4.3 Проектная линия продольного профиля
По данным табл. 4.1 построен продольный поверхности земли по оси трассы, который приведен в приложении Б. В пониженных местах продольного профиля на ПК 8+00 и на ПК 16+00 для обеспечения водоотвода конструктивно назначены круглые железобетонные водопропускные трубы диаметром 1,50 м.
По условиям увлажнения участок трассы отнесен к следующим типам: у водопропускных труб, где возможно временное подтопление насыпи, принят 2-й тип местности по увлажнению (ПК 7+50…ПК 8 +75; ПК 15+00…ПК 17+00); 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 00+00…ПК 7+00 проложена в насыпи с продольным уклоном равным 15 ‰. На участке ПК 7+00…ПК 16+00 ломанная линия горизонтальна с продольным уклоном равным нулю. ПК 16+00…ПК 20+00 - уклон 10 ‰.
Рабочие отметки у водопропускных труб выдержаны, так как они больше руководящей отметки на трубах равной 2,15 м. На участках 2-го типа местности по увлажнению у водопропускных труб руководящая рабочая отметка из условия увлажнения выполняется автоматически (1,80 м меньше 2,15 м).
В перелом продольного профиля на ПК 16+00 с помощью шаблонов вписана выпуклая кривая, радиусом 30000 м. А на ПК 7+00 вписана вогнутая вертикальная кривая, радиусом 30000 м, что значительно больше минимально допустимых СНиП радиусов (10000 и 3000 соответственно).
4.4. Определение отметок по ломаной линии продольного профиля
На пикете 0+00 отметка по ломаной линии продольного профиля принята равной 130,00. Первый участок ломаной линии имеет положительный продольный уклон - 15 ‰ (подъем) и протяженность 700 м.
Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 1-м участке:
Н (ПК1) = 131,50
Н (ПК2) = 133,00
Н (ПК3) = 134,50
Н (ПК4) = 136,00
Н (ПК5) = 137,50
Н (ПК6) = 139,0
Н (ПК7) = 140,50
Проверка:
Н (ПК7) = Н (ПК7) + i1 L = 130,00 + 0,015 700 = 140,50
Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 2-м участке, который имеет продольный уклон 0‰ и протяженность 900 м:
Н (ПК8) = 140,50
Н (ПК9) = 140,50
Н (ПК10) = 140,50
Н (ПК11) = 140,50
Н (ПК12) = 140,50
Н (ПК13) = 140,50
Н (ПК14) = 140,50
Н (ПК15) = 140,50
Н (ПК16) = 140,50
Вычисление отметок ломаной линии продольного профиля на 3-м участке, который имеет продольный уклон 10‰ и протяженность 400 м:
Н (ПК17) = 141,50
Н (ПК18) = 142,50
Н (ПК19) = 143,50
Н (ПК20) = 144,50
Проверка:
Н (ПК20) = Н (ПК16) + i3 L = 140,50 + 0,01 400 = 144,50
4.5 Расчет вертикальной кривой
Исходные данные для расчета:
Пикетажное положение 1-го вертикального угла:
L (ВВУ1) = 700 м.
Радиус выпуклой вертикальной кривой: R1 = 30000 м.
Продольный уклон в начале кривой: i1 = 15 ‰ = 0,015
Продольный уклон в конце кривой: i2 = 0 ‰ = 0
Отметки по ломаной линии продольного профиля- вершина вертикального угла Нт (ВВУ1) = Нт (ПК 7) = 140,50 м;Расчет элементов вертикальной кривойКривая вертикальной кривойК1 = R1 (i1 - i2) (5)К1 = 30000 (0,015 - 0) = 450 м.Тангенс вертикальной кривой:Т1 = К1 / 2 (6)
Т1 = 450 / 2 =225 м
Биссектриса вертикальной кривой:
Б1 = Т1? / (2 R1) (7)
Б1 = 225? / (2 30000) = 0,84 м.
