Проектирование автомобильной дороги

Проектирование автомобильной дороги

Введение

трасса автомобильный земляной дорога

В данной курсовой работе проектируется автомобильная дорога III категории, интенсивность движения которой составляет от 1000 до 3000 автомобилей в сутки.

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Проектируют и строят дороги таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои технические возможности, чтобы на поворотах, подъёмах и спусках автомобилю не грозили заносы и опрокидывания. В течение всего года дорога должна быть прочной и противостоять динамическим нагрузкам и погодным условиям.

Рост автомобильных перевозок, их себестоимость, условия организации перевозок и обеспечение безопасности движения в значительной степени зависят от развития и состояния дорожной сети. При движении по плохой дороге уменьшается скорость, увеличивается расход топлива, возрастает стоимость перевозок, кроме того, возрастает количество дорожно- транспортных происшествий, усиливается износ автомобиля. На хорошо спроектированной и правильно построенной дороге с твердым и ровным покрытием автомобиль может развивать большую скорость и перевозить груз, соответствующий его максимальной грузоподъемности. Таким образом, значение автомобильных дорог в современных условиях жизни значительно возрастает и чем лучше техническое состояние автомобильных дорог, тем полнее и экономичнее используется автомобильный транспорт.

Эти особенности их работы должны учитывать проектировщики строители работники эксплуатационной службы, которые обязаны обеспечить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длительного времени.

Целью курсового проекта является проектирование автомобильной дороги, соответствующей всем нормативным документам. Необходимо создать съемочное обоснование для вынесения в натуру всех элементов автомобильной дороги. Выполнить подсчет объемов земляных работ при возведении насыпного сооружения для дорог, выбрать рациональное направление трассы.

1. Проектирование автомобильной дороги

Автомобильные дороги - капиталоемкие сооружения, поэтому проектирование дорог должно быть направлено на достижение их высоких эксплуатационных качеств при минимуме строительных затрат.

При выборе вариантов проектных решений предпочтение необходимо отдавать таким, где обеспечивается безопасность движения автомобилей с расчетными скоростями, с большим сроком службы земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений.

Правильно составленный проект должен обеспечить:

а) соответствие эксплуатационных показателей дороги заданным;

б) устойчивость и прочность сооружений дороги;

в) минимальную стоимость строительства;

г) осуществление строительства в заданные сроки.

Такое разделение процесса проектирования делается обычно для удобства его изучения и организации. Изыскания и проектирование дороги нельзя считать раздельными процессами. Фактически изыскания являются существенной частью и началом проектирования, поскольку:

) Во-первых, в процессе изысканий решаются на местности такие основные вопросы проекта, как положение трассы в плане и профиле, размещение дорожных сооружений;

)        Во-твторых, изыскания дают материал для разработки проекта.

Автодороги делятся на три типа:

а) автомагистрали;

б) скоростные;

в) дороги обычного типа.

У каждой из них есть своя пропускная способность, надежность и сроки эксплуатации. Все это должно учитываться и прорабатываться во время дорожного проектирования. Также при проектных работах важно знать климатическую зону строительства, категории примыкающих дорог, интенсивность движения и другие факторы.

1.1    Выбор участка трассы

Выбор положения трассы между заданными пунктами зависит от категории дороги, рельефа местности, почвенно-геологических и гидрологических условий.

Дорогу не всегда можно проложить по кратчайшему расстоянию между заданными пунктами. Овраги, реки, болота приходится обходить, удлиняя трассу и прокладывая её в виде ломаной линии.

В местах изменения направления трассы при обходе препятствий образуется угол поворота.

В результате трасса представляет собой сочетание прямых участков разной длины с плавными кривыми.

Чтобы сохранить окружающий ландшафт при проложении дороги, используют принципы ландшафтного проектирования. Размеры геометрических элементов дороги указывают с элементами рельефа местности. Ландшафтное проектирование дорог обеспечивает выполнение закона об охране природы и о землепользовании.

Проектные решения автомобильных дорог должны обеспечивать:

а) организованное, безопасное, удобное и комфортабельное движение автотранспортных средств с расчетными скоростями;

б) однородные условия движения; соблюдение принципа зрительного ориентирования водителей;

в) удобное и безопасное расположение примыканий и пересечений;

г) необходимое сцепление шин автомобилей с поверхностью проезжей части; необходимое обустройство автомобильных дорог, в том числе защитными дорожными сооружениями;

е) необходимые здания и сооружения дорожной и автотранспортной служб и т.п.

