение кривой в плане,
м
10. Среднее значение параметра
клотоиды
11. Протяженность участков с максимальным уклоном, м
12. Количество искусственных сооружений:
- труб
- мостов
13. Количество пересечений в одном
уровне
14. Длина участков проходящих через лес, болота, м
Значение показателей
по вариантам
первому
второму
2
3
Преимущества и недостатки вариантов
первого
второго
4
5
1.6. Пересечения с автомобильными и железными дорогами
Пересечения автомобильных дорог между собой и с железными дорогами устраиваются в одном или разных уровнях.
В одном уровне разрешается устраивать пересечение дорог II категории с дорогами IV и V категорий, а также дорог III, IV, V категорий
между собой, если перспективная суточная интенсивность движения на
пересечении не превышает 4000 авт./сут. При этом угол пересечения дорог
желательно делать близким к 90 и не менее 60-75. Пересечения следует
располагать в местах с хорошо обеспеченной видимостью, на прямых, желательно пониженных местах продольного профиля.
16
Пересечения автомобильных дорог с автомобильными дорогами разных уровней, т.е. с устройством путепроводов, выполняются, как правило,
в следующих случаях:
- при пересечении автомобильных дорог I категории с дорогами всех
категорий;
- при пересечении автомобильных дорог II категории с дорогами II и III
категорий;
- при пересечении автомобильных дорог III категории между собой,
когда перспективная среднесуточная интенсивность движения на пересечении (в сумме для обеих дорог) составляет более 4000 авт./сут.
Продольные уклоны дорог на подходах к пересечениям на протяжении
расчетных расстояний видимости не должны превышать 40‰.
Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами следует
проектировать вне пределов станции и путей маневрового движения, преимущественно на прямых участках пересекающихся дорог. Острый угол
между пересекающимися дорогами в одном уровне должен быть не менее
60.
Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами в разных
уровнях, как правило, принимаются в следующих случаях:
- при пересечении автомобильных дорог I-III категории с железными
дорогами;
- при пересечении железных дорог с автомобильными дорогами IV-V
категории, если пересекаются три и более главных железнодорожных пути
или пересечение располагается на участке железных дорог со скоростным
(более 120 км/ч) движением;
- при пересечении автомобильных дорог III-IV категории с железными
дорогами, проложенными в выемках, а также в случаях, когда не обеспечены нормы видимости на пересечении.
1.7. Разбивка пикетажа
После того, как на карте нанесены варианты трассы, определены направления прямолинейных участков, величины углов поворота и параметры закруглений, производят разбивку трассы на пикеты. Для этого с начальной точки (ПК0+00) с помощью масштабной линейки производят разбивку пикетажа графически в масштабе карты до вершины угла поворота
№I и определяют его пикетажное положение. Пикетажное положение начала и конца кривой находят по выражениям:
ПКНК  ПКВУ  Т;
(1.29)
ПККК  ПКНК  К.
(1.30)
17
Далее, вписав принятым радиусом кривую, разбивку трассы на пикеты
по самой кривой осуществляют по хордам, используя для этого также
масштабную линейку. Контролем правильности разбивки должно служить
пикетажное положение конца кривой, полученное расчетом. После окончания разбивки трассы составляют ведомость прямых и кривых.
1.8. Оформление плана трассы
План трассы оформляют на карте в горизонталях. Все варианты трассы
разбивают на пикеты черточками через 100 м с нумерацией только каждого пятого пикета. Километры отмечают условными обозначениями. Вся
разметка ведется справа по ходу трассы. Цифры подписывают параллельно
линиям сетки карты.
Пикетажное положение начала и конца кривых обозначают тонкой линией, направленной внутрь кривой, над линией указывают пикетажное положение начала и конца закругления. Вершины углов поворота выносят
тонкой пунктирной линией с указанием номера угла поворота. Чертой над
прямолинейными участками обозначают направление трассы. Над чертой
вписывают направление в румбах, а под ним – длину прямого участка. Варианты трассы обводят тушью, а принятый вариант и надписи, его сопровождающие, оформляют красным цветом. Основные правила выполнения
чертежей автомобильных дорог приведены в [10].
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ
2.1. Содержание продольного профиля
Продольным профилем автомобильной дороги называют развернутую
в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость,
изображенную в уменьшенном масштаб.
Продольный профиль автомобильной дороги является одним из основных проектных документов, по которым осуществляется строительство автомобильной дороги. Его принято изображать в виде специального чертежа, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 21.1701-97 [10]. Чертеж продольного профиля обязательно содержит следующие обязательные данные
о местности и проектных решениях:
- изображение черного профиля по оси дороги, представляемого двойной линией со смещением одной от другой на вертикальном разрезе на 2
см;
18
- грунтово-геологический разрез по оси дороги, располагаемый на профиле ниже линии поверхности земли;
изображение проектной линии продольного профиля по оси земляного
полотна;
- проектные данные о системе поверхностного водоотвода, искусственных сооружениях (дорожных трубах, мостах, путепроводах), съездах и
переездах реперах, наземных и подземных инженерных сетях и рабочих
отметках земляного полотна;
- специальную таблицу (сетку), содержащую 14 граф (тип местности
по увлажнению; тип поперечного профиля земляного полотна; укрепление
кюветов; уклоны и длина кюветов; проектные отметки кюветов; уклоны и
вертикальные кривые проектной линии; проектные отметки по оси земляного полотна; отметки земли по оси дороги; расстояния; пикеты, километры, горизонтальные кривые и их элементы) [10].
2.2. Определение отметок поверхности земли
Нанесение черного профиля (отметок земли) может производиться как
по отметкам горизонталей, так и по отметкам отдельных пикетов и плюсовых точек. В практике дорожного проектирования второй случай более
распространен.
Отметки пикетов определяются методом интерполяции и методом экстраполяции. Метод интерполяции применяется в том случае, когда пикет
или плюсовая точка расположены между двумя соседними горизонталями.
Искомая отметка определяется из подобия треугольников, полученных
вертикальным сечением перпендикулярно горизонталям (рис. 2.1). Составляется пропорция
h/L=x/a,
(2.1)
из которой определяется превышение пикета относительно нижней горизонтали
x=a h/L.
(2,2)
Искомая отметка пикета определяется как сумма превышения - х и отметки нижней горизонтали (точка Б).
Метод экстраполяции используется, когда пикет находится внутри
замкнутой горизонтали (рис. 2.2).
Определение необходимой отметки пикета также основано на подобии
прямоугольных треугольников. Составляется пропорция
h/L = x/b,
(2.3)
х= b h/L
(2.4)
и определяется
19
Искомая отметка пикета (точка С) определяется как сумма превышения - х и отметки верхней горизонтали (точка Б).
Рис.2.1. Схема определения отметки пикета методом интерполяции
Рис.2.2. Схема определения отметки пикета методом экстраполяции
Кроме отметок пикетов, определяются отметки промежуточных плюсовых точек: отметки дна русла реки, лога, оврага, границы изменения уклона склонов, в частности, отметки обрывов (верхние и нижние), отметки
водоразделов, вершин гор и холмов, пересечений с существующими железными и автомобильными дорогами, границ лесных массивов, озер, оврагов, рек и др.
