Проектирование продольного профиля

Проектная линия на пересечении водотоков

Согласно СНиП, малые и средние мосты, а также трубы под насыпями допускается располагать при любых сочетаниях элементов профиля и плана.

При проектировании участков дорог со сложными дорогостоящими искусственными сооружениями (мосты, путепроводы, виадуки, эстакады и т. п.) места расположения сооружений и проложение дороги на местности выбирают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Продольные уклоны на мостах, у которых проезжая часть такая же, как на дорогах, могут быть назначены те же, какие приняты для данной категории дороги. Исключение представляют деревянные настилы, продольный уклон которых следует ограничивать 15%.

Продольный профиль является одним из основных проектных документов, характеризующих дорогу и положение ее относительно поверхности земли. Отношение масштабов горизонтального к вертикальному продольного профиля принято 1:10, вертикальные расстояния всегда в 10 раз больше горизонтальных и выбираются в соответствии со стадией проектирования и сложностью рельефа местности. В РФ продольный профиль автомобильных дорог в равнинной местности составляют в масштабах 1:5000 (50 м в 1 см) и 1:500 (5 м в 1 см), а в горной местности 1:2000 (20 м в 1 м) и 1:200 (2 м в 1 см). При нанесении грунтового профиля вертикальный масштаб принимают 1:50 (50 см в 1 см).

Одной из самых важных характеристик транспортных качеств автомобильной дороги является продольный уклон. Определение предельных уклонов представляет собой комплексную задачу, связанную с детальным учетом максимальных уклонов, преодолеваемых различными типами автомобилей, строительных и эксплуатационных расходов, безопасности движения и т. д.

Определение максимальных продольных уклонов, которые автомобили конкретного типа могут преодолеть при заданной скорости движения, решается элементарно просто с помощью графиков динамических характеристик автомобилей в совокупности с кривыми динамического фактора по сцеплению. Этот расчет условно предполагает полное открытие дроссельной заслонки карбюратора и полную загрузку автомобиля.

Указанный метод позволяет определять максимальные продольные уклоны, которые может преодолеть автомобиль конкретного типа при заданной скорости и загрузке, и наоборот, с какой скоростью автомобили движутся на подъем заданной крутизны. Обычно эти уклоны значительно круче допустимых по нормативным документам на проектирование дорог, но скорости автомобилей при этом значительно ниже расчетных скоростей движения, предусматриваемых техническими условиями,

Транспортный поток, движущийся по дороге, всегда состоит из различных типов автомобилей, загруженных в различной степени. Состав движения в период эксплуатации дороги может изменяться. Вот почему определение продольных уклонов по динамическим характеристикам только одного типа автомобиля, принятого в качестве расчетного, допустимо только в ограниченных случаях, например для дорог, обслуживающих карьеры, открытые рудники, строительные объекты.

Обычно нормирование продольных уклонов решается как технико-экономическая задача исходя из принципа минимальных суммарных затрат, учитывающих влияние различных уклонов на стоимость строительства дороги и на эксплуатационные показатели автомобильного транспорта. Для дорог разных категорий, различающихся по интенсивности движения, нормируются продольные уклоны, соответствующие минимуму суммарных расходов при различных продольных уклонах (табл. 3).

Таблица 3

Расчетная скорость, км/ч
Максимальный допустимый продольный уклон, % (СНиП 2.05.02 – 85)

Переломы продольного профиля, которые получаются при изменении уклонов проектной линии, смягчают вписыванием вертикальных кривых.

Радиусы выпуклых вертикальных кривых определяют из условия обеспечения видимости водителем поверхности покрытия на расстоянии L_v, необходимом для остановки автомобиля перед препятствием на покрытии. Удовлетворение этого требования обеспечивает также требования безопасности и удобства движения в связи с крайне малым значением центробежной силы при применяемых в продольном профиле выпуклых вертикальных кривых, которое практически не отражается на значении сцепной силы автомобиля с покрытием и на надежности управления автомобилем.