При выборе вариантов трассы и конструкции автомобильной дороги, кроме технико-экономических показателей следует учитывать степень воздействия дороги на окружающую среду, как в период строительства, так и во время эксплуатации, а также сочетание дороги с ландшафтом.

Для строительства автомобильных дорог и дорожных сооружений предоставляются, как правило, земли, не пригодные для сельского хозяйства.

Предоставление земельных участков из земель лесного фонда производится преимущественно за счет не покрытых лесом площадей или площадей, занятых кустарником и малоценными насаждениями.

Предоставление и изъятие земель под строительство, реконструкцию или ремонт автомобильных дорог и дорожных сооружений осуществляют в установленном законодательством порядке.

При размещении автомобильных дорог, мостовых переходов и других дорожных сооружений на водных объектах и прибрежных полосах (зонах) в обязательном порядке дополнительно производится согласование с органами по регулированию использования и об охране вод и с органами, осуществляющими охрану рыбных запасов и санитарного надзора.

2. Геодезическое обеспечение при проектировании автомобильных дорог

Планово-высотное обоснование тахеометрических съемок, со съемочных точек которого осуществляют съемку подробностей рельефа и ситуации местности, обычно создают двумя способами:

а) прокладкой теодолитного хода (разомкнутого или замкнутого) с измерением горизонтальных углов полным приемом оптического теодолита или электронного тахеометра и промерами горизонтальных проекций сторон землемерной лентой или светодальномером. Высоты съемочных точек определяют геометрическим нивелированием;

б) прокладкой теодолитного хода с измерением горизонтальных углов полным приемом теодолита, определением горизонтальных расстояний между съемочными точками нитяным дальномером оптического теодолита или светодальномером электронного тахеометра (если тахеометрическую съемку выполняют электронным тахеометром). Высоты съемочных точек определяют методом тригонометрического нивелирования. Таким образом, в этом случае планово-высотное обоснование создают, используя один прибор - оптический теодолит или электронный тахеометр.

Съемочное обоснование по первому способу создают при тахеометрических съемках для проектирования объектов строительства, занимающих большие площади (средние и большие мостовые переходы, транспортные развязки движения в разных уровнях, аэропорты и т.д.), а также при съемках в населенных пунктах.

Съемочное обоснование по второму способу создают при относительно небольших площадях тахеометрических съемок (места со сложными инженерно-геологическими условиями, небольшие карьеры и резервы, пересечения и примыкания автомобильных дорог в одном уровне, малые водопропускные сооружения и т.д.).

Съемочным обоснованием тахеометрических съемок могут служить:

)        трасса линейного сооружения;

)        замкнутый полигон;

)        сеть микротриангуляции;

)        висячий ход.

Выбор того или иного типа съемочного обоснования связан со стадией проектирования, рельефом местности, размерами и требуемым масштабом съемок.

Ориентирование съемочного обоснования тахеометрических съемок и определение координат съемочных точек обычно осуществляют привязкой к трассе линейного сооружения, либо к пунктам государственной геодезической сети. При съемках небольших площадей допускается ориентирование съемочного обоснования по магнитному азимуту с вычислением условных координат съемочных точек.

Минимальное число съемочных точек в зависимости от масштаба съемки приведено ниже:

Масштаб съемки........................ 1:500 1:1000 1:2000 1:5000.

Минимальное число съемочных точек:

)        на 1 км²....................................... 142 80 50 22;

)        на 1 планшет.............................. 9 20 50 89.

Съемочные точки обоснования размещают, как правило, на возвышенных участках местности с хорошо обеспеченной видимостью. Расстояния между съемочными точками не должны быть больше 350 м и меньше 50 м. В исключительных случаях минимальное расстояние между точками съемочного обоснования допускают до 20 м, но с обязательным центрированием теодолита на карандаш, вставляемый взамен вынутой шпильки и с визированием не на веху, а на шпильку.

Трассу линейного сооружения в качестве съемочного обоснования (рисунок 1) используют в следующих случаях:

) при съемках притрассовой полосы дорог для проектирования системы поверхностного водоотвода;

) для целей камерального трассирования на сложных участках местности;

) на участках местности со сложным инженерно-геологическим строением;

) при съемках для проектирования малых искусственных сооружений;

) для проектирования пересечений и примыканий автомобильных дорог в одном уровне и т.д.

Трассу нередко используют и как часть съемочного обоснования другого типа.

Р₁, Р₂ - пункты геодезической сети;т I - Cт VIII - съемочные точки;

В_уг1 -В_уг3 - вершины углов поворота трассы.