2.3. Способы нанесения проектной линии
На продольный профиль проектная линия наносятся по обертывающей
или по секущей (рис. 2.3). Во всех случаях проектирования нужно добиваться, чтобы дорога вписывалась в местность, и по возможности избегать
устройства высоких насыпей и глубоких выемок, особенно для дорог низших технических категорий (IV и V категории).
Проектирование по обертывающей заключается в том, что проектная
линия следует основным изгибам поверхности земли, с соблюдением ре20
комендуемых рабочих отметок и уклонов, но не выше максимально допустимых для дороги данной категории. Такое земляное полотно будет устойчиво под действием местных природных факторов и потребует минимальных земляных работ.
Рис. 2.3. Схема нанесения проектной линии на продольный профиль:
1 - по секущей; 2 - по обертывающей
При проектировании по обертывающей отклонение проектной линии
от рекомендуемой рабочей отметки допускают:
1) в местах пересечения с железной дорогой в одном уровне, где по
требованиям СНиП 2.05.02-85*, проектная линия должна пройти горизонтально на уровне головки рельса;
2) в местах пересечения с автомобильной дорогой высшей категории в
одном уровне. Проектная линия пересекающей дороги должна быть проведена с продольным уклоном, равным поперечному уклону проезжей части
пересекаемой дороги;
3) на участках местности, изрезанной оврагами, ложбинами, небольшими возвышенностями;
4) на подходах к искусственным сооружениям (мостам, трубам);
5) при пересечении заболоченных участков, где для предохранения
земляного полотна от грунтовых и поверхностных вод проектируют более
высокие насыпи.
Наиболее целесообразно метод проектирования проектной линии по
обертывающей применять в условиях равнинного и слабохолмистого рельефа местности. По возможности следует избегать в продольном профиле
частых переломов проектной линии, т.е. не проектировать пилообразный
профиль. Наилучшим является продольный профиль с пологими, достаточно длинными уклонами. Расстояние между переломами проектной линии продольного профиля называют шагом проектирования.
В пересеченной местности плавность проектной линии обеспечивают
выбором такого шага проектирования, который позволяет разместить тангенс; чередующихся вертикальных кривых с радиусами не менее мини21
мальных, установленных требованиями СНиП 2.05.02-85*, [5] для категории проектируемой дороги.
В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа, проектная лини наносится по секущей с примерным балансом грунта для смежных участков насыпей и выемок, а также с учетом наиболее эффективного производств строительных работ.
В процессе нанесения проектной линии по секущей решаются следующие частные задачи:
- определение места выхода на поверхность проектной линии, имеющей] заданный продольный уклон;
- нахождение пикетного положения точек нулевых отметок (места перехода проектной линии из выемки в насыпь или наоборот).
2.4. Расчет контрольных и руководящих рабочих отметок
Нанесение проектной линии начинают с назначения контрольных, или
опорных высотных точек, и установления необходимых возвышений земляного полотна в зависимости от грунтово-гидрологических условий местности и условий снегонезаносимости дороги в зимнее время. Такие возвышения принято называть руководящими рабочими отметками.
Контрольные точки фиксируют высотное положение бровки земляного
полотна. К таким точкам относят рабочие отметки начального и конечного
пикетов трассы, минимальные отметки, как проезжей части мостов, так и
поверхности проезжей части над водопропускными трубами, отметки головок рельсов или проезжей частей при пересечении существующих железных и автомобильных дорог.
Часть контрольных точек строго фиксирована по высоте (например,
пересечения в одном уровне с железными и автомобильными дорогами),
т.е. в этом случае проектная линия должна обязательно проходить через
эти контрольные точки. Положение контрольных точек определяется также величиной их минимального возвышения над уровнем земли (отметки
земляного полотна над трубами, отметки проезжей части мостов). В этом
случае проектная линия может проходить и через контрольную точку, и
выше нее (по условиям удобства и безопасности движения по дороге). Ниже контрольной точки проектировать проектную линию не допускается.
Наименьшая высота насыпи у водопропускных труб определяется в зависимости от типа трубы. Для безнапорных труб, которые затоплены водой лишь частично, она определяется по выражению
H=d+2 + h,
(2.5)
где d - высота или диаметр трубы в свету;
 - толщина стенки трубы, принимается в зависимости от типа трубы(в пределах 0,16...0,25 м),
22
h - толщина засыпки над трубой (принимается равной толщине дорожной одежды, но не менее 0,5 м).
Для напорных и полунапорных труб, когда труба заполнена водой во
входном сечении наименьшая высота насыпи находится по формуле
H=h1 + h2,
(2.6)
где h1 - подпертый уровень воды перед трубой,
h2 - запас над подпертым уровнем воды, принимаемый не менее 1 м.
Минимальная отметка проезжей части мостов при свободном протекании воды определяется из выражения
Нmin= РГВ + hб + hр + hдо,
(2.7)
где РГВ - расчетный горизонт воды;
hб - безопасное возвышение низа пролетного строения над ледоходом и корчеходом, принимается равным 0,75...1 м;
hp - рабочая высота пролетного строения;
hдо - толщина дорожной одежды.
Для мостовых переходов через судоходные реки высота подмостового
габарита назначается в зависимости от класса внутреннего водного пути:
через реки I, II, III классов - соответственно 13, 14,5 и 16 м от расчетного
судоходного уровня воды (РСУ); IV-V классов - 11,5 м от РСУ; VI класса 9 м от РСУ [3].
Руководящая рабочая отметка представляет собой рекомендуемую рабочую отметку насыпи, которой следует придерживаться при проектировании продольного профиля автомобильной дороги. В зависимости от
грунтово-гидрологических условий обеспечения устойчивости и прочности верхней части земляного полотна и дорожной одежды возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, а также над
поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком
или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных
вод должно соответствовать данным табл. 2.1.
Рекомендуемая рабочая отметка hу земляного полотна определяется:
а) для участков с наличием грунтовых вод (3-й тип местности по условиям увлажнения) по формуле
hу = h + 0,5 В iпоп-hг
(2.8)
где h - наименьшее возвышение покрытия (по табл. 2.1);
В – ширина проезжей части, м;
iпоп - поперечный уклон проезжей части в тысячных;
hг - глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли, м;
б) для участков с необеспеченным поверхностным стоком при глубоком залегании грунтовых вод (1-й и 2-й типы местности по условиям увлажнения по формуле
23
hу = h + 0,5 В iпоп.
(2.9)
Необходимое возвышение насыпей на участках дорог, проходящих по
открытой местности, по условию снегонезаносимости зимой во время метелей следует определить расчетом по формуле
hc = hн + hсп
(2.10)
где hc - высота незаносимой насыпи;
hн - расчетная высота снежного покрова с вероятностью превышения
5% (при отсутствии указанных данных их допускается определять по метеорологическим справочникам);
hсп - возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового
покрова, необходимое для ее незаносимости, принимается в зависимости от категории дороги [5]: 1,2 м - для дорог 1 категории; 0,7 м - для дорог II категории; 0,6 м - III категории; 0,5 м IV и 0,4 м - V категории.