Определение пикетажных положений
Пикетажное положение начала вертикальной кривой:
L (HBK1) = L (BBУ1) - Т1 (8)
L (HBK1) = 700 - 225 = 475 м
или ПК 4+75,00
Пикетажное положение конца вертикальной кривой:
L (КВК1) = L (BBУ1) + Т1 (9)
L (КВК1) = 700 + 225 = 925 м
или ПК 9+25,00
Определение отметок на вертикальной кривой Отметка начала вертикальной кривой:Н(HBK1) = Н(BBУ1) - i1 Т1 (10)Н(HBK1) = 140,50 - 0,015 225 = 137,13 мОтметка конца вертикальной кривой:Н (КBK1) = Н(BBУ1) = 140,50 мРасстояние от начала вертикальной кривой до ПК 5+00:х1 = 500 - 475 = 25 мH(ПК 5) = Н(ПК 5) - х1? / (2 · R1) (11)H(ПК 5) = 25? / (2 30000) = 137,49 мРасстояние от конца вертикальной кривой до ПК 9+00:Х2 = 925 - 900 = 25 мH(ПК 9) = Н(ПК 9) - х2? / (2 · R1) (12)H(ПК 9) = 25? / (2 30000) = 140,40 мПикетажное положение 2-го вертикального угла:L (ВВУ2) = 1600 м.Радиус вогнутой вертикальной кривой: R2 = 30000 м.Продольный уклон в начале кривой: i2 = 0 ‰ = 0Продольный уклон в конце кривой: i3 = 10 ‰ = 0,01Отметки по ломаной линии продольного профиля- вершина вертикального угла Нт (ВВУ2) = Нт (ПК 16) = 140,50 м;Расчет элементов вертикальной кривойКривая вертикальной кривойК2 = R2 · (i2 - i3) (13)К2 = 30000 (0,01 - 0 ) = 300 м.Тангенс вертикальной кривой:Т2 = К2 / 2 (14)
Т2 = 300 / 2 =150 м
Биссектриса вертикальной кривой:
Б2 = Т2? / (2 · R2) (15)
Б2 = 150? / (2 30000) = 0,38 м.
Определение пикетажных положений
Пикетажное положение начала вертикальной кривой:
L (HBK2) = L (BBУ2) - Т2 (16)
L (HBK2) = 1600 - 150 = 1450 м
или ПК 14+50,00
Пикетажное положение конца вертикальной кривой:
L (КВК2) = L (BBУ2) + Т2 (17)
L (КВК2) = 1600 + 150 = 1750 м
или ПК 17+50,00
Определение отметок на вертикальной кривой Отметка начала вертикальной кривой:Н(HBK2) = Н(BBУ2) = 140,50 мОтметка конца вертикальной кривой:Н (КBK2) = H (ВВУ2) + i3 T2 (18)Н (КBK2) = 140,50 + 0,01 150 = 142,00 мРасстояние от начала вертикальной кривой до ПК 15+00:Х3 = 1500 - 1450 = 50 мH (ПК 15) = Н(ПК 15) - х3? / (2 · R2) (19) H (ПК 15) = 50? / (2 · 30000) = 140,54 мРасстояние от конца вертикальной кривой до ПК 17+00:Х4 = 1750 - 1700 = 50 мH (ПК 17) = Н (ПК 17) - х4? / (2 · R2) (20)H (ПК 17) = 50? / (2 30000) = 141,54 м4.6 Определение положения точек с нулевыми отметкамиДля установления границ выемки на ПК 17 ПК 19 определены пикетажные положения точек пересечения проектной линии с поверхностью земли (точки с нулевыми отметками) по формуле:
Х = |Нрл| L / (|Нрл| + |Нрп|) (21)
где Х - расстояние от левого пикета до точки с нулевой рабочей отметкой, м; L - длина пикета, принятая равной 100 м; Нрл и Нрп - соответственно рабочие отметки левого и правого пикетов, м.
Первая точка с нулевой рабочей отметкой лежит на Пк 18+00
Расстояние Х до второй точки с нулевой рабочей отметкой
X2 = |Н(ПК 19)| L / (|Н(ПК 19)| + |Н(ПК 20)|)
X2 = 0,85 100 / (0,85 + 2,00) = 29,82 м. (22)
Пикетажное положение второй точки с нулевой рабочей отметкой
L(02) = L(ПК 19) + Х2 (23)
L(02) = 1900 + 29,82 = 1929,82 м или ПК 19+29,82
5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
5.1 Типы поперечных профилей земляного полотна
Анализ грунтового профиля (приложение Б) показывает, что его верхняя часть сложена супесью, поэтому для возведения земляного полотна в насыпях в качестве грунта принята супесь. Участок трассы проходит в нестесненных условиях по плодородным 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 2 с коэффициентом заложения внутреннего откоса 1:4 и внешнего откоса резерва на участках ПК0+00 ПК 7+00; ПК9+00 ПК 15+00;
* 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 (ПК18+00…ПК 19+00) применен тип 10.
В связи с тем, что косогорность на участке трассы незначительна (менее 1:10), типы поперечных профилей слева и справа от оси дороги приняты одинаковыми.
