Элементы дороги в поперечном профиле

Проектирование дороги осуществляется в трех проекциях: поперечном профиле, плане и продольном профиле.

Поперечным профилем называется представленное на чертеже сечение дороги вертикальной плоскостью, проведенной перпендикулярно к продольной оси дороги.

 

В зависимости от рельефа местности дороги размещают выше поверхности земли, в насыпи, или ниже ее поверхности, в выемке.

Полоса поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, называется проезжей частью. Проезжую часть укрепляют различными материалами, создавая на всем ее протяжении дорожную одежду в виде прочной слоистой конструкции определенной толщины.

Поперечный профиль проезжей части обычно очерчивается по двум наклонным прямым, сопряженным в средней части круговой вставкой длиной до 2 м.

Прилегающие к проезжей части полосы называют обочинами. Обочины создают боковой упор для дорожной одежды; они используются для временной стоянки автомобилей, а также дорожных машин при ремонте дороги и для складывания ремонтных дорожно-строительных материалов.

Проезжая часть дороги располагается на земляном полотне, которое выравнивает профиль местности, обеспечивает устойчивость дорожной одежды, содействует скорейшему отводу воды и предохраняет от действия других неблагоприятных факторов.

Для осушения дороги и обеспечения водоотвода, выемки, а также насыпи незначительной высоты устраиваются с боковыми канавами (кюветами). При устройстве насыпей вдоль дороги часто располагают неглубокие (до 1,5 м) выработки — резервы, грунт из которых используется для возведения насыпи.

При разработке выемки излишек грунта, не использованный для возведения насыпи, при невозможности разместить его в ближайший овраг, размещается в валы, параллельные дороге, — кавальеры.

Боковые поверхности насыпей и выемок, резервов и канав устраивают в виде правильно спланированных наклонных поверхностей— откосов. Крутизна откосов характеризуется коэффициентом заложения, который определяется как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции — заложению.

В боковых канавах различают внутренний и внешний откосы. Линия сопряжения поверхности обочин и откоса насыпи или внутреннего откоса канавы называется бровкой земляного полотна. Расстоянием между бровками измеряется ширина земляного полотна.

Ширина проезжей части дороги определяется количеством полос движения автомобилей. На внутрихозяйственных дорогах в ряде случаев необходимо проектировать дорогу с учетом совмещенного движения автомобилей, тракторов и сельскохозяйственных маши

Трассой автомобильной дороги называют ее продольную ось, проложенную на поверхности земли. Поскольку направление дороги в пространстве изменяется (на поворотах, при повышении и понижении местности), трасса представляет собой пространственную линию.

 

Проектируя трассу на горизонтальную плоскость, получают план трассы.
Трасса проектируемой дороги задается двумя или несколькими промежуточными пунктами, через которые должна пройти дорога (основные, опорные точки). Кратчайшим расстоянием между двумя заданными точками является прямая (в плане) линия; ее называют воздушной линией. Естественные препятствия, возникающие при приложении трассы на местности, заставляют отклонять трассу от воздушной линии, увеличивать длину дороги.

Встречаются препятствия контурные и высотные. Примерами контурных препятствий являются озера, болота, ценные сельскохозяйственные угодья, заповедники и т. п. Высотные препятствия характеризуются значительными возвышениями (например, холмы) или понижениями местности (овраги, ущелья).

Трассу дороги с интенсивным перспективным движением прокладывают с возможно большим приближением к воздушной линии, так как значительные строительные затраты, связанные с необходимостью преодоления естественных препятствий, компенсируются в короткий срок за счет снижения транспортных расходов при уменьшении длины пробега и сокращении времени перевозок.

При малой интенсивности движения такой компенсации в течение ближайших лет ожидать нельзя, и поэтому при приложении трассы часто оказываются экономически оправданными значительные искривления и удлинения, вызываемые необходимостью обхода различных препятствий, преодоление которых приводит к резкому увеличению стоимости строительства.

План трассы часто состоит из отрезков прямых линии, соединенных между собой кривыми, которые проектируют для обеспечения плавного и безопасного перехода автомобиля с одной прямой на другую, смежную с нею, а также для хорошего сочетания дороги с местным ландшафтом.

Кривые в плане трассы обычно проектируют по дугам окружности. Каждая кривая в этом случае характеризуется величиной угла поворота а и радиусом кривой R.