Т а б л и ц а 2.1
Наименьшее возвышение поверхности дорожного покрытия
в зависимости от дорожно-климатических зон, м
Значение наименьшее возвышения, м
II
III
IV
V
Песок мелкий, супесь легкая крупная, супесь
1,1
0,9
0,75
0,5
легкая
0,9
0,7
0,55
0,3
1,2
1,1
0,8
1,5
Песок пылеватый, супесь пылеватая
1,2
1,0
0,8
0,5
1,8
1,5
1,1
2,2
Суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины
1,6
1,4
1,1
0,8
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий
2,4
2,1
1,8
1,2
пылеватый, суглинок тяжелый пылеватый
1,8
1,5
1,3
0,8
Грунт рабочего слоя
2.5. Правила проектирования проектной линии
Проектирование продольного профиля заключается в нанесении проектной линии и вычислении проектных и рабочих отметок.
При проектировании продольного профиля следует обеспечить:
- устойчивость земляного полотна и дорожной одежды в течение круглого года при любых изменениях температуры и других погодных условий;
- наименьшую строительную стоимость дороги;
- удобство и безопасность движения автомобилей с наименьшей стоимостью перевозок.
Отметки проектной линии при проектировании и реконструкции автомобильных дорог общего пользования и городских дорог относятся к оси
проезжей части.
24
Для обеспечения плавности движения и видимости в продольном профиле на переломах проектной линии необходимо предусматривать вертикальный кривые. Согласно СНиП 2.05.02-85* переломы в продольном
профиле при алгебраической разности уклонов 5 ‰ и более на дорогах I и
II категории, 10 ‰ и. более на дорогах III категории и 20 ‰ и более на дорогах IV и V категории следует сопрягать вертикальными кривыми. Уклоны на подъемах считаются ее знаком «плюс», на спусках - со знаком «минус».
С целью повышения плавности движения радиусы вертикальных кривых нужно принимать возможно большими. Минимальные размеры радиусов вертикальных выпуклых и вогнутых кривых для разных категорий дорог приведены в [5]. При малой разности сопрягаемых уклонов значения
радиусов вертикальных кривых нужно увеличивать с таким расчетом, чтобы длины вертикальных кривых были не менее 20 м, а величины биссектрис - не менее 5 см.
В соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85* при проектировании
продольного профиля следует стремиться к тому, чтобы кривые в плане и
продольном профиле совмещались. При этом кривые в плане должны быть
на 100-150 м длиннее кривых в продольном профиле, а смещение вершин
кривых должно быть не более 1/4 длины меньшей из них. Следует избегать
сопряжения концов кривых в продольном профиле. Расстояние между ними должно быть не менее 150 м.
Если кривая в плане расположена в конце спуска длиной свыше 500 м
и с уклоном более 30 0/00, радиус ее должен быть увеличен не менее чем в
1,5 раза по сравнению с величинами, приведенными в табл. 10 [5], с совмещением горизонтальной кривой в плане и вогнутой вертикальной кривой в продольном профиле в конце спуска.
При пересечении автомобильной дороги с железнодорожным полотном
в одном уровне устраиваются переезды. Автомобильная дорога на протяжении 2 м от крайнего рельса должна иметь горизонтальную площадку
или уклон, обусловленный превышением одного рельса над другим, когда
пересечение располагается в месте закругления железной дороги. На протяжении 50 м подходы к автомобильной дороги к пересечению следует
проектировать с уклоном не более 30 ‰.
2.6. Методы нанесения проектной линии
При нанесении проектной линии применяют три метода:
1) метод тангенсов, при котором проектная линия наносится сопрягающимися прямыми участками с последующим вписыванием в их перелом вертикальных кривых;
25
2) метод Н.М. Антонова, заключающийся в проектировании сопрягающихся прямых вертикальными кривыми, наносимыми с помощью прозрачных шаблонов разных радиусов.
3) метод вписывания вертикальных кривых в прямолинейные отрезки
аналитическим способом. В этом случаи не требуются специальные прозрачные шаблоны, а достаточно только таблиц Н.М. Антонова [8].
Проф. В.Ф. Бабков рекомендует применять метод Антонова при проектировании дорог в условиях пересеченного холмистого рельефа, метод
тангенсов - в условиях равнинного, или, наоборот, горного рельефа.
Метод тангенсов заключается в построении по черновому варианту
ломаной проектной линии, состоящей из отрезков прямых, в местах перелома которых вписываются вертикальные кривые, если алгебраическая
разность уклонов превышает выше оговоренные значения. Пример определения алгебраической разности уклонов представлен на рис. 2.4.
i = -i1 - i2
i = i1 – (-i2)= i1 +i2
i = -i1 – (-i2)= -i1 + i2
 i = i1 - i 2
Рис. 2.4.Пример определения алгебраической разности уклонов
На первом этапе проектирования красной линии, вычисляются проектные отметки на переломах продольного профиля и уточняются величины
уклонов, изменяя рабочие отметки таким образом, чтобы уклон проектной
линии на каждом участке выражался в целых тысячных.
На втором этапе определяются промежуточные проектные и рабочие
отметки. Затем производится вписывание и разбивка вертикальных кривых. Вычисление элементов кривых и введение поправок к прежним рабочим отметкам производится с использованием таблиц 6 или по следующим выражениям:
К  R  (i1  i2 );
(2.11)
T  К 2;
(2.12)
Б  T 2 2 R;
(2.13)
26
h  x 2 2 R,
(2.14)
где К –
R–
Т–
i1, i2 –
Б–
∆h –
длина кривой, м;
радиус кривой, м;
длина тангенса кривой, м;
смежные уклоны, в долях единицы;
биссектриса, м;
поправка к рабочим отметкам, расположенным в пределах вертикальной кривой, м;
х – расстояние от начала или конца кривой до места вычисляемой
отметки, м рис 2.5. В формуле (2.11) принимается алгебраическая разность уклонов, т.е. с учетом знаков.
Т
i1
h Б
Т
x
i2
Рис. 2.5. Элементы вертикальной кривой
После чернового наброска выполняется тщательное проектирование
намеченных прямых участков (спусков и подъемов проектной линии) с
вычислением проектных отметок на ее переломах и проверкой правильности вычисления проектной линии по переломным (связующим) точкам по
формуле
 hпод   hсп  Н н  Н к ,
где
h
h
сп Нн Нк под
(2.15)
сумма подъемов;
сумма спусков;
отметка проектной линии начала трассы;
отметка проектной линии конца трассы.
При проектировании проектной линии вертикальными кривыми (методом Н.М. Антонова) на точно вычерченный профиль местности (черный
профиль) накладываются прозрачные шаблоны вертикальных кривых разных радиусов, выполненные в масштабах продольного профиля (Мгор =
1:5000, Мверт= 1:500) - в равнинной и пересеченной местности или Мгор =
1:2000 и Мверт = 1:200 – в горной местности.
По периметру шаблона нанесены штрихи с указанием уклонов (в тысячных) в местах касания прямых. На шаблонах имеются горизонтальные
и вертикальные прямые для правильного их ориентирования при работе на
27
миллиметровой бумаге. Участки проектной линии в виде прямых удобно
намечать с помощью треугольника уклонов, лучи которого имеют уклоны
от 10 до 100 ‰.
Использование шаблонов значительно облегчает проектирование продольной линии, дает наглядную картину от вписывания кривых разными
радиусами в каждом конкретном случае.
Вертикальные кривые имеют восходящие и нисходящие ветви. По восходящей ветви все касательные имеют положительный уклон, по нисходящей ветви - отрицательный. В точке вертикальной кривой, где восходящая ветвь переходит в нисходящую (на выпуклых кривых) или наоборот
(на вогнутых), касательная горизонтальна и уклон ее равен нулю.