5.2 Расчет поперечного профиля земляного полотна на ПК 20+00
5.2.1 Исходные данные для проектирования
В связи с тем, что выбор типа поперечного сечения земляного полотна зависит от косогорности местности в поперечном к трассе направлении, предварительно необходимо произвести ее оценку.
ПК 20+00 лежит на горизонтали. Расстояние между соседними горизонталями в поперечном к трассе направлении составляет L = 90 м в масштабе плана трассы (см. прил. А). Сечение горизонталей для плана трассы dh равно 2,50 м.
Тогда поперечный уклон местности равен
iм = dh / L (1)
iм = 5 / 90 = 0,056 или 56 ‰
Коэффициент заложения поперечного уклона местности равен:
m = 1 / iм (2)
m = 1 / 0,056 = 18.
Так как коэффициент заложения поперечного уклона местности более 10, косогорность местности при выборе типа поперечного профиля земляного полотна не учитывается.
Для расчета геометрических параметров поперечного профиля земляного полотна на ПК 20+00 (см. табл. 2.2 и прил. Б) приняты следующие исходные данные:
тип поперечного профиля земляного полотна -1;
грунт земляного полотна - супесь;
коэффициент заложения внутреннего откоса - m = 4;
коэффициент заложения внешнего откоса резерва - n = 5;
проектная отметка по оси дороги - Ноп = 144,50 м;
отметка поверхности земли по оси трассы - Нпз = 142,50 м;
рабочая отметка - 2,00 м;
ширина проезжей части - B = 7,00 м;
ширина обочины - C =2,50 м;
поперечный уклон проезжей части - iпч = 20 ‰;
поперечный уклон обочины - iоб = 40 ‰;
поперечный уклон поверхности земляного полотна - iзп = 30 ‰;
поперечный уклон дна резерва - iр = 20 ‰;
толщина дорожной одежды - hдо = 0,60 м;
толщина растительного слоя - hрс = 0,20 м.
Возведение насыпи производится из боковых резервов, глубина которых назначена hк = 1,40 м, что меньше допустимой величины, равной 1,50 м по типовому проектному решению для типа 1. Предусматривается рекультивация дна резервов, внутренних и внешних откосов слоем растительного грунта, поэтому граница полосы постоянного отвода земли принята на расстоянии 1,00 м от низа внутреннего откоса.
5.2.2 Определение геометрических параметров поперечного профиля земляного полотна
Отметка по кромке укрепительной полосы равна:
Нкрп = Ноп - iпч · (B / 2) (3)
Нкрп = 144,50 - 0,07 = 144,43 м.
Отметка бровки обочины:
Ноб = Нкрп - iоб · С (4)
Ноб = 144,43 - 0,10 = 144,33 м.
Отметка земляного полотна по оси дороги:
Ноз = Ноп - hдо (5)
Ноз = 144,50 - 0,60 = 143,90 м.
Отметка бровки Hбз и величина уширения d земляного полотна определяются из совместного решения двух уравнений: вычисление отметки Hбз по внутреннему откосу от отметки бровки обочины Ноб и вычисление отметки Нбз от отметки земляного полотна на оси дороги Ноз по уклону поверхности земляного полотна iзп.
Величина уширения земляного полотна:
d = [Ноб - Ноз + iзп · (С + B / 2)] / [(1 / m) - iзп] (6)
d = (144,33 - 143,90 + 0,03р 6) / (1 / 4 - 0,03) = 2,77 м.
Ширина земляного полотна поверху:
Lзп = B + 2 · (C + d) (7)
Lзп = 7,00 + 2р (2,50 + 2,77) = 17,54 м.
Отметка бровки земляного полотна:
Нбз = Ноз - iзп · (Lзп / 2) (8)
Нбз = 143,90 - 0,03 · 17,54 / 2 = 143,64 м.
Ширина земляного полотна понизу:
Lзпн = Lзп + 2р m · (Нбз - Нпз) (9)
Lзпн = 17,54 + 2р 4р (143,64 - 142,50) = 26,66 м.
5.2.3 Расчет геометрических размеров резерва
При возведении насыпи из двухсторонних резервов необходимо, чтобы половина площади земляного полотна насыпи равнялась площади бокового резерва. При этом надо учитывать, что снимается растительный слой грунта для целей последующей рекультивации.