Рисунок 1 - Съемочное обоснование линейного объекта (висячий ход)

Закрепление точек съемочного обоснования первоначально осуществляют сторожками и точками, при этом в центр точки вбивают гвоздь, над которым центрируют теодолит с точностью ±0,5 см. При ответственных съемках больших площадей, когда съемочные точки необходимо сохранить, последние закрепляют стандартными деревянными или железобетонными столбами. На лицевой части сторожков и столбов закрепления надписывают сокращенное название организации, выполняющей изыскания, номер съемочной точки и год производства съемки.

При создании геодезической основы использовался электронный тахеометр   Электронный тахеометр Nikon Nivo 5.С (рисунок 2,рисунок 3).

Новейшее поколение электронных тахеометров Nivo 5C от флагмана геодезического приборостроения - Японской корпорации Nikon - это великолепные геодезические приборы, предназначенные для решения самых разнообразных задач из области топографии, геодезии, землеустройства, строительства и пр.

Тахеометры Nivo 5C с угловой точностью 5" превосходно справятся с любыми поставленными целями любой степени сложности. Главные достоинства этих приборов - компактность, простота в эксплуатации и легкость. Исполнитель съемки без труда сможет переносить этот прибор с токи на точку в течении всего рабочего дня, ведь вес этого инструмента составляет всего 3,9 килограмма.

Тахеометры Nivo 5C традиционно обладают фирменной просветленной оптикой, гарантирующей превосходную точность наведения и получение неизменно качественного изображения при любых условиях, как в сумерках или в тумане, так и при ярком солнечном свете, тем самым значительно снижая нагрузку на глаза исполнителя.

Стоит отметить, что тахеометр способен производить измерения как при помощи отражателя, так и в безотражательном режиме. При этом очень удобным является отсутствие переключения между режимами. Измерения происходит после нажатия соответствующей клавиши. Нажатие клавиши MSR1 означает режим измерения на призму, а клавиши MSR2 - измерение в безотражательном режиме. Такая, казалось бы, на первый взгляд, мелочь по достоинству оценена многими геодезистами, и позволяет существенно сократить время проведения съемки. Скорость измерения одной точки составляет всего 0,8-1,5 секунды в режиме измерений на призму, и 1,0-1,8 секунд в безотражательном режиме. Потрясает воображение дальность измерений Nivo 5C. Благодаря улучшенному дальномеру повышенной мощности, дальность измерений в безотражательном режиме составляет 300 метров! А при использовании призмы, расстояние может достигать поразительного результата - 5-ти километров. Существенно облегчает проведение съемки наличие лазерного целеуказателя. Лазерный луч сверхмалого диаметра (диаметр луча составляет 15 миллиметров на удалении 30 метров) поможет точно и быстро навестись даже на такие неудобные для измерения объекты как провода, тонкие трубы и прочие.

Абсолютно все технологии, реализованные в Nivo 5C, направлены на увеличение производительности без потери качества измерений. Аккумуляторы прибора расположены в карманах по обеим сторонам инструмента, что позволяет осуществлять "горячую" замену элементов питания, не прерывая процесс съемки. Срок работы обоих аккумуляторов в режиме непрерывного измерения расстояний и углов составляет 7,5 часов. Отображение данных осуществляется посредством двух дисплеев - 16-битного TFT-дисплея и графического LCD-дисплея. И первый, и второй дисплей имеют функцию подсветки, что очень удобно при работе в условиях недостаточной видимости.

Мозгом тахеометра Nivo 5C является мощный процессор Marvell PXA300 XScale с частотой 624 МГц, под управлением которого осуществляется работа программного обеспечения Spectra Precision Survey Pro на базе операционной системы Windows CE. Данный мощнейший пакет программного обеспечения предназначен для решения в полевых условиях любых задач, которые могут встать перед геодезистом. Существует возможность установить станцию различными способами, осуществить вынос точек в натуру, решить прямую и обратную геодезические задачи, произвести измерения недоступных точек, измерение координат со смещением, сделать архитектурные обмеры, и масса других полезных функций. Молниеносная передача данных происходит благодаря наличию модуля беспроводной связи Bluetooth, разъемов Compact Flash и USB.

Превосходная защита от воздействия неблагоприятных внешних факторов и широкий диапазон рабочих температур в сочетании с приемлемой ценой и огромной функциональностью делают тахеометр Nikon превосходным выбором для вложения средств в высокотехнологические геодезические приборы.

Таблица 1. Технические характеристики

Стандартная комплектация:

а) Электронный тахеометр Nikon Nivo 5.С;

б) Кабель передачи данных;

в) Зарядное устройство;

г) Внутренняя батарея (2 шт.);

д) Транспортировочный кейс;

е) Плечевые ремни;

ё) Набор юстировочных инструментов;

ж) Руководство пользователя на русском языке.