После вписывания вертикальных кривых определяется высотное положение точек. Для упрощения этой задачи существуют специальные таблицы [8].
Нанесение прямолинейных участков и вписывание вертикальных кривых по шаблонам составляет первый этап нанесения проектной линии. На
этом же этапе определяется пикетажное положение и проектные отметки
связующих точек. Связующими точками считаются места, где меняются
геометрические элементы проектной линии: уклоны кривых, радиусы вертикальных кривых, нулевые точки, переходы нулевых точек в вогнутые
или выпуклые кривые.
Далее определяются проектные высотные отметки пикетов всех промежуточных точек, расположенных в пределах вертикальной кривой. Для
вычисления проектных отметок в пределах вертикальных кривых используют таблицами Н.М. Антонова [8].
2.8. Определение нулевых точек
При переходе проектной линии из выемки в насыпь (или наоборот) необходимо знать пикетажное значение точки перехода (нулевой точки). В
случае постоянного продольного уклона проектной линии (на прямом участке) рас стояние до нулевой точки от ближайшего пикета находится из
подобия треугольников по формуле
х лев 
hлев  L
hлев  h пр
,
(2.16)
где hлев и hпр - рабочие отметки земляного полотна предыдущего и последующего пикетов;
L - расстояние между рабочими отметками, м.
Если нулевая отметка находится на вертикальной кривой, ее местоположение может быть получено путем совместного решения уравнения вертикальной кривой и уравнения прямого участка поверхности земли. Искомая зависимость имеет вид
28
l  R  i0  R 2  i02  2  R  a ,
(2.17)
где i0 - уклон поверхности земли;
R - радиус вертикальной кривой, м;
а - отрезок вертикали, проходящей через вершину вертикальной
кривой, м.
Следует иметь в виду, что в этом случае расстояние откладывается не
от предыдущего пикета вперед, а от вершины вертикальной кривой назад.
2.9. Требования к оформлению продольного профиля
Продольный профиль вычерчивается на миллиметровой бумаге шириной 29 см в рамке высотой 28 см в масштабах: горизонтальный 1:5000, т. е.
в 1 см -50 м; вертикальный 1:500 (в 1 см – 5 м); грунтовый разрез 1:100 (в 1
см - 1 м). В зависимости от степени пересеченности местности продольный
профиль можно составлять и в других масштабах. Так, горизонтальный
масштаб для продольного профиля в горной местности принимают 1:2000,
вертикальный 1:200. Во всех случаях отношение масштабов горизонтального к вертикальному принимают 1:10, [10].
Продольный профиль автомобильной дороги выполняется с учетом
данных в таблице - сетке помещаемой под продольным профилем и выполняемой по форме 6 [10], где показывают:
в графе «Тип местности по увлажнению» - номер типа местности по
признакам увлажнения верхнего слоя земли;
в графе «Тип поперечного профиля» - номер типа поперечного профиля конструкции земляного полотна;
в графе «Уклон, 0/00, вертикальная кривая, м» - элементы проектной
линии: вертикальные кривые, прямые, привязки к пикетам в местах переломов проектной линии и нулевых точек вертикальных кривых, числовые
значения радиусов и уклонов, касательных в точках сопряжения элементов
проектной линии; длина прямых и кривых;
- в графе «Пикеты, элементы плана, километры» - прямые и горизонтальные кривые по оси дороги, числовые значения радиусов и виражей,
развернутый план дороги.
29
Форма 6
Выше проектной линии также показываются:
- реперы;
- наземные и подземные инженерные коммуникации;
- наименование проектируемых искусственных сооружений;
- переезды через железнодорожные пути;
- нагорные и водоотводные канавы, сбросы воды.
При вычерчивании продольного профиля применяют условные обозначения согласно ГОСТ Р 21.1227-97 СПДС.
Продольный профиль должен быть вычерчен на миллиметровой бумаге в два цвета (черный и красный). Красным цветом оформляются все проектные решения: рабочие отметки, проектную линию, вертикальные кривые и их элементы, проектируемые искусственные сооружения, развернутый план трассы, проектные уклоны, проектные отметки, длины прямых и
кривых, километровые знаки, обозначения начала кривой и конец кривой,
тип поперечных профилей земляного полотна. Все остальные данные: ли-
30
нию сетки, линию поверхности земли, отметку земли, грунтовый разрез наносят черным цветом.
Рабочие отметки надписываются с точностью в 0,5 см от проектной
линии. На продольном профиле отмечаются нулевые точки, точки перехода насыпей в выемки и наоборот.
Одной из трудоемких работ при проектировании продольного профиля
является установление линии фактической поверхности земли по оси дороги, т. е. вычерчивание «черной линии».
При подробных технических изысканиях на местности продольный
профиль вычерчивается по данным нивелировочных журналов. При работе
с топографической картой необходимо предварительно определить отметки пикетных и плюсовых точек путем интерполяции или экстраполяции
отметок горизонталей. Плюсы назначают во всех точках изменения крутизны склона, характеризующегося резким изменением густоты горизонталей, на пересечениях железных и автомобильных дорог, на логах суходолов, оврагов, рек и др.
Ниже поверхности земли («черной линии») на 2 см и параллельно ей
наносится грунтовый профиль по данным геолого-почвенных исследований. Грунтово-геологический разрез характеризуется шурфами, шурфоскважинами и скважинами, закладываемыми при технических изысканиях в
характерных местах.
Шурфы устраивают глубиной 1,0...2,0 м на всех характерных элементах рельефа (верхняя, средняя и нижняя части склонов, плато, понижения),
а также в местах смены растительного покрова. Обычно шурфы закладываются через 500...700 м. Скважины бурятся обычно в местах проектирования искусственны сооружений - до материковых пород; под высокими
насыпями; в выемках - на; 2 м ниже предполагаемого дна выемки. При небольшой глубине разработки грунтового разреза (до 3…4 м) предпочтительно закладывать шурфоскважины.
Шурфы на профиле изображаются колонкой шириной 6 мм с штриховкой каждой геологической разности грунтов условными обозначениями.
Скважины на профиле изображаются колонкой шириной 2 мм; если
глубина скважин не размещается в пределах грунтового разреза, их показывают с разрывом.
Границы грунтов между отдельными горизонтами очерчиваются прямыми линиями с указанием наименования и категории по трудности разработки. Низ шурфов и скважин соединяется пунктирной линией. Шурфы
и скважины нумеруются раздельно и с правой стороны указывают глубину
каждого грунтово-почвенного горизонта от поверхности земли, а также
указываются отметки уровня (горизонта) грунтовых вод с датой их замера.
При проектировании водоотвода у невысоких насыпей его обозначают
на: профиле штриховой линией. Указывается тип укрепления кюветов, отмечаются границы участков укреплений, их длина, уклон и отметки дна.
31
Если запроектирована нагорная канава или сброс воды производится из
водоотводных сооружений в понижения местности, это отмечается сверху
над профильными обозначениями в виде стрелок соответствующего направления с указанием пикета.
После привязки принятых при проектировании типов земляного полотна, типовых поперечных профилей в соответствующей графе указывается их нумерация с обозначением границ участков.
3. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
3.1. Основные положения
Изображение в уменьшенном масштабе сечения земляного полотна
вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги, называется
поперечным профилем. Участки дорожного полотна, в пределах которого
происходит движение автомобилей, называется проезжей частью. Справа и
слева от проезжей части расположены обочины, предназначенные для
временной стоянки автомобилей или размещения дорожно-строительных
материалов и машин при ремонтах. Наличие обочин, окаймляющих проезжую часть, способствует безопасности движения автомобилей. Вдоль проезжей части устраиваются укрепительные (краевые) полосы, являющиеся
частью обочин и предназначенные для повышения прочности краев дорожной одежды и обеспечивающие безопасность при случайном съезде колеса
автомобиля с покрытия.
При расположении проезжей части на необходимой высоте от уровня
местности сооружается земляное полотно в насыпях, при необходимости
срезки грунта - в выемках, с боковыми канавами (кюветами), предназначенными для осушения земляного полотна и отвода от него поверхностных
вод. К земляному полотну относятся также резервы - неглубокие выработки вдоль дороги, из которых был взят грунт для отсыпки насыпей, и кавальеры - параллельные дороге валы, в которые укладывают грунт из выемок, не потребовавшийся для отсыпки смежных участков насыпей.
Проезжая часть и обочины отделяются от прилегающей местности правильно спланированными наклонными плоскостями - откосами. Линия сопряжения поверхностей обочины и откоса насыпи или внутреннего откоса
боковой канавы образует бровку земляного полотна. Расстояние между
бровками называется шириной земляного полотна. Крутизна откосов характеризуется коэффициентом заложения, который определяется отношением высоты откоса к его горизонтальной проекции - заложению.
32
3.2. Проектирование земляного полотна в насыпях
Согласно действующим строительным нормам, земляное полотна в насыпях возводится с коэффициентами заложения откосов: не круче 1:4 для
насыпей высотой до 3 м на дорогах первой-третьей категории и не круче
1:3 для насыпей высотой до 2 м на дорогах остальных категорий. Более
высокие насыпи, а также насыпи на ценных плодородных землях, строящиеся из грунта, привозимого из закладываемых вдалеке от дороги грунтовых сосредоточенных резервов, или строящиеся в местах, где съезд с дороги невозможен, допускается возводить с более крутыми откосами 1:1,5
при обязательной установке ограждений на высоких насыпях (более 3 м).
В мелких песчаных и пылеватых грунтах в районах с влажным климатом
крутизну откосов уменьшают до 1:1,75, рис. 3.1, 3.2.
Для устойчивости высоких насыпей, за исключением случая отсыпки
их из валунных, гравелистых и щебеночных грунтов, которым можно придавать постоянную крутизну до высоты 12 м, нижняя часть откосов, начиная с 6 м от бровки земляного полотна, делается более пологой с заложением откосов 1:1,75. При возведении насыпи из камня слабовыветривающихся скальных пород откосам придают заложение от 1:1,3 до 1:1,5, рис.
3.1, 3.2.
Для насыпей высотой 2 м и менее имеются два типа поперечных профилей: обтекаемый и необтекаемый. Основной из них - обтекаемый поперечный профиль применяется при возможности получения для возведения
земляного полотна широкой полосы местности (полосы отвода), имеет округленные очертания, которые способствуют его плавному обтеканию снеговым потоком и меньшей заносимости снегом.
Если дорога проходит по малоценным землям, грунт для отсыпки насыпи берется из устраиваемых рядом с насыпью неглубоких выработок боковых резервов. Размеры резервов определяются исходя из количества
грунта, необходимого для возведения земляного полотна. Глубина резерва
должна быть не более 1,5 м и не менее 0,3 м. На участках с поперечным
уклоном местности резервы располагают с нагорной стороны, на горизонтальных - с одной или двух сторон в зависимости от необходимого количества грунта и местных условий. При строительстве дорог на ценных сельскохозяйственных угодьях устраиваются насыпи необтекаемого поперечного профиля, возводимые из привозного грунта. Основные правила выполнения чертежей поперечных профилей земляного полотна дороги приведены в [10].
33
Рис. 3.1. Поперечные профили земляного полотна в насыпях:
а1) – насыпь необтекаемого поперечного профиля при высоте до 2 м, возводится при водонепроницаемых грунтах и малоудовлетворенных условиях стока; а2) - насыпь необтекаемого поперечного профиля при высоте до 2 м, для сухих мест с обеспеченным быстрым стоком поверхностных вод; б) - насыпь высотой до 6,0 м. в) – насыпь высотой до 12 м
34
Рис. 3.2. Поперечные профили земляного полотна в насыпях:
а) – насыпь на косогоре с уклоном до 1:5 б) – насыпь на косогоре с уклоном до 1:3 1 - снимаемый слой растительного
грунта; 2 - слой растительного грунта на откосах; 3 - резерв грунта; 4 – банкет высотой не более 0,6 м;
5 – нагорная канава глубиной не менее 0,6 м
35
3.3. Проектирование земляного полотна в выемках
На снегозаносимых участках местности для дорог первой - третьей категории выемки глубиной до 1 м рекомендуется устраивать обтекаемого
поперечного профиля, обеспечивающего незаносимость их снегом. Они
бывают двух типов: раскрытые с пологим откосом и разделанные под насыпь, то есть настолько уширенные, что проезжая часть воспринимается
как построенная на насыпи, рис. 3.3.
В местности с интенсивными метелями и снегопадами выемки глубиной до 5 м целесообразно устраивать с откосами 1:1,5...1:2 с дополнительными полками шириной не менее 4 м для размещения переносимого и
счищаемого с дороги снега рис. 3.3. При большой глубине для откосов выемок, устраиваемых в песчаных и однородных глинистых грунтах плотной
консистенции, принимается заложение 1:1,5, в крупнообломочных - до 1:1.
Для улучшения обтекаемости поперечного профиля, внешние кромки откосов округляются, рис. 3.4.
В скальных легковыветривающихся и размягчаемых породах в зависимости от их свойств, степени выветривания и глубины выемки заложение
откосов назначаются от 1:0,5 до 1:1,5. При этом необходимо учитывать наклон залегания слоев, устойчивость горных пород против выветривания и
экспозицию откосов выемок.
Если выемкой прорезаются неоднородные по физическим свойствам
грунты, откосам можно придавать ломаное или ступенчатое очертание.
Однако устройство таких откосов сложно и поэтому их допускают лишь в
тех случаях, когда это дает возможность существенно снизить стоимость
земляных работ.
Если грунт из выемки непригоден для устройства насыпи или нет возможности его транспортировать вдоль дороги в расположенные поблизости насыпи, им уполаживают откосы земляного полотна в насыпях или заполняют расположенные вблизи выемки пониженные участки местности.
Только при невозможности использования грунта для указанных целей допускается укладка его на обрезе дороги параллельно бровке выемки в валы
- кавальеры, которым придается правильное геометрическое очертание.
