Различают два основных вида проектной линии: обёртывающую и секущую. Обёртывающая линия назначается по возможности параллельно поверхности земли и ближе к ней и широко применяется в равнинной местности, так как обеспечивает небольшие объёмы земляных работ при возведении земляного полотна. В пересечённом рельефе местности обёртывающая проектная линия будет иметь большое количество переломов при наличии крутых подъёмов и спусков, что вызовет снижение скорости автопоездов, перерасход. В этом случае может быть использована секущая проектная линия, при которой предусматривается срезка холмов или гряд (с устройством выемок) с использованием полученного грунта для отсыпки насыпей в прилежащих понижениях местности.
Нанесение проектной линии начинают с установления фиксированных высотных отметок (заданных отметок на контрольных точках) в местах пересечения существующих дорог, линий электропередач, отметок, проезжей части моментов и полотна дорог над горизонтами высоких вод в затапливаемых районах и т.п. После этого, пользуясь нормами проектирования (ИПЛЗП-82), в зависимости от почвенно-грунтовых и гидрологических условий местности, устанавливают для различных участков дороги минимально-необходимое возвышение земляного полотна относительно поверхности земли, оптимальная высота полотна 0.7 - 0.9 м. В местах, заносимых снегом, проектную линию наносят с отметками насыпи не меньше 0.5 м. Выемок по возможности избегают, проектируя их лишь при пересечении резко выраженных водоразделов, на спусках в пойму водотоков и в горной местности.
Назначая проектную линию, избегают частых и резких её переломов со сменой подъёмов и спусков, однако, нецелесообразно и искусственное введение очень длинных элементов, что приводит к излишним земляным работам. Наименьшее расстояние между двумя переломами профиля, называемое шагом проектирования, не должно быть менее 50 м.
Проектируемая лесовозная дорога располагается в равнинной местности, поэтому преимущественно используют обёртывающую проектную линию, полотно автодороги устраивают в невысокой насыпи (0.3 - 1.0 м). Исходя из этого, проектная отметка начальной точки (ПК0) линии первого уклона принимается больше отметки земли этой точки не менее чем на 0.3 м. При построении проектной линии для упрощения последующих расчётов совмещают её точки перелома с пикетами или плюсовыми точками.
От начальной точки проектной линии находят и отмечают пунктиром положение её первого участка, т.е. линии одного уклона, проходящей выше поверхности земли на 0.3 - 1.0 м. При этом уклон намечаемой проектной линии должен быть не более руководящего. Для этого определяют проектную отметку конечной точки линии первого уклона, которая равна отметке земли этой точки плюс высота насыпи.
По разности проектных отметок конечной и начальной точек линии одного уклона вычисляют уклон
, (4.1)
где НК - проектная отметка конечной точки;
НН - проектная отметка начальной точки;
d - горизонтальное расстояние между этими точками.
Если окажется, что вычисленный уклон больше значения уклона, установленного нормами проектирования ИПЛЗП-82 (больше 40 %), то положение линии смещается в сторону уменьшения уклона, или увеличения расстояния между концами линии. (Когда по условиям местности нельзя или невыгодно применять обёртывающую проектировку, то намечают секущую проектную линию).
Вычисленный уклон заносят в графу «Уклоны» сетки профиля, в которой участки профиля с одинаковыми уклонами ограничиваются ординатами. В построенных прямоугольниках условно диагоналями показывают направление уклонов, а горизонтальные участки дороги изображают горизонтальными линиями посередине. Над линией пишут величину уклона в целых тысячных долях, под линией - горизонтальное расстояние.
4.1 Вычисление уклонов и проектных отметок по бровке полотна
Проектные отметки для каждой пикетной и плюсовой точки, кроме начальной, определяют теоретически по формуле:
Нn = Hn-1 + id, (4.2)
где i - проектный уклон;
d - расстояние между точками.
Отметка любой точки проектной линии уклона равна отметке предыдущей точки этой линии плюс произведение уклона на горизонтальное расстояние между этими точками.
Вычисление проектных отметок производят последовательно, начиная со второй точки, и заканчивают вычислением отметки конечной точки для линии одного уклона. Проектные отметки выписывают в соответствующую графу с точностью до сотых долей метра. Последняя точка линии первого уклона будет начальной для следующего.