Оcновные преимущества тахеометра:

1)      Высококачественная оптика Nikon;

)        Удобное в использовании эффективное программное обеспечение;

)        Быстрый, точный дальномер;

)        Функция безотражательных измерений;

)        Легкая в использовании панель управления;

)        Батареи, замена которых возможна без выключения питания;

)        Компактный, легкий, прочный корпус;

)        Беспроводной Bluetooth;

)        Возможно оснащение лазерным отвесом.

Таблица 2 - Координаты и высоты пунктов геодезической сети

3. Камеральное трассирование автомобильных дорог

Автодорожное полотно состоит из проезжей части, обочин, откосов и кюветов (рис. 4). Ширина проезжей части может быть 6 - 15 м в зависимости от категории дороги. Для укрепления проезжей части с обеих сторон ее устраивают обочины шириной 2 - 3.75 м. К обочинам примыкают откосы. Линия, отделяющая обочины от откосов, называется бровкой дорожного полотна. Проектные высоты даются в продольном профиле по бровке.

Под трассой понимается пространственное положение взаимосвязанной с рельефом местности продольной оси проектируемого линейного сооружения.

При выборе оптимального варианта участка местности необходимо, чтобы трасса отвечала следующим условиям:

) обеспечивала строительство и надежную эксплуатацию линейного сооружения с заданными характеристиками;

) удовлетворяла ограничениям, накладываемым нормами проектирования;

) имела технико-экономические показатели, оптимизирующие значение численного критерия эффективности.

1 - кювет; 2 - бровка; 3 - обочина; 4 - проезжая часть; 5 - кромка; 6 - откос; 7 - воронка; 8 - резерв.

Рисунок 4 - Дорожное полотно

В результате камерального трассирования получают план трассы (проекцию трассы на горизонтальную плоскость) и продольный профиль (вертикальный разрез по оси трассы).

На плане трасса состоит из прямых участков, сопряженных между собой круговыми кривыми (рис. 5).

Рисунок 5 - Трасса в плане

4. Выбор категории дорог

Автомобильные дороги подразделяют на следующие группы:

а) Дороги общегосударственного значения соединяют между собой столицы республик, крупные промышленные и культурные центры, а также столицу с крупными центрами соседних государств. Эти дороги отличаются высшим техническим совершенством. Дороги республиканского значения соединяют главные административные, культурные и экономические центры республик, областей со столицей республики и между собой;

в) Дороги местного значения делятся на дороги областного, районного значения и дороги хозяйственные или ведомственные. Ведомственные дороги предназначены для сообщения между колхозами, совхозами, заводами. Дороги местного значения обслуживают отдельные хозяйства и ведомства.

Дороги и улицы населенных мест используют для транспортной связи в границах населенных пунктов. Некоторые из этих дорог и улиц могут служить для транзитного транспортного движения.

По техническому уровню автомобильные дороги разделяются на пять категорий (СНиП Н-Д.5-72). За основу классификации берется народнохозяйственное значение автомобильных дорог, интенсивность движения в сутки или годовая грузонапряженность и другие показатели. Категории дорог бывают:

1) I - II категории - это автомагистрали общегосударственного и республиканского значения, связывающие важнейшие экономические районы страны и крупные центры. На дорогах I категории суточная интенсивность движения составляет свыше 6 тысяч автомобилей при основной расчетной скорости 150 км/ч, они имеют по четыре и более полос движения с разделительной полосой между разными направлениями движения. На дорогах II категории суточная интенсивность движения принимается от 3 до 6 тысяч автомобилей при расчетной скорости 120 км/ч и двух полосах движения;

) Дороги III категории - республиканского и областного значения при интенсивности движения 1-3 тыс. автомобилей и основной расчетной скорости 100 км/ч;

) Дороги IV-V категорий - это автодороги местного значения с небольшой интенсивностью движения и основной расчетной скоростью 80-60 км/ч.

Основное требование, предъявляемое к дорожным трассам, - это плавность и безопасность движения с заданными скоростями. В связи с этим на автомобильных и железных дорогах строго регламентируются максимальные руководящие уклоны и минимальные радиусы кривых (таблица 1).

На кривых небольших радиусов предельно допустимый уклон смягчают (уменьшают). На железных дорогах это смягчение уклона, выраженное в долях, определяется по формуле:

                                                       (1)

где  и K - соответственно угол поворота в градусах и длина кривой в метрах.