36
Рис. 3.3. Поперечные профили земляного полотна в выемках:
а) - мелкие выемки обтекаемого профиля - раскрытая (слева) и разделанная под насыпь (справа); б) - мелкая необтекаемая выемка глубиной до 1 м, применяется в стесненных условиях и на участках с отсутствием снежных заносов; в) – выемка глубиной от 1,0 до 5.0 м,
применяется на снегозаносимых участках
37
Рис. 3.4. Поперечные профили земляного полотна в выемках:
а) - выемка глубиной до 12 м, в крупнообломочных песчаных грунтах (слева), для дорог I-II категорий (справа);
б) – полувыемка-полунасыпь на косогорах с уклоном до 1:3; 4 - банкет высотой не более 0,6 м;
5 - нагорная канава глубиной не менее 0,6 м
38
Высота кавальера не должна превышать 3 м от внешней бровки откоса
выемки. При слабых и переувлажненных глинистых грунтах, когда тяжесть кавальера может вызвать сползание откоса, кавальер размещается не
ближе чем Н+5 м от бровки, где Н - высота откоса выемки, м. Чтобы вода,
выпадающая во время дождей или таяния снега, не стекала в выемку, между кавальером и откосом выемки отсыпается вал грунта треугольного сечения, называемый банкетом. Высота банкета не превышает 0,6 м; подошва его откоса должна отстоять от бровки выемки не менее чем на 1 м. Между банкетом и кавальером отрывается забанкетная канава глубиной и
шириной по дну не более 0,3 м.
3.4. Расчет объемов насыпей и выемок
Для составления проекта организации работ, выбора типов дорожных
машин и оценки стоимости строительства автомобильной дороги должны
быть определены объемы земляных работ, которые требуется выполнить
при возведении земляного полотна на отдельных участках и дороге в целом. Объемы земляных работ подсчитываются по данным рабочих отметок.
Короткий участок насыпи между двумя смежными дополнениями продольного профиля при отсутствии поперечного уклона местности может
рассматриваться как правильное геометрическое тело - призматоид с трапецеидальными основаниями (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Схема участка насыпи длиною L с рабочими отметками h1 и h2
Для определения объема земляных работ используют упрощенную
формулу
Vпр 
F1  F2
 L  Fср  L .
2
39
(3.1)
Площади сечений (рис. 3.6) определяются по формулам:
для насыпей
Fн  B  h  m  h 2
(3.2)
для выемок
Fв  2  S  b  h  m  h 2
где В bтS-
(3.3)
ширина земляного полотна между бровками, м;
ширина выемки между откосами на уровне бровок, м;
коэффициент заложения откосов;
площадь кювета, м2.
а)
б)
Рис. 3.6. Схема нахождения площади насыпи (а) и выемки (б)
При отсутствии поперечного уклона местности центр тяжести земляного полотна расположен на его оси, по которой ведется измерение длины
трассы.
В связи с плавностью изменения радиусов (например, в случае клатоидного трассирования) можно считать что кривизна остается постоянной в
пределах коротких участков, для которых ведется подсчет земляных работ.
Кривизна же в продольном профиле требует учета.
Поэтому в местах, где кривизна может вносить существенные искажения в результаты расчетов, целесообразно принимать длины участков, не
превышающие 50 м.
Поперечный уклон местности менее 100 0/00 мало влияет на объем работ и при подсчете не принимается во внимание. На косогорных участках
земляные работы определяются по формуле (3.1).
Для подсчета должны быть вычерчены поперечные профили земляного
полотна в характерных точках. Площади выемок и насыпной части определяются путем разбивки сложного сечения на простейшие фигуры. Мосты длиной менее 4 м и трубы при подсчете объемов земляных работ для
упрощения не учитываются, т.е. Считается, что они как бы заполнены землей. Для более точного определения объемов земляных работ, вычисленных по формулам, в них необходимо вводить поправки, учитывающие:
- влияние разности смежных отметок, если она превышает 1 м;
- дополнительные объемы работ по удалению растительного грунта;
40
- объемы, занимаемые в готовой дороге дорожной одеждой;
- различие в степени уплотнения грунта в условиях естественного залегания и в насыпях после искусственного уплотнения;
- посадки насыпи в слабые основания (торф, рыхлые грунты).
Существует три метода подсчета объемов земляных работ: табличный; графоаналитический и аналитический.
Для подсчета объемов земляных работ табличным методом используются специальные таблицы [7], составленные для различной ширины
земляного полотна. Обычно в таблицах приводятся значения объемов земляного полотна для разных значений суммы рабочих отметок Н1 + Н2 при
разной длине участка L. Для удобства подсчетов объем боковых канав
включают в объем выемок. При подсчете насыпей объем боковых канав
учитывают дополнительно по специальным таблицам.
В аналитическом методе нахождения объемов земляных работ все расчеты ведутся по формулам. Так, для подсчета объема насыпи используют
формулу

 B ( H1  H 2 ) m 2
QH  
 H1  H 22  H1  H 2
2
3

  L .
(3.4)

(3.5)

При т =1,5 формула имеет вид
QH 
 



1
H1  H1  B  H 2  H 2  B  H1 H 2  L .
2
При т = 3
B
B
 


QH   H1  H1    H 2  H 2    H1  H 2   L .
2
2

 

(3.6)
Приведенные формулы пригодны не только для подсчета объемов насыпей, но и для подсчета объемов выемок с т = 1,5, которые представляют
собой перевернутую насыпь с дополнительным объемом двух кюветов
(рис. 3.3).
Рис. 3.7. Выемка
Из рис. 3.7 видно, что при m = 1.5 формула (3.5) имеет вид
1
QВ  H1  H1  B1  H 2  H 2  B1  H1 H 2  4 S  L .
2
 


41


ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе рассмотрены основные вопросы проектирования автомобильных дорог. Материал изложен в соответствии с действующими
нормативными документами. Для лучшего освоения материала студентами
в пособии приведены примеры расчета по каждому разделу.
Безусловно, студентам не достаточно руководствоваться только материалами, изложенными в методических указаниях. В процессе проектирования автодороги будут востребованы многие нормативные и справочные
материалы, некоторые из которых представлены ниже, в списке литературы. Кроме этого, проектировщик должен следить за новейшими техническими достижениями в области своей деятельности, как на отечественном,
так и на зарубежном рынке передовых технологий.
В настоящее время автомобильные дороги России все больше включаются в сеть международных автомобильных перевозок. Имеющиеся статистические данные говорят о том, что 17% федеральных дорог РФ работают
в режиме повышенной нормативной нагрузки, а 40% не отвечают требованиям безопасности дорожного движения по техническому состоянию.
Таким образом, рост интенсивности и скорости движения автомобилей
предъявляет к дорожному строительству повышенные требования и в том
числе пересмотра отечественных норм проектирования и соответствие их
дорожным стандартам зарубежных стран.
Необходимо отметить, что в этой работе представлена лишь часть материала от всего курса профильных дисциплин, а именно курсовое проектирование по дисциплине «Основы проектирования автомобильных дорог». Вопросы проектирования дорожных одежд, мостовых переходов, а
так же городские дороги и улицы будут представлены в следующих учебно-методических публикациях.
42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Основная
1. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог.
М.: Транспорт, 1987 Ч.I. 368 с.
2. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог.
М.: Транспорт, 1987 Ч.II. 415 с.
3. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженерадорожника / Под ред. Г.А. Федотова. - М.: Транспорт, 1989. – 437 с.
4. Краткий автомобильный справочник.
5. Автомобильные дороги: Нормы проектирования. СНиП 2.05.02-85*.
М. Транспорт, 1986. 50 с.
6. Митин Н.А. Таблицы для разбивки горизонтальных и вертикальных
круговых кривых и закруглений с переходными кривыми на автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1983. - 292 с.
7. Митин Н.А. Таблицы для подсчета объемов земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1977. - 544 с.
