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
- вершина вертикального угла Нт (ВВУ1) = Нт (ПК 7) = 140,50 м;
Расчет элементов вертикальной кривой
Кривая вертикальной кривой
К1 = 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 = Т1² / (2 R1) (7)
Б1 = 225² / (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
Отметка начала вертикальной кривой:
Н(HBK1) = Н(BBУ1) - i1 Т1 (10)
Н(HBK1) = 140,50 - 0,015 225 = 137,13 м
Отметка конца вертикальной кривой:
Н (КBK1) = Н(BBУ1) = 140,50 м
Расстояние от начала вертикальной кривой до ПК 5+00:
х1 = 500 – 475 = 25 м
H(ПК 5) = Н(ПК 5) - х1² / (2 · R1) (11)
H(ПК 5) = 25² / (2 30000) = 137,49 м
Расстояние от конца вертикальной кривой до ПК 9+00:
Х2 = 925 – 900 = 25 м
H(ПК 9) = Н(ПК 9) – х2² / (2 · R1) (12)
H(ПК 9) = 25² / (2 30000) = 140,40 м
Пикетажное положение 2-го вертикального угла:
L (ВВУ2) = 1600 м.
Радиус вогнутой вертикальной кривой: R2 = 30000 м.
Продольный уклон в начале кривой: i2 = 0 ‰ = 0
Продольный уклон в конце кривой: i3 = 10 ‰ = 0,01
- вершина вертикального угла Нт (ВВУ2) = Нт (ПК 16) = 140,50 м;
Расчет элементов вертикальной кривой
Кривая вертикальной кривой
К2 = 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 = Т2² / (2 · R2) (15)
Б2 = 150² / (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
Отметка начала вертикальной кривой:
Н(HBK2) = Н(BBУ2) = 140,50 м
Отметка конца вертикальной кривой:
Н (КBK2) = H (ВВУ2) + i3 T2 (18)
Н (КBK2) = 140,50 + 0,01 150 = 142,00 м
Расстояние от начала вертикальной кривой до ПК 15+00:
Х3 = 1500 – 1450 = 50 м
H (ПК 15) = Н(ПК 15) – х3² / (2 · R2) (19)
H (ПК 15) = 50² / (2 · 30000) = 140,54 м
Расстояние от конца вертикальной кривой до ПК 17+00:
Х4 = 1750 – 1700 = 50 м
H (ПК 17) = Н (ПК 17) – х4² / (2 · R2) (20)
H (ПК 17) = 50² / (2 30000) = 141,54 м
4.6 Определение положения точек с нулевыми отметками
Для 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.