Проектирование вариантов трассы - Проектирование автомобильной дороги

Между контрольными точками, указанными в задании, намечаем два конкурирующих варианта трассы дороги. Трассируя варианты, учитываем следующие основные требования:

Трасса дороги должна быть проложена по возможности ближе к воздушной линии, соединяющие контрольные точки.

Трасса дороги должна вписываться в рельеф местности, плавно огибать высотные препятствия, избегать мест с затрудненным водоотводом (рекомендуемые продольные уклоны от 5 до 30).

Трасса дороги должна проходить по границам территорий, желательно не занимая ценных земель.

Трассируя дорогу, следует стремиться к тому, чтобы количество искусственных сооружений было минимальным.

Трасса дороги должна пересекать водные препятствия, железные, автомобильные дороги под углом близким к 75- 90.

Чередование кривых и прямых должно подчиняться определенному ритму движения.

Недопустимы короткие круговые кривые между длинными прямыми в плане, а также короткие прямые вставки между закруглениями.

Учитывая основные требования к проложению вариантов трассы, трассирование двух вариантов дороги выполняем в следующем порядке:

    1. На учебной карте намечаем варианты с таким расчетом, чтоб дорога проходила по наименее ценным землям. 2. Учитываем желательность соответствия количества углов поворота ритму рельефа. 3. Оба варианта трассы наносим на учебную карту в виде ломанной (полигональное трассирование). Положение вершин углов определяется пересечением прямых участков. 4. Выполняем расчет горизонтальных кривых с определением пикетажного положения начала и конца закруглений, длины прямых вставок, строительной длины дорого и, после этого, выполняем контрольную проверку. 5. Параллельно с вышеперечисленными действиями заполняем соответствующую ведомость (табл. 3). 6. Варианты трассы наносим на учебную карту.

Таблица №2. Сравнение вариантов трассы

Показатели

Ед. изм.

Варианты

I

II

1

2

3

4

1. Строительная длина трассы

Км

3,69551

3,77222

2. Наименьший используемый радиус закругления

М

800

850

3. Максимальный продольный уклон земли

%

4. Прохождение дороги по трудным участкам

М

-

-

5. Количество пересекаемых водотоков

Шт.

1

1

6. Количество пересекаемых суходолов

Шт.

7. Количество пересечений и примыканий с дорогами

Шт.

3

3

8. Прохождение дороги по неблагоприятным по условиям устойчивости земляного полотна территориям

М

9. Показатель ценности земель

Примечание: Показатель ценности земель рассчитывается по формуле:

Пu=(?li*kцз)/Lтр

Где: li - длина участка дороги, проходящей по данной территории, м;

Kцз - коэффициент ценности земель данной территории, определяется по таблице;

Lтр - длина трассы, м.

Описание вариантов трассы:

I вариант трассы: Трасса начинается на автомобильной дороге с твердым покрытием близ деревни Писарево. От ПК 0+00 (начало хода) трасса направлена к д. Бол. Туманово. Угол поворота завершает трассу примыканием к автомобильной дороге.

II вариант трассы: Трасса начинается на автомобильной дороге с твердым покрытием близ деревни Писарево. От ПК 0+00 (начало хода) трасса направлена к д. Бол. Туманово. Углы порота 1,2 делают движение по трассе более плавным и ритмичным. Угол поворота 3 завершает трассу примыканием к автомобильной дороге.

Расчет закруглений. Расчет круговой кривой. Основные элементы закругления с переходными кривыми представлены на рис. 4.1.

элементы круговой кривой

Рис. 4.1. Элементы круговой кривой

-угол поворота трассы; НК - начало круговой кривой; КК - конец круговой кривой; R - радиус кривой; Т-тангенс; Б - биссектриса; К - кривая.

Элементы кривой вычисляются по формулам:

Где: Т - тангенс, расстояние от вершины угла до начала или конца кривой), м;

К - длина круговой кривой, м;

Б - биссектриса, расстояние от вершины угла до середины кривой), м

Д - домер, м.

Расчет закруглений с переходными кривыми и круговой вставкой. Переходными являются кривые с постепенно уменьшающимся радиусом кривизны от бесконечности до значения радиуса круговой кривой.

Они проектируются в целях повышения безопасности движения и удобства управлением автомобилем.

Основные элементы закругления с переходными кривыми представлены на рис. 4.2.

элементы закругления с круговой и переходными кривыми

Рис. 4.2. Элементы закругления с круговой и переходными кривыми: - угол поворота трассы; R - радиус круговой кривой; - длина переходной кривой; t - добавочный тангенс; p - сдвижка круговой кривой; - угол поворота переходной кривой; Т - тангенс круговой кривой радиуса (R+p); - полный тангенс закругления; - длина сохраненной части круговой кривой; - центральный угол сохраненной части круговой кривой; - биссектриса полной кривой; - координаты конца переходной кривой; - длинный тангенс клотоиды; - короткий тангенс клотоиды; НЗ, КЗ - начало и конец закругления; НПК, КПК - начало и конец переходной кривой; НКК, ККК - начало и конец круговой кривой

Последовательность расчета закругления с переходными кривыми. Определяется длина переходной кривой. Минимально необходимая длина переходной кривой зависит от величины нарастания центробежного ускорения и рассчитывается по формуле:

Где: V - расчетная скорость движения автомобиля, км/ч;

J - нарастание центробежного ускорения (рекомендуемые значения находятся в пределах 0,2-0,5 , в зависимости от категории дороги);

R - радиус круговой кривой, м;

47 - коэффициент размерности.