8. Антонов Н.М., Боровков Н.А., Бычков Н.Н. и др. Проектирование и
разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах (описание и
таблицы). - М.: Транспорт, 1986. - 200 с.
9. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика / Госстрой СССР. - ЦИТП Госстроя СССР, 1983. - 136 с.
10. ГОСТ Р 21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог. - М.: Госстрой России, 1997. — 30 с.
Дополнительная
11. Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования. Типовые материалы для проектирования. Серия 503-0-48.8.
12. Автомобильные дороги. СНиП 3.06.03-85 Постановление Госстроя
СССР от 20.08.1985 N 133
13. Внутрихозяйственные автомобильные дороги в колхозах, совхозах
и других сельскохозяйственных предприятиях и организациях. СНиП
2.05.Ц-83. М.: Стройиздат, 1984. 23 с.
14. ГОСТ Р 52398-2005 Национальный стандарт Российской Федерации Классификация автомобильных дорог. Основные понятия и требования. – М.: Стандартинформ, 2006.
15. ГОСТ Р 52398-2005 Национальный стандарт Российской Федерации Геометрические элементы автомобильных дорог. – М.: Стандартинформ, 2006.
16. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских
поселений СНиП 2.07.01-89* Постановление Госстроя СССР от 16.05.1989
N 2.07.01-89*.
43
17. ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд. Распоряжение Росавтодора (Российского дорожного агентства) от 20.12.2000
N ОС-35-Р № 218.046-01
18. Пособие по проектированию земляного полотна на слабых грунтах
(к СНиП 2.05.02-85) /Союздорнии. П.: Стройиздат, 1989.. 192 с.
19. Пособие по проектированию элементов плана, продольного и поперечного профилей, инженерных обустройств, пересечений и примыканий
автомобильных дорог (к СНиП 2.05.02-85) /Союздорнии. М.: 1989. 244 с.
20. Указания по обеспечению безопасности движения на автомобильных дорогах. ВСН 25-86/Минавтодор РСФСР. М.: Транспорт, 1988.
163 с.
21. Указания по определению экономической эффективности капитальных вложений в строительство и реконструкцию автомобильных
дорог. ВСН 21-83/Минавтодор РСФСР. М.транспорт,1985. 125 с.
22. Федотов Г.А. Изыскания и проектирование мостовых переходов.
Академия, 2005 г.
44
ПРИЛОЖЕНИЕ
ГОУ ВПО ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА
Кафедра "Геотехника и дорожное строительство".
ЗАДАНИЕ
На выполнение курсового проекта по основам проектирования автомобильных дорог
Выдано студенту ___________________________________________________________________________группы _________
Дата выдачи задания____________________________
Срок сдачи курсового проекта____________________
1. Состав движения:
а) грузовые автомобили грузоподъемностью, т:
б) автопоезда грузоподъемностью, т:
__________
2
авт./сут.
_____________
12
авт./сут.
6
авт./сут.
_____________
20
авт./сут.
__________
8
авт./сут.
_____________
30
авт./сут.
__________
14
авт./сут.
_____________
свыше 30
авт./сут.
__________
свыше 14
авт./сут.
_____________
в) автобусы
авт./сут.
_____________
г) легковые
авт./сут.
__________
1. Состав и относительный объём проекта
Курсовой проект состоит из 6 взаимосвязанных заданий:
1. Обоснование расчетом технических нормативов – 15 %
2. Проектирование вариантов трассы дороги в плане – 25 %
3. Проектирование продольных профилей – 25 %
4. Проектирование поперечных профилей – 10 %
5. Назначение конструкции дорожной одежды – 15 %
6. Определение объёмов земляных работ - 10%
Задание 1. Расчет технических нормативов.
а) исходные данные для расчета – данные о движении по проектируемой дороге на перспективу 20 лет.
б) Методические указания.
По суммарной интенсивности движения устанавливают категорию дороги, в соответствии с которой выписывают технические нормативы из СНиП 2.05.02. – 85* сводя их в таблицу:
Технические
нормативы
Единицы
измерения
По
СНиП 2.05.02. – 85*
По
расчету
Приняты для
проектирования
По данным о перспективной интенсивности и расчетной скорости движения, используя формулы теории проектирования
дорог, рассчитывают :
а) ширину проезжей части с обоснованием потребного числа полос движения и проверкой пропускной способности с учетом
коэффициента приведения грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов к легковым автомобилям;
б) ширину земляного полотна с обоснованием ширины обочин;
в) предельный продольный уклон, с предварительным определением динамических характеристик по силе тяги и по сцеплению для автомобиля _______________________;
г) минимальные радиусы кривых в плане;
д) минимальные параметры переходных кривых;
е) расстояния видимости поверхности дороги, встречного автомобиля и из условия возможности обгона грузового автомобиля;
ж) радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых.
Полученные расчетом значения технических нормативов записываются в таблицу и сравниваются с выписанными из СНиП
2.05.02-85*.
Задание 2. Проектирование вариантов трассы дороги в плане
а) Исходные данные для проектирования:
- топографическая карта местности в масштабе 1:10000 с горизонталями через 2,5 м;
- технические нормативы элементов плана трассы, определяемые в задании 1.
б) Методические указания.
На основании анализа исходных данных (плана, рельефа местности, ландшафта) следует сформулировать требования к трассированию дороги, учитывающие положения согласования трассы с ландшафтом, безопасности движения, экономики дорожного
строительства и охраны окружающей среды. При составлении пояснительной записки следует указать конкретно, как учитывалось
каждое из этих требований в проекте.
На карте в горизонталях запроектировать не менее двух вариантов трассы. При этом определенные расчетом величины элементов трассы следует рассматривать как минимально допустимые, используя нормативы, рекомендованные в §4.20 СНиП 2.05.0285*, во всех случаях, когда это не вызывает роста объёмов работ.
При работе с планом трассы рекомендуется вначале наметить на карте положение полос варьирования, обходящих непригодные для дорожного строительства участки, запретные зоны и населенные пункты.
Для трассирования дороги следует соблюдать общие принципы ландшафтного проектирования. Для этого следует уделить
особое внимание расположению углов поворота в плане, при котором должны совмещаться горизонтальные и вертикальные кривые. Избегать применения максимальных продольных уклонов.
Для рационального сочетания элементов плана и продольного профиля, на котором создаются зрительная плавность и ясность дороги для водителей, необходимо:
- радиус кривой в плане и параметр переходной кривой назначать в зависимости от величины угла поворота;
45
- избегать прямых вставок между двумя кривыми, направленными в одну сторону;
- не располагать кривую в плане в конце затяжного (более 500м) спуска;
- не допускать повсеместного использования предельных норм на элементы плана и продольного профиля дороги.
На отдельных участках варианты трассы могут совмещаться. В местах примыкания подвариантов или вариантов при необходимости вводятся рубленые пикеты, а нумерация пикетов в месте примыкания делается дробной. Варианты вначале наносят на
карту мягким карандашом и лишь после утверждения трассы руководителем обводят тушью разного цвета. На вариантах должен
быть разбит километраж, выписаны номера углов, их величины и элементы кривой, длина и румбы прямых. Для каждого варианта
составляется ведомость углов поворота, прямых и кривых.
При трассировании необходимо проверять величину продольных уклонов по получающемуся расстоянию между горизонталями, учитывая при этом, что при вписывании в углы поворота трассы её длина уменьшается. Несоблюдение этого требования является широко распространенной ошибкой курсового проектирования, приводящей к необходимости устройства выемок в местах,
где в этом нет необходимости.