Пример:
Угол проектируют от ПК0 до ПК 1. Проектная отметка исходной точки ПК0 известна, вычисляем проектную отметку ПК 1 конечной точки линии первого уклона, которая, как отмечалось, равна отметке земли этой точки плюс высота насыпи
НПР ПК 1 = НПК 1 + насыпь; (4.3)
НПР ПК 1 = 49 051 + 1,3 = 50 351.
Значение уклона вычисляют по формуле:
i = НпрПК 1 - НпрПК0 =50 351-50 000 = 0.002=2‰ (4.4)
d 200
По вычисленному уклону определяют проектные отметки всех пикетных и плюсовых пронивелированных точек на этом участке трассы и вписывают их в графу проектных отметок.
НПК0 = 49 506 + 0,002 * 100 = 49 706 м.
НПК1 = 49 506 +0.002 * 100 = 53,80 м.
Вычисление уклона последующей линии производят после расчёта проектных отметок предыдущей линии. При этом за начальную отметку принимают вычисленную аналитическим способом отметку конечной точки линии предыдущего уклона.
4.2 Вычисление рабочих отметок
Величина земляных работ при постройке автодороги характеризуется рабочими отметками. Они определяются разностью проектных и фактических отметок точек профиля.
hРАБ = НПР - НФАКТ. (4.5)
Положительная рабочая отметка выражает высоту насыпи, отрицательная - глубину выемки. Рабочие отметки выписывают около проектной линии: положительные - над проектной линией (насыпью); отрицательные - под проектной линией (выемка в разрывах ординат).
Пример:
hраб0 = 49 706-49 506 = 0,2;
hраб1 = 50 351-49 051 = 1,3;
hраб2=50 391-48 643 = 1,74;
В такой последовательности высчитываются все рабочие отметки земли.
4.3 Расчёт расстояния до точек нулевых работ
Точки пересечения проектной линии с линией земли называются точками нулевых работ, т.к. в этих точках заканчивается выемка и начинается насыпь, и наоборот. Чтобы обозначить точки нулевых работ на трассе, необходимо знать расстояние от ближайших точек профиля до точки нулевых работ (рис. 6), на котором представлена точка нулевых работ 0, расположенная между точками ПК2+46 и ПКЗ профиля; h1 и h2 - абсолютные значения рабочих отметок; d - горизонтальное расстояние между точками.
Рис.6 расстояние до точек нулевых работ.
На основании подобия треугольников с вершиной 0 имеем
, откуда ; .
От точки нулевых работ к линии условного горизонта восстанавливают перпендикуляры, около которых справа и слева выписывают расстояния Х и (К - Х).Расстояние до нулевых точек вычисляют с точностью до десятых долей метра и выписывают в нижней части перпендикуляров. Контролем вычисления служит равенство суммы вычисленных расстояний фактическому расстоянию между точками.
Отметку нулевой точки вычисляют по формулам:
H0=Hпрпред+h10; (4.6)
H0=Hпрпосл-h20; (4.7)
h01= i ? x; (4.8)
h02= i ? (d-x); (4.9)
где Hпрпред - проектная отметка предыдущей точки;
Hпрпосл - проектная отметка последующей точки;
h01= превышение между нулевой точкой и предыдущей точки;
h02= превышение между нулевой точкой и последующей точкой;
i - проектный уклон;
4.4 Проектирование вертикальных кривых
На переломах проектной линии профиля в случае, если алгебраическая разность проектных уклонов более 15о/оо, в соответствии с ИПЛЗП-82, производят проектирование вертикальных кривых, обеспечивающих плавность движения транспорта и видимость дороги. Вертикальные кривые могут быть выпуклыми и вогнутыми (рисунок 7).
Рисунок 7 - Вертикальные кривые
Радиусы вертикальных кривых на магистралях всех категорий рекомендуется принимать не менее:
выпуклых - 5000 м;
вогнутых - 2000 м.
Допускаемые наименьшие радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых на трудных участках магистралей V категории в пересечённой местности принимаются равными 600 м.
Для построения вертикальной кривой достаточно знать только два её элемента: тангенс и биссектрису, которые определяют по алгебраической разности уклонов и выбранному радиусу. Для этого используют следующие таблицы:
А.Ф.Матвеев. Универсальные геодезические таблицы. - М.: Недра, 1979. - 142 с.;
Н.А.Митин. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах. - М.: Недра, 1978. - 468 с..
Значения тангенсов округляют до целых метров.
