ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАСС ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ - Элементы инженерно-геодезического проектирования

Геодезический строительный линейный проектирование

Основной задачей проектирования линейных сооружений является выбор оптимального положения линии трассы на местности. Выбранный вариант должен предусматривать сбалансированность объемов земляных работ, хорошо вписываться в окружающую ситуацию, обеспечивая наименьшие нарушения окружающей среды. При проектировании должны быть учтены технические условия, которые зависят от предназначения будущего сооружения. Основная часть этих задач решается при камеральном и полевом трассировании. После выбора основного варианта камеральным путем и выполнения полевого трассирования, составляют продольный и поперечные профили местности, и приступают к проектированию линии трассы по высоте.

Проектный профиль линейного сооружения разрабатывают, руководствуясь техническими условиями, экономическими требованиями и особенностями его эксплуатации. При проектировании автомобильных и железных дорог основное внимание уделяется обеспечению плавного и безопасного движения с заданной предельной скоростью. По этой причине уклон проектной линии не должен превышать предельной величины, а радиус вертикальной кривой быть меньше допускаемого значения. Предельные значения проектных уклонов зависят от типа линейного сооружения, а также от его категории. Например, государственная автомобильная дорога первой категории должна иметь проектный уклон не более 30‰, а для железных дорог аналогичного значения и категории - 15‰. Величины предельных уклонов определяются специальными нормативными документами.

При проектировании подземных трубопроводов уклон профиля должен обеспечить движение жидкости в трубах с определенной скоростью, исключающей оседание взвешенных частиц при минимальных уклонах и истирание труб песком и твердыми частицами при максимальных уклонах.

Кроме того, глубина заложения труб от поверхности должна быть такой, чтобы трубы не разрушались в результате нагрузок на них транспортных средств, а жидкость не замерзала. Обычно минимальный уклон для труб канализации диаметром 150, 200 и 1250мм (и более) принимают соответственно 7,5 и 0,5 ‰. Для стальных труб уклон должно быть таким, чтобы скорость жидкости не превышала 8 м/с и для неметаллических труб - 4 м/с. Глубина заложения водопровода должна быть ниже глубины сезонного промерзания грунта на 0,3-0,5м, а канализации - на 0,3-0,5м выше этого уровня. Газопроводы прокладывают на глубине 0,8м от поверхности.

Для защиты дорог предусматривают их расположение на насыпи. В соответствии с этим на равнинной и слабопересеченной местности применяют "обертывающее" положение проектной линии (на насыпи). На пересеченной местности используют секущее положение, при котором проектная линия проходит в выемке на возвышенных местах и на насыпи - в местах понижения рельефа. В этом случае при прокладке трассы следует стремиться к соблюдению баланса земляных работ и объемы грунта, взятого из выемок, должны соответствовать объемам грунта, необходимого для насыпей.

Проектную линию на профиле определяют положением ряда фиксированных (контрольных) точек, отметки которых принимают за исходные. К таким отметкам относят высоты начала и конца трассы, отметки переходов через водные преграды и пересечения с существующими дорогами, отметки подключений к существующим трассами т. п.

Построение проектного профиля начинают от контрольных точек, намечают начало и конец участка с равномерным проектным скатом, определяют его длину d и вычисляют предварительный уклон

,

Где - проектная отметка начальной контрольной точки; - предварительная проектная отметка конечной точки участка.

Если полученное значение не превышает предельного проектного значения, то его величину округляют до тысячных значений и выписывают в графу уклонов профиля (рис. 1).

пример продольного профиля

Рис. 1. Пример продольного профиля

Так как уклон iП = h/d, то превышение между точками проектного профиля равно h = iПD. Поэтому отметка точки проектного профиля отстоящей от начальной точки на расстоянии dJ равна

.

По формуле вычисляют проектные отметки всех точек трассы на прямолинейных ее участках. Напомним, что при понижении проектной линии уклону приписывают знак "-", при повышении - "+".