Задание 3. Проектирование продольных профилей.
а) Исходные данные для проектирования:
- принятый вариант трассы;
- рекомендуемое возвышение бровки земляного полотна, установленное в задании 3 для участков местности, отличающихся
по характеру увлажнения, типа грунтов, уровня грунтовых вод, снегозаносимости;
- высота снежного покрова ______ см.
- значения предельных продольных уклонов и радиусов вертикальных кривых.
б) Методические указания.
Продольные профили вариантов трассы вычерчивают на участках протяжением не более 3-4 км по указанию руководителя.
На профиле должен быть нанесен грунтовый профиль. Проектную линию наносят методом тангенсов или методом проектирования, по шаблонам. Все графы стандартной сетки продольного профиля должны быть заполнены.
При нанесении проектной линии следует руководствоваться следующими рекомендациями:
- обеспечивать необходимое возвышение трассы над источниками увлажнения и снеговым покровом;
- совмещать по возможности вершины углов кривых в плане и продольном профиле с тем, чтобы расстояние между ними не
превышало 1/4 длины наименьшей из кривых (желательно, чтобы длина кривой в плане превышала длину вертикальной кривой);
- не допускать на одной кривой в плане нескольких вертикальных кривых;
- избегать значительного различия длин смежных элементов трассы (короткая прямая вставка между кривыми в плане или в
вертикальном профиле).
Перед нанесением проектной линии должны быть намечены места расположения труб, мостов и путепроводов и определены
их отметки.
Продольный профиль выполняется на миллиметровой бумаге и для наглядности оформляется тушью или тонким фломастером двух цветов - черной и красной. Красным цветом наносятся все проектные решения, а именно: рабочие отметки, проектная линия, вертикальные кривые, искусственные сооружения, развернутый план трассы, проектные уклоны, красные отметки, прямые и
кривые, проектные отметки дна кюветов и их уклоны, километровые знаки, начало и конец кривых, тип принятых поперечных
профилей земляного полотна.
Задание 4. Проектирование поперечных профилей
а) Исходные данные для проектирования.
- размеры земляного полотна, установленные в задании 1;
- район проектирования _________________________ обл;
- грунтовые и гидрогеологические условия
Тип грунта
На формах рельефа
возвышенных
пониженных
Мощность слоя, м
УГВ, м
Мощность слоя, м
УГВ, м
Растительный грунт
Супесь не пылеватая
Суглинок не пылеватый
Глина
Песок
б) Методические указания.
Типовые поперечные профили разрабатывают с привязкой к конкретным пикетам трассы для наиболее характерных участков трассы и продольного профиля. Размеры боковых резервов и канав назначаются с учетом уровня грунтовых вод, типа грунтов,
размеров постоянной полосы отвода, косогорности, дорожно-климатической зоны, в которой расположен район проектирования
ценности земель.
Типовые поперечные профили вычерчивают на стандартных форматках бумаги тушью в масштабе 1:100. Один из поперечных профилей вычертить в масштабе 1:50 и на нем показать принятую конструкцию дорожной одежды.
Задание 5. Назначение конструкции дорожной одежды
а) Исходные данные для проектирования:
- категория дороги;
- альбом типовых конструкций дорожных одежд;
- грунтовые и гидрогеологические условия;
- продольный профиль дороги.
б) Методические указания.
Тип и конструкцию (не менее 2-х вариантов) дорожной одежды выбирают по альбому типовых конструкций дорожных
одежд в зависимости от категории дороги, грунтовогидрологических и гидрогеологических условий и условий увлажнения местности, положения проектной линии на профиле.
Задание 6. Определение объёмов земляных работ
а) Исходные данные для определения объёмов земляных работ - рабочие отметки продольного профиля;
- поперечные профили земляного полотна.
46
б) Методические указания.
Объём земляных работ определяют при помощи таблиц, вводя поправки на устройство проезжей части, на разность рабочих
отметок, на устройство кюветов, на косогорность и на снятие растительного слоя грунта.
Объёмы подсчитываются для всего протяжения продольных профилей с точностью до 1 м3. Результаты подсчета выписываются отдельной строкой в виде общего объёма земляных работ, а также раздельно объёмы насыпей и выемок. Затем вычисляются
средние профильный и рабочий объёмы земляных работ на 1 километр.
Основная литература для выполнения курсового проекта.
1. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог ч. I и II, -М.: Транспорт, 1979.
2. Корнюхин А.В. Основы проектирования автомобильных дорог. Методические указания. – Пенза: ПГАСА, 2014.
3. СНиП 2.05.02 – 85* Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги. Нормы проектирования. -М.: Госстрой
СССР, 1986.
4. Справочник инженера-дорожника. Проектирование автомобильных дорог. -М.: Транспорт, 1989.
5. Антонов Н.М. и др. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах. -М.: Транспорт, 1968.
6. Митин Н.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах. -М.: Транспорт, 1971.
7. Указания по архитектурно-ландшафтному проектированию автомобильных дорог. ВСН 18-84. -М.: Транспорт, 1985.
8. Краткий автомобильный справочник.
9. Митин Н.А. Таблицы для подсчета объемов земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1977.
Преподаватель ________________________________________________Корнюхин А.В.
47
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ ..................................................................................................3
ВВЕДЕНИЕ ..........................................................................................................4
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ ..................................................5
1.1. Выбор направления трассы ...................................................................5
1.2. Элементы плана трассы .........................................................................6
1.3. Проектирование переходных кривых ..................................................7
1.4. Пример расчета горизонтальных кривых ..........................................11
1.5. Сравнение вариантов трассы по эксплуатационно-транспортным
показателям ...........................................................................................15
1.6. Пересечения с автомобильными и железными дорогами................16
1.7. Разбивка пикетажа ...............................................................................17
1.8. Оформление плана трассы ..................................................................18
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ..................................................................18
2.1. Содержание продольного профиля ....................................................18
2.2. Определение отметок поверхности земли.........................................19
2.3. Способы нанесения проектной линии ...............................................20
2.4. Расчет контрольных и руководящих рабочих отметок ....................22
2.5. Правила проектирования проектной линии ......................................24
2.6. Методы нанесения проектной линии .................................................25
2.8. Определение нулевых точек ...............................................................28
2.9. Требования к оформлению продольного профиля ...........................29
3. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ....................................................................32
3.1. Основные положения...........................................................................32
3.2. Проектирование земляного полотна в насыпях................................33
3.3. Проектирование земляного полотна в выемках................................36
3.4. Расчет объемов насыпей и выемок.....................................................39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................................................42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ..............................................................43
ПРИЛОЖЕНИЕ..................................................................................................45
48
Учебное издание
Корнюхин Анатолий Владимирович
ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Методические указания
для выполнения курсового проекта
Под общ. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.П. Скачкова
Редактор
В.С.Кулакова
Верстка
Т.Ю. Симутина
________________________________
Подписано в печать 17.11.14. Формат 6084/16.
Бумага офисная «Снегурочка». Печать на ризографе.
Усл.печ.л. 2,84. Уч.-изд.л. 3,06. Тираж 80 экз.
Заказ № 407.
___________________________________________________
Издательство ПГУАС.
440028, г.Пенза, ул. Германа Титова, 28.
49