Вертикальные кривые условно показывают над проектной линией в горизонтальном масштабе профиля над рабочими отметками, условно принятыми обозначением (рисунок 11). Около каждой вертикальной кривой выписывают три основных элемента кривой: R, Т, Б и расстояние от прежних на величину биссектрисы.
Так как при замене ломаных проектных линий вертикальными кривыми изменяются рабочие отметки, то вычисление рабочей отметки заключаются в скобки, а рядом с ними выписываются их новые значения, отличающиеся от принятых на величину биссектриса.
Пример: для вертикальной кривой, проектируемой на профиле, произведён следующий расчёт: i = 0.4 0/00 - (-16 0/00) - 20 0/00, радиус кривой R =5000.
Тогда из таблицы Н.А.Митина Т = 50 м, В = 0,25 м. Для построения этой кривой от точки перелома линии на профиле - ПК4 отложить в обе стороны значения Т в горизонтальном масштабе профиля и условно обозначить выпуклость кривой. У концов кривой подписывают расстояние от НК и КК до предыдущих пикетов (- 50 и + 50). Рабочая отметка изменится на величину биссектрисы, равную 0.25 м, и вместо 0.75 будет 0.50.
4.5 Разбивка главных точек кривой
Главные точки кривой: начало кривой (НК), конец кривой (КК) и середина кривой (СК) определяются элементами круговой кривой. Элементы круговой кривой - тангенс (Т), кривую (К), биссектрису (Б) и домер (Д) - вычисляют по специальным таблицам. Исходными данными для вычисления элементов круговой кривой является угол поворота трассы и радиус круговой кривой (R) (рисунок 8).
Рисунок 8 - План участка дороги:
а) развёрнутый, б) условный
Расстояние от вершин угла поворота до начала или конца кривой называется дорожным тангенсом, его величину определяют по формуле
. (4.10)
Расстояние от начала до конца кривой по дуге называется длиной этой кривой, которую определяют по формуле
. (4.11)
Расстояние от вершин угла поворота до середины кривой к центру поворота называется биссектрисой, определяют по формуле Б = (Sec?/2-1).
Разница в длине хода по тангенсам и по кривой называется домером
Д = 2Т - К. (4.15)
Угол поворота вычисляют по измеренному горизонтальному углу теодолитного хода. Величину радиуса бригада принимает самостоятельно. При выборе величины радиуса надо помнить, что между концом данной кривой и началом следующей должна быть прямая вставка длиной не менее 20 метров.
Пример. Измеренный угол теодолитного хода ? = 149030'. Угол поворота трассы будет ?пр = 1800 - ? = 180000' - 1490 = 30030'. Радиус круговой кривой принимаем равным 300 м R = 300 м. По таблицам для разбивки кривых находим значения элементов кривой: Т = 71,79 м; К = 159,70 м; Б = 10,95 м; Д = 3,88 м.
В пикетажный журнал слева от угла поворота записывают величину угла и элементы кривой, а справа - вычисление пикетажного наименования главных точек кривой (рисунок 8).
На местности точки начала и конца кривой определяют рулеткой, откладывая от вершины угла поворота в створе предыдущего и последующего направления линии трассы значение тангенса. Эти точки закрепляют колышками со сторожками, на которых подписывают их пикетажное наименование. Середину кривой определяют при помощи теодолита, установленного в вершине угла поворота. На лимбе горизонтального круга откладывают отсчёт, равный ? измеренного угла. Вращением лимба визируют на ПК0. Вращением алидады при закреплённом лимбе совмещают нуль лимба с нулём верньера. В створе нового направления, отложив рулеткой значение биссектрисы, находят точку середины кривой. Эту точку, как и предыдущие, закрепляют колышком со сторожком и подписывают её пикетажное наименование. Закрепив на местности главные точки кривой, приступают к разбивке пикетажа по новому направлению. Но так как на углах поворота измерение линий ведется по тангенсам, а действительная длина трассы считается по кривой, то при разбивке пикетажа необходимо учитывать домер. Для этого от вершины угла поворота в створе нового направления откладывают величину домера. В этой точке закрепляют шпильку. Разбивку пикетажа до следующего угла поворота производят от этой шпильки.
Пикеты, находящиеся на тангенсах, выносятся на кривую способом прямоугольных координат. Для этого нужно знать радиус закругления R и Х - расстояние от выносимой точки (пикета или плюсовой точки) до начала кривой. Разбивку кривой ведут от начала и конца кривой к середине. Координаты X и Y берут по радиусу из таблицы кривых Н.Ф. Федорова, где место абсциссы X даётся как разность K-X. В этом случае по тангенсу откладывают длину кривой (K 2K 3K и т.д.) отмеряют назад соответствующие значения K-X. В найденных точках (концах абсцисс) восстанавливают перпендикуляры и откладывают по ним ординаты (Y1, Y2,… Yn), получая точки кривых.