Площадь половины земляного полотна с учетом снятия растительного слоя:
fн = {[(Нбз - Нпз) + (Ноз - Нпз)] / 2}р (Lзп / 2) + hрср Lзпнр 0,5 + 0,5р mр (Нбз - Нпз)2 (10)
fн = {[(143,64 - 142,50) + (143,90 - 142,50)] / 2}р (17,54 / 2) + 0,20 р 26,66р 0,5 + 0,5 р4 р(143,64 - 142,50)2 = 1,27р 8,77 + 2,666 + 2,5992 = 16,40 м2
Отметка дна резерва у внутреннего откоса насыпи:
Ндк = Нпз - hк (11)
Ндк = 142,50 - 1,40 = 141,10 м.
Из равенства площади резерва за вычетом слоя снимаемого растительного грунта и площади половины насыпи земляного полотна fн определяется расчетная ширина резерва по дну:
Lрн = fн / (hк - hрс) - (hк - hрс)р (m + n) · 0,5 (12)
Lрн = 16,40 / (1,40 - 0,20) - (1,40 - 0,20)р (4 + 5)р 0,5 = 8,28 м.
Отметка дна резерва у внешнего откоса:
Ндкв = Ндк - Lрн )р iр (13)
Ндкв = 141,10 - 8,28р 0,02 = 140,93 м.
Ширина резерва поверху:
Lрв = hкр (m + n) + Lрн (14)
Lрв = 1,40р (4 + 5) + 8,28 = 20,88 м.
Заложение внешнего откоса
Lок = hкр n (15)
Lок = 1,4р 5 = 7,00 м.
5.2.4 Определение ширины полосы отвода
Горизонтальное проложение внутреннего откоса насыпи:
Lот = (Ноб - Ндк) m (16)
Lот = (144,33 - 141,10)р 4 = 12,92 м.
Горизонтальное проложение внешнего откоса
Lок = hk · n (17)
Lок = 1,40р 5 = 7,00 м.
Ширина полосы постоянного отвода
Lпо = B + 2р (C + Lот + 1,00) (18)
Lпо = 7,00 + 2р (2,50 + 12,92 + 1,00) = 39,84 м.
Ширина полос временного отвода земли с каждой стороны от границы полосы постоянного отвода:
Lво = Lрн + hк n +1,00 (19)
Lво = 8,28 + 1,40 5 + 1,00 = 16,28 м.
5.2.5 Расчет площадей поперечного сечения
Площадь снимаемого слоя растительного грунта:
Fсн = (2 Lрв + Lзпн) hрс (20)
Fсн = (2 20,88 + 26,66) 0,20 = 13,68 м2.
Площадь насыпи земляного полотна:
Fн = 2 fн (21)
Fн = 2 16,40 = 32,80 м2.
Площадь выемки (резервов):
Fв = 2 fн (21)
Fв = 2 16,40 = 32,80 м2.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате выполнения курсовой работы по проектированию участка автомобильной дороги Елизово - Паратунка 3-й категории в Камчатской области разработаны основные проектные документы: план трассы, продольный и поперечный профиль земляного полотна, которые характеризуются следующими техническими показателями.
1. Протяженность трассы - 4104,84 м.
2. Коэффициент развития трассы - 1,16.
3. Запроектированы две кривые в плане с радиусами 3000 и1000 м.
4. На участке трассы требуется устройство двух водопропускных труб.
5. Продольный профиль запроектирован в насыпях по обертывающей, за исключением отдельного участка.
6. На участке ПК 18 ПК 19 проектная линия проходит в выемке, в пределах которой необходимо предусмотреть мероприятия по обеспечению снегонезаносимости.
7. Максимальный продольный уклон - 15‰;
8. Минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой - 30000 м;
9. В пределах участка трассы запроектированы по типовым проектным решениям 1-й, 3-й, 10-й типы поперечных профилей.
10. Детально запроектирован поперечный профиль земляного полотна на ПК 20+00, для которого рассчитаны все параметры.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ1. Методическое указание: проектирование основных элементов автомобильных дорог под ред. Глибовицкий Ю.С. Хабаровск издательство ХГТУ, 2003 г.2. СНиП 2.05.02.-85. Автомобильные дороги. - М.: Госстрой СССР, ЦИТП Госстроя СССР, 1986. - 56с.3. ГОСТ 21.101-97.СПДС. Основные требования к проектной и рабочей документации. - М.: ГП ЦНС Госстроя России, 1998. - 41с.4. Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования: Типовые материалы для проектирования. - М.: ГПИ Союздорпроект, 1987. - 55с.5. Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника /Под ред. Г.А. Федотова. - М.: Транспорт, 1989. - 437 с.6. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1. - М.: Транспорт, 1987. - 368 с.