Наименьшую длину переходной кривой для данного радиуса, в любом случае, следует принимать в соответствии с Табл.11 СНиП 20502-85*.

Рассчитывается значение угла поворота переходной кривой (угол, образованный касательной в конце клотоиды и линией тангенсов):

.

Далее проверяется возможность разбивки закругления с принятыми переходными кривыми. Если, то разбивка закругления возможна. В противном случае следует увеличить радиус круговой кривой или уменьшить длину переходной кривой (предельным значением является ).

Находятся значения абсциссы и ординаты конца переходной кривой по формулам:

,

Где: С - параметр переходной кривой, определяется по формуле:

С=R*L.

Определяется величина добавочного тангенса (расстояние от начала переходной кривой до перпендикуляра, опущенного из центра круговой кривой на линию тангенсов):

.

Рассчитывается значение сдвижки круговой кривой в сторону ее центра:

.

Определяется полная длина тангенса закругления:

.

Вычисляется величина полной биссектрисы:

Определяется центральный угол сохраненной части кривой:

.

Рассчитывается длина сохраненной части круговой кривой:

.

Определяется общая длина закругления:

.

Находится домер:

Расчет симметричной биклотоиды. Элементы закругления в виде симметричной биклотоиды представлены на рис.

закрузгление в виде двух сопряженных симметричных клотоид без круговой вставки между ними

Рис. 4.3. Закрузгление в виде двух сопряженных симметричных клотоид без круговой вставки между ними

Характерной особенностью биклотоиды является, что:

Б=2в.

Длина одной клотоиды определяется по формуле:

.

Находятся значения абсциссы и ординаты конца переходной кривой по формулам:

,

Где С - параметр переходной кривой, определяется по формуле:

С=R*L.

Другие геометрические элементы данного закругления определяются по формулам:

- Длинный тангенс, м:

.

- Короткий тангенс, м:

.

- Полный тангенс, м:

.

Определяется общая длина закругления:

.

Находится домер:

.

1. Вариант трассы. Измерено:

S1 = 1650 м

Б1 = 14°

S2 = 1590 м

Б2 = 52°

S3 = 510 м

Закругление № 1. Задаемся R=1500 м, =35°.

    1) Определение длины переходной кривой. Рекомендуемая длина переходной кривой по таблице составляет 100м. Для дальнейшего расчета принимаем длину переходной кривой, равную 100 м. 2) Определение возможности разбивки переходной кривой

,

условие выполняется.

3) Определение координат конца переходной кривой.

C=1500*100=150000 м.

X=.

Y.

4) Определение сдвижки начала закругления (добавочный тангенс):

.

5) Определение сдвижки круговой в сторону ее центра:

.

    6) Полная длина тангенса закругления: 7) Биссектриса закругления:

.

8) Центральный угол сохраненной части круговой кривой:

.

9) Длина сохраненной части круговой кривой:

.

10) Полная длина закругления:

.

11) Домер:

.

Закругление № 2. Задаемся R=4500м, =30°.

1) Определение тангенса круговой кривой:

T=4500*tg30°/2=1205.77 м.

2) Определение биссектрисы круговой кривой:

Б=4500(1/(cos(30°/2)-1)=158.74 м.

3) Определение длины круговой кривой:

К=3,14*4500*30°/180=2355м.

4) Определение домера круговой кривой:

Д=2*1205.77-2355=56.54.

Закругление № 3. Задаемся R=2800м, =34°.

1) Определение тангенса круговой кривой:

T=2800*tg34°/2=856.05 м.

2) Определение биссектрисы круговой кривой:

Б=2800(1/(cos(34°/2)-1)=127.94 м.

3) Определение длины круговой кривой:

К=3,14*2800*34°/180=1660.71 м.

4) Определение домера круговой кривой:

Д=2*856.05-1660.71=51.39.

Закругление № 4. Задаемся R=2000 м, =60°.

    1) Определение длины переходной кривой. Рекомендуемая длина переходной кривой по таблице составляет 100 м. Для дальнейшего расчета принимаем длину переходной кривой, равную 100 м. 2) Определение возможности разбивки переходной кривой:

,

.

условие выполняется.

3) Определение координат конца переходной кривой. C=2000*100=200000м.

X=.

Y.

4) Определение сдвижки начала закругления (добавочный тангенс):

.

5) Определение сдвижки круговой в сторону ее центра:

.

6) Полная длина тангенса закругления:

.

7) Биссектриса закругления:

.

8) Центральный угол сохраненной части круговой кривой:

.

9) Длина сохраненной части круговой кривой:

.

10) Полная длина закругления:

.

11) Домер:

.