Так как , где R - радиус кривой в метрах, - радиан в градусах (), то:

                                                     (2)

Например, при руководящем уклоне i_р=20 ‰ максимально допустимый уклон на кривой с радиусом R= 700 м следующий:

_. (3)

Для автомобильных дорог общего пользования ширину проезжей части и земляного полотна устанавливают в зависимости от категории дороги и расчетной интенсивности движения в соответствии со СН и П 2.05.02-85.(см. табл. 3).

Крутизну откосов насыпей высотой до 3 м на дорогах I - III категорий при высоте насыпей до 2 м - не круче 1:3. (см. табл. 4)

Площадки под станции и разъезды, а также крупные парки путей размещают, как правило, на прямых горизонтальных участках и только в трудных условиях допускают размещение разъездов и промежуточных станций на участках с уклонами, не превышающими 20 ‰. В последнем случае кривые должны быть обращены в одну сторону, а радиусы кривизны составлять не менее 1000 м для магистральных дорог и 600 м для линий местного значения.

Таблица 3 - Категории дорог

Таблица 4 - Основные параметры проезжей части и земляного полотна автомобильной дороги

Таблица 5 - Наибольшая крутизна откосов насыпей

4.1 Построение оси автомобильной дороги

Трассой называется ось проектируемого сооружения линейного вида, обозначенная и закрепленная на местности или нанесенная на карту, фотоплан или цифровую модель местности. Основными элементами трассы являются план - ее проекция на горизонтальную плоскость, и продольный и поперечный профили - вертикальные разрезы вдоль и поперек проектируемой линии сооружения.

Начинается разбивка трассы (рисунок 6) с главных её точек, к которым относятся начало и конец трассы, вершины углов поворота, точки пересечения с осями различных сооружений.

После нанесения главных точек по трассе прокладывают теодолитный ход, который разбивается с помощью пикетов на 20-метровые отрезки. Начало трассы обозначаются пикетом с номером 0, в результате чего номер каждого обозначает число двадцатых метров трассы от ее начала. Характерные точки рельефа, встречающиеся между пикетами, отмечаются плюсовыми точками, на которых указываются расстояния до ближайшего заднего пикета, например, ПК 0 + 19,0. Плюсовые точки предназначены для уточнения рельефа между пикетами.

Рисунок 6 - План разбивки трассы

5. Повороты трассы

Автомобильные дороги должны обеспечивать перевозку грузов и пассажиров с удобством, минимальной затратой энергии, вырабатываемой двигателями, и при малой стоимости перевозок. Казалось бы, что этим требованиям лучше всего может удовлетворить дорога, построенная по прямой линии, соединяющей задние точки. Однако строить дорогу по кратчайшему направлению препятствуют элементы рельефа земной поверхности (горы, овраги), водные преграды (болота, озера, реки), заповедники, необходимость проведения дороги через заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам, участки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог, а также нецелесообразность проложения дороги по высокоплодородным землям, ценным для сельского хозяйства.

Для удобства и безопасности движения автомобилей изломы дороги смягчают, вписывая в их углы дуги окружности или кривые с постепенно изменяющимся радиусом кривизны (переходные кривые).

Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуют коэффициентом развития, или коэффициентом удлинения, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный ее пункты (воздушной линии).

Положение геометрической оси дороги на местности называется ее трассой. Поскольку трасса при обходе препятствий, на подъемах  на холмы и спусках в понижения местности меняет свое направление в плане и профиле, она является пространственной линией.

Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе, называют планом трассы.

Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота. Который  измеряют между продолжением направления трассы и новым ее направлением. Углы поворота последовательно нумеруют вдоль дороги - по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно  сторон света. Для этого вычисляют румбы прямых участков трассы.

Различают следующие геометрические элементы закруглений - угол α, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б (рисунок 7).

Так как при изысканиях длину трассы измеряют по направлениям тангенсов, то в пределах кривой возникает ошибка в оценке длины дороги, поскольку измеряемая ломаная линия АВС больше, чем дуга АЕС. Чтобы исправить эту ошибку, при измерении длины дороги на каждой кривой вводят поправку, называемую домером Д.

Рисунок 7 - элементы поворота трассы.

5.1Разбивка кривых в главных точках

Основные элементы круговой кривой представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 - Основные элементы кривой.