Таким же способом выносят пикеты с линии тангенса на кривую. Длина K определяется как разность пикетажных значений выносимого пикета и начала или (конца) кривой. По таблицам для заданного радиуса по длине кривой определяют K-X и Y, по которым и выносят пикет на кривую, закрепляют «сторожком» с надписью, соответствующей выносимому пикету или плюсу (рисунок 9).
Рисунок 9 - Способ прямоугольных координат
4.6 Составление ведомости прямых и кривых. План трассы
Результаты измерений и вычислений, полученных при проложении на местности трассы, сводятся в ведомость прямых и кривых, которая служит для контроля вычислений, связанных с проектированием трассы (рисунок 10).
Рисунок 10 - План трассы по румбам и длинам
Из журнала нивелирования выписывают величины углов поворота трассы и их пикетажное положение (колонки 2, 3, 4), а также радиусы закруглений (колонка 5).
Элементы кривой (колонки 6, 7, 8, 9) заполняют, пользуясь таблицами для разбивки кривых, входами в которые являются величина угла поворота и радиус закругления (R).
Положение начала и конца кривой записывают в колонки 10, 11.
Длина прямой вставки равна расстоянию между началом второй кривой и концом первой (колонка12).
Расстояние между вершинами углов S (колонка 13) вычисляют как разность пикетажного положения последующей и предыдущей вершин углов поворота плюс домер предыдущей кривой (колонка 9).Азимуты и румбы, колонка 14, 15.
План трассы составляют по данным пикетажной книжки и ведомости прямых и кривых. Трассу наносят по румбам и длинам сторон в масштабе 1:10000 или 1:5000 - для равнинной и холмистой местности и 1:2000 - для горной местности.
Ведомость углов поворотов, прямых и кривых:
4.7 Вычисление азимутов и румбов направлений участков автодороги.
Азимуты последующих направлений вычисляют по формулам
А = Аn-1 + aПРАВ. (4.12)
А = Аn-1 - aЛЕВ., (4.13)
где А - азимут определяемого направления;
Аn-1 - азимут предыдущего направления;
aПРАВ. - угол поворота вправо;
aЛЕВ. - угол поворота влево.
Для нашего примера измеренный азимут начального направления трассы нивелирного хода А1 = 1100, измеренный угол поворота трассы aПРАВ. = 330 И блев = 290
А2=1100 +330 = 1430 или ЮВ 370;
А3=1430 -290 = 1140 или СВ 1040;4.8 Указания к оформлению профиляДля вычерчивания профиля тушью все линии и надписи выполняют черным цветом. Толщина линии сетки - 0.5 мм; плана и осевой линии графы ситуации - 0.8 мм; ординат, соответствующих пикетам - 0.4 мм; плюсам - 0.2 мм; проектной линии профиля - 0.6 мм; линии земли по оси дороги - 0.2 мм.
Цифры на профиле пишут высотой: километровые знаки и пикеты, кратные десяти - 3 мм; отметки фактические, проектные и рабочие, соответствующие пикетам - 3 мм; соответствующие плюсам - 2 мм; элементы прямых и кривых, румбы - 2 мм; прочие - 1.5 мм.
Отметки реперов выписывают на профиль с точностью до тысячных долей метра. Все остальные отметки округляют до сотых долей метра. Величины прямых и кривых, начало и конец кривых подписывают с точностью до десятых долей.
Расстояние между плюсами, длину уклонов, привязку реперов к оси дороги выписывают в целых метрах.
5. Детальная разбивка закруглений
Для детальной разбивки закругления нужно получить на местности точки закругления столь часто, чтобы между двумя соседними точками можно было считать за прямую. В зависимости от величины радиуса круговой кривой при строительстве автомобильных дорог осуществляют детальную разбивку кривых с шагом 2, 5, 10 и 20 м. Величину дуги в зависимости от радиуса кривой можно определить из таблицы 2.
Таблица 2
R, м | К, м | |
20 - 100 | 2 - 5 | |
100 - 300 | 5 - 10 | |
300 - 1000 | 10 - 20 |
Закругления на автомобильных дорогах устраиваются с переходными кривыми и без них. По нормам технических указаний переходные кривые на лесовозных автодорогах V категории должны устраиваться при радиусах горизонтальных кривых 250 м и менее.