Для строительства сооружения и вычисления объемов земляных работ по всем точкам трассы вычисляют рабочие отметки

Где - отметка земли по оси сооружения. Положительные рабочие отметки показывают высоту насыпи, отрицательные - глубину выемки грунта.

пример поперечного профиля

Рис. 2. Пример поперечного профиля

При наличии выемок и насыпей проектный профиль в отдельных местах будет пересекать профиль поверхности земли. Точки пересечения этих профилей называют точками нулевых работ, т. е. грунт в этих точках при строительстве не снимается и не подсыпается.

схема определения положения и отметок точек нулевых работ

Рис. 3. Схема определения положения и отметок точек нулевых работ

Для определения положения и отметки точки нулевых работ рассмотрим рис. 3, на котором АВ - фактический, а АПВП- проектный профили. Из подобия треугольников АОАП и ВОВП:

,

Тогда

или.

Окончательно получим

.

Поменяв местами точки и обозначив, по аналогии запишем

.

Для контроля вычислений используют формулу

.

При определении отметки точки нулевых работ воспользуемся проектной линией АПВП. Зная проектный уклон i, проектную отметку точки АП и расстояние lA, по формуле получим

На перегибах проектные линии сопрягают вертикальными кривыми, обеспечивающими плавность движения транспорта и видимость встречного движения на выпуклых участках дороги. Требования к радиусам вертикальных круговых кривых определяются нормативными документами.

На рис. 4 показаны элементы вертикальной круговой кривой при сопряжении проектных линий с уклонами i1,, i2 и линиями АВ, ВС, соответствующими углами наклона н1= arctg i1 и н2 = arctg i2. Так как угол поворота трассы щ= н2 - н1, то на основании формулы

Т = .

Углы н1 И н2 малы, поэтому

,

Тогда

T =.

схема разбивки вертикальных круговых кривых

Рис. 4. Схема разбивки вертикальных круговых кривых

При малых значениях углов н1, и н2 проекция тангенса на кривую и сама кривая практически равны, следовательно

К ?2Т = R(i1 - i2).

Для определения биссектрисы рассмотрим прямоугольный треугольник ВАО:

(R + Б)2 = Т2 + R2.

После преобразования получим

Б (2R + Б) = Т2 или Б = Т2/(2R + Б).

Так как величина Б по сравнению с 2R пренебрегаемо мала, то в знаменателе правой части равенства ее можно отбросить. Тогда

Б = Т2/2R.

Для вычисления отметки проектной точки кривой ВN воспользуемся следующей зависимостью. На рис. 4 видно, что

НвП = Нв - Б,

НвП = + i1 Т,

Следовательно

Н Вп = + iТ - Б.

По формулам вычисляют основные элементы круговых кривых, а затем определяют отметку середины кривой. Для определения отметок остальных точек используют способ прямоугольных координат. При этом плоскость разбивки располагают не горизонтально, а вертикально.

Для подсчета объемов земляных работ на поперечные профили наносят проектные сечения линейного сооружения и графически определяют площади сечений S. Объемы грунта между двумя поперечными профилями с площадями сечений S1 и S2 вычисляют по формуле

V =

Где d - расстояния между поперечными профилями.

При проектировании продольных профилей трубопроводов выполняют аналогичные расчеты: вычисляют проектные высоты лотков труб в каждом колодце или камере и проектные уклоны между ними; вместо рабочих отметок определяют глубину заложения лотков от поверхности. Профили подземных трубопроводов содержат информацию о материале труб, их диаметре, инженерных сетях, пересекающих данную трассу.

В настоящее время происходит переход к качественно новому способу проектирования линейных сооружений проектированию с использованием ЭВМ. Проектировочные расчеты для этого случая легко поддаются программированию, и использование в них даже малой вычислительной техники дает заметный эффект. Особой перспективностью и большим экономическим эффектом отличаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Похожие статьи




ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАСС ЛИНЕЙНЫХ СООРУЖЕНИЙ - Элементы инженерно-геодезического проектирования

Предыдущая | Следующая