Расчет главных элементов кривой:

                                                (4)

                                                (5)

                                               (6)

Д=2Т-К                                                    (7)

Первое закругление:

R=150;

Ө=49º;

;

;

;

Д=2*68,36-128,22=8,5 м;

Второе закругление:

R=160;

Ө=37º;

;

;

;

Д=107,08-103,27=3,81 м;

5.2 Вынос пикетов на кривую

Так как при разбивке пикетажа на трассе мерщики перемещаются по тангенсам кривых, то возникает необходимость выноса пикетов, расположенных на тангенсах, на кривые (рисунок 9). Вынос пикетов на кривые выполняется способом прямоугольных координат и в принципе не отличается от детальной разбивки кривой с помощью данного способа. Разница лишь в том, что при детальной разбивке кривой необходимые данные берут из таблиц, в которых они даются через определенные расстояния по кривой (20, 10, 5 или 1м). При выносе пикетов с касательной (тангенса) на кривую такие данные находят также из таблиц, но при этом используют метод интерполирования.

Рисунок 9 - Вынос пикетажной точки с тангенса на кривую

Расчетные формулы:

                                                       (9)

                                          (10)

                                                        (11)

Первое закругление:

L=ПК0+60-ПК0+48,215=11,785

ε=4^о30’13.75”

Х=150*sin 4^о30’13.75” = 11.778

У=2*150*sin²(4^о30’13.75”/2)=0.463

L=ПК0+80-ПК0+48,215=31,785

ε=12^о08’49.68”

Х=150*sin 12^о08’49.68” = 31.56

У=2*150*sin²(12^о08’49.68”/2)=3.36

L=ПК 1-ПК0+48,215=51,785

ε=19^о47’25.60”

Х=150*sin 19^о47’25.60”= 50.79

У=2*150*sin²(19^о47’25.60”/2)=8.86

L=ПК1+76.435-ПК1+20=56.435

ε=21^о34’03.05”

Х=150*sin 21^о34’03.05” = 55.14

У=2*150*sin²(21^о34’03.05”/2)=10.50

L=ПК1+76.435-ПК1+40=36.435

ε=13^о55’27.13”

Х=150*sin13^о55’27.13”= 36.10

У=2*150*sin²(13^о55’27.13”/2)=4.41

L=ПК1+76.435-ПК1+60=16.435

ε=6^о16’51.21”

Х=150*sin 6^о16’51.21” = 16.41

У=2*150*sin²(6^о16’51.21”/2)=0.90

Второе закругление:

L=ПК2+20-ПК2+06.19=13.81

ε=4^о56’52.26”

Х=150*sin 4^о56’52.26” = 13.8

У=2*150*sin²(4^о56’52,26”/2)=2.38

L=ПК 2+40-ПК2+06.19=33.81

ε=12^о06’48.43”

Х=150*sin 12^о06’48.43”= 33.58

У=2*150*sin²(12^о06’48.43”/2)=14.09

L=ПК3+09.46-ПК3=9.46

ε=3^о23’21.59”

Х=150*sin 3^о23’21.59”= 9.46

У=2*150*sin²(3^о23’21.59”/2)=1.12

L=ПК3+09.46-ПК2+80=29.46

ε=10^о33’17.77”

Х=150*sin10^о33’17.77”= 29.31

У=2*150*sin²(10^о33’17.77”/2)=10.73

L=ПК3+09.46-ПК2+60=49.46

ε=17^о43’13.94”

Х=150*sin 17^о43’13.94”= 48.70

У=2*150*sin²(17^о43’13.94”/2)=29.65

5.3 Детальная разбивка круговой кривой

При строительстве линейных сооружений в местах закруглений, выполняют детальную разбивку, которая выполняется тремя способами:

)        прямоугольных координат;

)        полярный способ;

)        способ продолженных хорд.

В данной курсовой работе мы выполняли детальную разбивку кривой способом продолженных хорд (рисунок 10).

Детальная разбивка горизонтальных круговых кривых в стесненных условиях местности может быть произведена по прямоугольным координатам Х и У от хорд.

Значения вычисляют по следующим формулам:

1)      Задавшись длиной хорды 5 м, определяют смещение:

                                                      (11)

                                                               (12)

где b = 5 м (принятая длина хорды);

2)      Количество точек определяется по формуле:

;                                                                 (13)

       ;                                              (14)

.                                         (15)

Рисунок 10 - Разбивка горизонтальных круговых кривых продолженными хордами

При помощи вычисленной величины смещения а разбивают все точки кривой, кроме первой точки. Первую точку получают по прямоугольным координатам х»в и у=а/2.

;

;

;

;

;

.

5.4 Разбивка вертикальной кривой

При проектировании трассы переломы в вертикальной плоскости сопрягают вертикальными кривыми (рисунок 11).