Элементами кривой являются: радиус R, угол поворота а, длина К=АВС; тангенс (расстояние от вершины угла до начала или конца кривой) T=AD = DC, биссектриса B = BD, домер (разность между двумя тангенсами и кривой) D = 2T—К.
По заданному R и измеренному а по таблицам кривых или тригонометрическим формулам находят остальные элементы кривой.

План трассы состоит из трех отрезков прямых линий, характеризуемых их длиной и румбами направлений, и двух кривых, характеризуемых значениями a, R, Т, К и Б. Кроме того, на плане трассы изображены километры (км), пикеты (ПК), ситуация вдоль трассы, а также местоположения начала кривой (НК) и конца кривой (КК).
Для обеспечения плавного перехода автомобилей с прямолинейного участка пути на криволинейный (и наоборот) при радиусах кривых менее 2000 м на дорогах общей сети устраивают переходные кривые, которые характеризуются радиусами переменной кривизны.

Наименьшие длины переходных кривых в зависимости от радиуса круговой кривой R колеблются от 30 м (при Я = 30 м) до 120 м (при R от 600 до 2000 м).

Применяются три вида переходных кривых, характеризующихся следующими зависимостями:
1) радиоида;
2) кубическая парабола;
3) лемниската Бернулли.
Иногда переходную кривую заменяют несколькими круговыми кривыми разных радиусов. Такая составная кривая называется коробовой.

Наибольшее распространение получила радиоида (клотоида). Ее траектория наиболее близко соответствует равномерно-поступателыюму движению автомобиля при вращении руля с одинаковой угловой скоростью. Кубическая парабола может применяться при небольших углах поворота переходной кривой (до 24°).

Лемнискату Бернулли можно применить при малых радиусах и больших углах поворота.
Закругление, состоящее из двух переходных кривых и круговой кривой между ними, называется составной кривой.

Зная радиус R и длину переходной кривой s, можно рассчитать элементы составной кривой, пользуясь соответствующими таблицами и формулами.

Длина переходной кривой назначается из условия плавного нарастания центробежного (поперечного) ускорения; для обеспечения удобного проезда пассажиров по кривой величину этого ускорения для дорог низших технических категорий принимают равной 1,0 м/сек.
Продольный профиль и его оформление

Продольный профиль представляет собой чертеж с условным изображением вертикального разреза поверхности земли и полотна дороги вдоль ее оси. Он является одним из основных документов для строительства дороги, определяющим положение бровки земляного полотна относительно поверхности земли, величину продольных уклонов отдельных участков дороги и другие необходимые данные.

На продольный профиль наносятся:

а) линия поверхности земли («черная линия») и высотные отметки ее характерных точек;

б) проектная линия («красная линия») — линия бровок земляного полотна, ее уклоны и высотные отметки;

в) грунтовый разрез по оси дороги с указанием мест заложения шурфов и скважин, характера и мощности грунтовых напластований, уровня грунтовых вод;

г) расположение и основные характеристики водоотводных сооружений; данные для постройки водоотводных канав и углубленных кюветов, типы их укрепления;

д) пикетаж и положение характерных (плюсовых) точек;

е) развернутый план трассы и ситуация на полосе по 50 м в каждую сторону от оси дороги;

ж) типы конструкций дорожной одежды и земляного полотна.

Для большей четкости изображения проектная линия вычерчивается толще линии поверхности земли; в равнинной местности она имеет вид ломаной линии, в углы которой вписаны вертикальные кривые. В сильно пересеченной местности проектная линия в основном состоит из плавно сочетающихся вертикальных кривых. Высота насыпи и глубина выемки в данной точке определяются разностью между числовыми значениями проектной отметки и отметки уровня земли. Эта разность называется рабочей отметкой и выписывается на продольном профиле: для насыпей выше проектной линии, а для выемки — ниже се (рис. 22).

Продольный профиль оформляется в строгом соответствии с установленным стандартом. На рис. 23 приведен образец оформления продольного профиля.

Для большей наглядности продольный профиль вычерчивается в искаженном масштабе: вертикальный масштаб принимается в десять раз больше горизонтального. Обычно применяют масштабы: горизонтальный 1:5000, вертикальный 1:500. В горных, а также в городских условиях принимаются масштабы: горизонтальный 1: 2000, вертикальный 1:200.

Грунтовой разрез наносят, отступя от линии поверхности земли на 2 см, вертикальный масштаб разреза принимают 1: 50.