Обычно пользуются приведенными в технических условиях значениями минимальных скоростей для разных радиусов. Минимальные радиусы выпуклых вертикальных кривых, рекомендуемые СНиП в зависимости от скорости движения, имеют следующие значения (табл. 4):

Таблица 4

Расчетная скорость, км/ч
Радиусы, м (СНиП 2.05.02 – 85)

На участках вогнутых вертикальных кривых видимость в светлое время суток обеспечена, однако условия движения ухудшаются, поскольку действие центробежной силы неприятно для пассажиров и создает дополнительную нагрузку на рессоры автомобиля. Поэтому радиусы вертикальных кривых назначают такие, чтобы центробежное ускорение не превысило 0,5-1,0 м/с². При этом перегрузка рессор автомобиля не превышает 0,05-0,10 от массы автомобиля.

В ночное время фары освещают поверхность покрытия вблизи движущегося автомобиля на расстоянии, меньшем необходимой видимости. Поэтому, радиусы вогнутых кривых назначают также с учетом расстояния видимости при свете фар исходя из обычной схемы, приводимой в учебниках по проектированию дорог.

Следует, однако, учитывать, что расчет на видимость при свете фар имеет, скорее, теоретическое, чем практическое значение, поскольку современные фары освещают дорогу на расстоянии, существенно меньшем расчетного. При увеличении силы их света значительно возрастает опасность ослепления водителей встречных автомобилей.

Минимальные допустимые радиусы вогнутых вертикальных кривых по техническим условиям имеют следующие значения (табл. 5):

Таблица 5

Расчетная скорость, км/ч
Радиусы, м (СНиП 2.05.02 – 85)

При назначении радиусов вертикальных кривых соблюдают также следующие условия:

как на выпуклых, так и на вогнутых переломах проектной линии рекомендуется применять вертикальные кривые с радиусами, значительно большими минимально допустимых (70000 м для выпуклых и 8000 м для вогнутых), при условии, что это не приводит к увеличению объемов земляных работ. При этом будут заметно улучшены условия движения;

минимальная длина тангенса Т вертикальной кривой (в м) должна быть равна абсолютному значению расчетной скорости (в км/ч). Вертикальные кривые с более короткими тангенсами воспринимаются водителями как пере­ломы профиля;

допускается сопряжение конца и начала двух смежных вертикальных кривых без прямой вставки;

радиусы и длины двух смежных вертикальных кривых не следует при­нимать в соотношении, большем 1:3;

прямая вставка между смежными обратными вертикальными кривыми не должна быть меньше

L=100²/ R_вог, (1)

где R_вог - радиус вогнутой вертикальной кривой;

не рекомендуется устраивать короткие прямые вставки между смежными односторонними вертикальными кривыми. В этом случае целесообразно заменять обе вертикальные кривые одной кривой или сопряженными вертикальными кривыми;

допускается не применять вертикальные кривые на выпуклых переломах, если биссектриса вертикальной кривой оказывается меньше 5 см при радиусе, обеспечивающем видимость, определенную по схеме обгона: (табл. 6).

Таблица 6

Расчетная скорость, км/ч
Rвып^(обг),м

В последние годы проектирование плана трассы претерпело существенные изменения. Появились клотоидные трассы, которые легко вписать в рельеф местности и обеспечить зрительную плавность дороги. В отношении проектирования продольного профиля подобных изменений не произошло. Продольные профили, как правило, по-прежнему состоят из прямых и круговых кривых.

Между тем в процессе проектирования продольного профиля встречается случаи, когда применение вертикальных круговых кривых не удовлетворяет ряду требований:

проектная линия из прямых и круговых кривых не всегда обеспечивает максимальное соответствие с поверхностью земли;

при ограниченном тангенсе хотя бы с одной стороны и при заданной биссектрисе не всегда возможно вписать круговую кривую;

на пересечениях в одном уровне на второстепенной дороге тангенс вертикальной кривой ограничивается с одной стороны отметкой поверхности проезжей части главной дороги. Круговая кривая в этом случае часто получается малой длины, и зрительная плавность трассы нарушается.

Этих недостатков можно избежать при замене в продольном профиле круговых вертикальных кривых клотоидами, что дает возможность лучше сочетать проектную линию с поверхностью земли.

Дата добавления: 2014-01-20