Рисунок 11- Схема вертикальной кривой

                                                (16)

Вертикальные кривые проектируют в случае, если выполняется следующее условие:

;                                                     (17)

;

;

;

;

.

0,0285>0,0063 - условие выполнено

5.5 Разбивка переходной кривой

В момент въезда автомобиля с прямого участка на кривую в плане скорость движения автомобиля снижают, т.к. на автомобиль начинает действовать центробежная сила. Чтобы в момент поворота колес не происходил занос автомобиля, между прямым участком и кривой малого радиуса вводят так называемую переходную кривую, в пределах которой кривизна дороги плавно изменяется от 0 (на прямом участке) до 1/R в начале круговой кривой.

Рисунок 9. Схема закругления с переходными кривыми

Таблица 6 - Зависимость между радиусом и переходной кривой

Решения для первого закругления с переходными кривыми:

Т=68,36;

К=128,22;

Б=14,84;

Д=8,5;

R=150 м;

φ=49°;

l=60.

Расчетные формулы:

t=l/2 = 60/2=30

P = l²/24R = 1

T_p= P*tg φ/2 = 1*tg49/2 = 0,45

rТ= t+ T_p = 30+0,45 = 30,45

Т_ск=Т_кк+ = 68,36+30,45 =98,81

Б_p= Р*(1/Cos φ/2) = 0,91

Б_ск=Б_кк+ Б_p= 14,84+0,91=15,75

rk = l

К_с= К_кк+rk = 128,22+60 = 260,68

rД = 2(rT-l/2)= 0,9

Д_ск= 2Т_ск-К_с = Д_кк+rД = 8,5+0,9=9,4

Расчет пикетажа с учетом переходных кривых выполняется по формулам:

)        Начало кривой смещения: ВУП- Т_ск =116,575-98,81=17,765

)        Конец переходной кривой: НК+l = 48,215+60 = 108,215

)        Конец кривой смещения: НКС+ К_с = 42,246+260,68 = 303,0

)        Контроль: ВУП + Т_ск- Д_ск = 184+141,754-22,8 = 303,0

6. Построение профилей трассы

Графическая обработка результатов нивелирования трассы заключается в построении продольного и поперечного профилей на листе миллиметровой бумаги. Вначале проводится линия условного горизонта. Ниже линии условного горизонта строится сетка продольного профиля, размеры и названия граф.

6.1 Построение продольного профиля трассы

В продольном профиле (рисунок 12) трасса состоит из линий поперечного уклона при необходимом соединении между собой вертикальными круговыми кривыми.

При проектировании необходимо стремиться проложить наиболее короткий вариант трассы между заданными точками начала и конца трассы и с уклонами, не превышающими предельные значения для данной категории дорог.

В зависимости от условий местности камеральное трассирование выполняют способом подбора или способом построения линий с заданными уклонами.

Способ подбора применяют в основном для равнинной местности. По намеченной по карте трассе составляют продольный профиль с проектной красной линией. Анализируя профиль, выявляют места, в которых трассу целесообразно сместить вправо или влево, чтобы отметки местности ближе подходили к проектным отметкам. Эти участки трассы вновь трассируют и составляют улучшенный вариант трассы.

Рисунок 12 - Продольный профиль трассы

Расположение трассы в равнинной местности определяется контуром препятствий, т.е. расположением населенных пунктов, препятствующих проложению трассы. Если средний уклон местности меньше допустимого, то в высотном отношении трассу ведут вольной кривой, на встречающихся препятствиях делаются углы поворота для обхода его.

6.2 Построение поперечных профилей трассы

Одновременно с разбивкой пикетажа по оси трассы фиксируют характерные точки рельефа и точки ситуаций. Расстояния до этих точек измеряют от предыдущего пикета (рисунок 13).

Рисунок 13 - План разбивки трассы

Для выполнения земляных работ производят детальную разбивку земляного полотна или разбивку строительного поперечника.

Разбивка состоит в обозначении на местности всех характерных точек полотна дороги.

На прямолинейном участке поперечники разбивают через 20-30 м, а также на перегибах местности. Для этого в створе оси трассы разбивают плюсовые точки, осевые точки поперечников (рисунок 14). Разбивают поперечники вправо и влево от осевых точек.

Рисунок 14 - Разбивка поперечников

На круговых кривых (закруглениях трассы) поперечники разбивают через 10-20 метров в зависимости от радиуса кривой (рисунок 15). Поперечники должны располагаться по направлению центральной кривой, т.е. перпендикулярно касательной к кривой в точке поперечника. Направление на центр задается по биссектрисе угла g.