Переходные кривые проектируются между прямыми участками дороги и круговой кривой для того, чтобы улучшить условия движения транспорту.
Наиболее точным способом разбивки закруглений является способ прямоугольных координат, где за начало координат принимается начало и конец закруглений кривой. За положительное направление оси Х принимается направление по тангенсу от начала и конца кривой в сторону вершины угла поворота. За положительное направление оси Y принимается направление, перпендикулярное тангенсу угла, направленное внутрь угла поворота.
Прежде чем приступить к детальной разбивке кривой, необходимо по известному углу поворота a и радиусу кривой R определить основные элементы круговой кривой Т, К, Д, Б и пикетажное наименование главных точек круговой кривой: НК, К, С, К и КК. После этого приступают к детальной разбивке круговой кривой, если величина радиуса закругления больше 250 м, или к разбивке кривой со вспомогательными переходными, если радиус меньше 250 м.
Порядок работы лучше всего рассмотреть на примере.
Пример:
Дано: R = 250.00 м;
a = 33 0;
ВУП = ПК5.
По таблице 1 Н.А. Митина находим основные элементы круговой кривой:
Т = 74,05;
К = 143,92;
Д = 4,18;
Б = 10,74.
Затем определяем пикетажное положение главных точек кривой
ВУП пк 5 НКК пк 4+25,95
- Т +74,05 + К/2 +71,96
НКК пк 4+25,95 СКК пк 4+97,91
НКК пк 4+25,95
+К +143,92
ККК пк 5+69,87
Теперь можно приступить к детальной разбивке закругления. Из таблицы 1 находим, что расстояния между точками детальной разбивки при R = 250 м должны быть 10-20 м.
Допустим, К = 20 м. Тогда число точек детальной разбивки определится из формулы n = (T + t) м:
Для каждой из них найдём прямоугольные координаты X и Y из таблицы детальной разбивки закругления с переходными кривыми (таблица 2) и сведём их в новую таблицу 3.
Таблица 3 - Таблица детальной разбивки закругления с переходными кривыми
К | Х | Y | |
R=250 | |||
0 | 0 | 0 | |
10 | 10.00 | 0.01 | |
20 | 20.00 | 0.07 | |
30 | 30.00 | 0.23 | |
40 | 39.99 | 0.53 | |
50 | 49.98 | 1,04 | |
60 | 59.95 | 1,80 | |
70 | 69.90 | 2,86 | |
80 | 79.80 | 4,27 | |
90 | 89,64 | 6,05 |
Отступив от нижнего края листа миллиметровой бумаги 3 см, проводим карандашом тонкую линию, на левом краю которой выбираем точку НПК.
Отложив от неё в масштабе 1 : 500 длину (T + t), получаем точку ВУП. При ВУП строим транспортиром величину левого угла поворота трассы. На новом направлении также отмеряем (T + t), фиксируем третью главную точку закругления - КПК.
Для нахождения положения точки СКК прочерчиваем биссектрису угла между направлениями трассы и откладываем на ней (Б + ?).
Затем, пользуясь таблицей 5, наносим на чертёж все точки детальной разбивки по их прямоугольным координатам X и Y.
Соединив главные точки закругления и точки детальной разбивки плавной кривой линией, получаем графическое изображение закругления.
Положение ПК8 на кривой также определяется прямоугольными координатами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе проведения курсовой работы мы научились: обрабатывать журнал геометрического нивелирования. Так же на практике построили:
1) продольный профиль лесовозной дороги V категории,
2) детальную разбивку закруглений,
3) план трассы по румбам и длинам.
В целом был закреплён теоретический курс по предмету «Инженерная геодезия»
Список использованной литературы
1. Инструкция по проектированию лесозаготовительных предприятий - Ленинград 1984 - 186 с.
2. Митин Н.А. Таблица для разбивки кривых на автомобильных дорогах - М. Недра 1978 - 496 с.
3. Мачернис Н. А. Проектирование лесовозной автомобильной дороги и вертикальная планировка строй площади.
4. Методические указания для студентов специальности 2601 с. Красноярск СибГТУ 1980 - 36 с.
5. Основы инженерной геодезии: Учеб.-3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа; Издательский центр «Академия», 1999.-300 с.: ил.
Страницы: 1, 2