Рисунок 15 - Определение направления поперечного профиля на кривой

В осевой точке кривой измеряют угол g между хордами, соединяющими эту точку с двумя соседними. Делят угол g на две части и строят биссектрису. На этой биссектрисе разбивают поперечник.

При разбивке поперечников (рисунок 16) в насыпи на местности закрепляют положение осевой точки О', проекции бровок А', А₁' и подошвы насыпи С, C'. Если поперечный уклон местности не больше 3 - 4 градусов, то можно принять:

                                        (18)

где В - проектная ширина дорожного полотна;- высота насыпи;

:m - крутизна (уклон) откоса.

а) на равнинной местности:

Рисунок 16 - Разбивка насыпи в равнинной местности

6.3 Подсчет объемов земляных работ

Земляное сооружение - выемку или насыпь - можно представить в виде геометрического тела, объем которого подсчитывается по известным правилам геометрии. Формулы для подсчета характерных земляных сооружений приводятся в справочниках по земляным работам. При обсчете объема земляного сооружения сложной конфигурации прибегают к его членению на простые геометрические фигуры и суммированию их объемов, либо пользуются приближенными методами подсчетов.

В практике промышленного и гражданского строительства приходится главным образом рассчитывать объемы линейно-протяженных сооружений (траншей), котлованов и работ по вертикальной планировке площадок.

Для определения объемов каждого вида земляных работ существуют различные методы и расчетные формулы. Целесообразность метода расчета выбирается в каждом конкретном случае с учетом рельефа местности, размеров, конфигурации и других особенностей сооружений, способов производства работ, а также исходя из требуемой точности подсчетов.

При производстве и подсчете объемов работ отметки поверхности имеют следующие наименования:

красная - проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение;

черная - фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ;

рабочая - это разность между красной отметкой (проектной) и отметкой поверхности земли, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Основными исходными документами для подсчета объемов земляных работ служат продольные и поперечные профили сооружений, расположение отдельных фундаментов и зданий на плане с горизонталями.

Подсчитывая объемы земляных работ при прорывке траншей и котлованов, необходимо правильно определить их размеры.

Подсчет объемов сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом делается допущение, что объем земли ограничен плоскостями, и отдельные неровности действительной поверхности грунта не влияют значительно на расчетный объем.

Таблица 6 - Подсчет объема насыпи земляного полотна способом вертикальных сечений

Заключение

В данной курсовой работе была запроектирована автомобильная дорога III категории, интенсивность движения которой составляет от 1000 до 3000 автомобилей в сутки. Протяженность трассы - 480 м. Дорога содержит два закругления. В процессе выполнения курсовой работы были построены продольный профиль трассы, поперечные профиля по каждому пикету, а также выполнялась работа с закруглениями, т.е. вынос пикетов на кривую, детальная разбивка кривой одним из способов и вертикальная разбивка кривой.

По построенным поперечным профилям был подсчитан объем земляных работ дорожного полотна.

Успешная работа автомобильного транспорта помимо технических и организационных аспектов перевозок, в значительной степени зависит от состояния автомобильных дорог и технических параметров. Большие уклоны и крутые повороты снижают скорость и полезную нагрузку автомобилей. Неровности, ямы и выбоины на проезжей части, помимо снижения скоростей и нагрузок вызывают преждевременный износ автомобилей. Автомобильные дороги представляют собой комплекс инженерных сооружений для непрерывного, удобного и безопасного движения автомобилей с расчетной нагрузкой и установленными скоростями. Параметры состояния элементов дороги и дорожных сооружений определяют ее технический уровень.

Список литературы

1. Инженерная геодезия. Учебник для вузов под ред. Михелева Д.Ш. Министерство образования Р Ф, 6-е изд, исправленное, 2002г., /528.48/

2.      Закатов П.С. и др. «Инженерная геодезия». М.: Недра, 1978. 584 с.

3. Геодезия. Учебное пособие. Парамонов А.Г. /528/ П-18 2008г. 1экз.

4. Новак В.Е., Лукъянов В.Ф, Буш В.В. и др. «Курс инженерной геодезии». - М.: Недра, 1989.

.   Н.А. Митин. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах.

.   Стороженко А.Ф., Некрасов О.К. «Инженерная геодезия». - М.: Недра, 1993.

7.      Инженерная геодезия. Учебник для вузов под ред. Михелева Д.Ш. Министерство образования Р Ф, 6-е изд, исправленное, 2008г., /528.48/

.        Хейфец Б.С., Данилевич Б.Б. «Практикум по инженерной геодезии». М.: Недра, 1979. 332 с., ил.