2. Вариант трассы. Измерено:

S1 = 320,1 м

Б1 = 20°

S2 = 1622,23 м

Б2 = 18,5°

S3 = 77,26 м

Б3 = 40,6°

S4 = 85,11 м

Закругление № 1. Задаемся R=850, =20°.

1) Определение длины переходной кривой:

.

2) Особенностью симметричной клотоиды является:

=62°; =31°.

3) Определение координат конца переходной кривой:

C=600*648.93=389358 м.

X=.

Y.

4) Определение длинного тангенса закругления:

.

5) Определение короткого тангенса закругления:

.

6) Определение полного тангенса закругления:

.

7) Определение сдвижки круговой в сторону ее центра:

.

8) Полная длина закругления:

.

9) Домер:

.

Закругление № 2. Задаемся R=700, =63°.

1) Определение длины переходной кривой:

.

2) Особенностью симметричной клотоиды является:

=63°; =31.5°.

3) Определение координат конца переходной кривой:

C=700*769.3=538510м.

X=.

Y.

4) Определение длинного тангенса закругления:

.

5) Определение короткого тангенса закругления:

.

6) Определение полного тангенса закругления:

.

7) Определение сдвижки круговой в сторону ее центра:

.

8) Полная длина закругления:

.

9) Домер:

.

Закругление № 3. Задаемся R=2010м, =75°.

1) Определение тангенса круговой кривой:

T=2010*tg75°/2=1542.33 м.

2) Определение биссектрисы круговой кривой:

Б=2010(1/(cos(75°)-1)=523.55 м.

3) Определение длины круговой кривой:

К=3,14*2010*75°/180=2629.75 м.

4) Определение домера круговой кривой:

Д=2*1542.33-2629.75=454.91 м.

Закругление № 4. Задаемся R=1400, =50°.

    1) Определение длины переходной кривой. Рекомендуемая длина переходной кривой по таблице составляет 100 м. Для дальнейшего расчета принимаем длину переходной кривой, равную 100 м. 2) Определение возможности разбивки переходной кривой:

.

условие выполняется.

3) Определение координат конца переходной кривой. C=1400*100=140000 м.

X=.

Y.

4) Определение сдвижки начала закругления (добавочный тангенс).

.

5) Определение сдвижки круговой в сторону ее центра:

.

6) Полная длина тангенса закругления:

.

7) Биссектриса закругления:

.

8) Центральный угол сохраненной части круговой кривой:

.

9) Длина сохраненной части круговой кривой:

.

10) Полная длина закругления:

.

11) Домер:

.

Определение пикетажного положения главных точек трассы и составление ведомости углов поворота, прямых и кривых в плане. Главными точками трассы являются начало и конец трассы, вершины углов поворота, начало и конец кривых.

Пикетажное положение основных точек трассы определяется по формулам:

- Пикетажное положение круговой кривой:

= +

=

=

=

= +

= + = +.

Проверка:

Результаты расчетов представлены в Ведомости углов поворота, прямых и кривых.

схема главных точек и элементов

Рис. 4.4 Схема главных точек и элементов: НК, КТ - начало и конец трассы; ВУ-1, ВУ-2 - вершины углов поворота; - величина угла поворота; НЗ, КЗ - начало и конец закруглений; НКК, ККК - начало и конец круговых кривых; S - расстояние между вершинами углов; Р - прямые вставки; Т - полные тангенсы закруглений; К - полные кривые; L - длина переходных кривых; К - длина сохраненной части круговой кривой

Трасса 1: НТ ПК 00+00

ПК ВУ 1 = ПК 0+00+ 1100= ПК 11+00

ПК ВУ 2 = ПК 11+00+2225-30.18=ПК 32+94.82

ПК ВУ 3 = ПК 32+94.82+2925-56.54=ПК 61+63.28

ПК ВУ 4 = ПК 61+63.28+2975-51.39=ПК 90+86.89

ПК НЗ 1= ПК 11+00-523.03= ПК 05+76.97

ПК НЗ 2= ПК 32+94.82-1205.77= ПК 20+89.05

ПК НЗ 3= ПК 61+63.28-856.05= ПК 53+07.23

ПК НЗ 4= ПК 90+86.89-1204.90= ПК 78+81.99

Р 1=1100-523.03=576.97

Р 2=2225-1205.77-523.03=496.2

Р 3=2925-856.05-1205.77=863.18

Р 4=2975-1204.90-856.05=914.05

Р 5=1775-1204.9=570.1

ПК НКК 1=ПК 05+76.97+100=ПК 06+76.97

ПК НКК 2=ПК 20+89.05

ПК НКК 3=ПК 53+07.23

ПК НКК 4=ПК 78+81.99+100=ПК 79+81.99

ПК ККК 1=ПК 06+76.97+815.88=ПК 14+92.85

ПК ККК 2=ПК 20+89.05+2355=ПК 44+44.05

ПК ККК 3=ПК 53+07.23+1660.71=ПК 69+67.94

ПК ККК 4=ПК 79+81.99+1993.55 = ПК 99+75.54

ПК КЗ 1=ПК 05+76.97+1015.88=ПК 15+92.85

ПК КЗ 2=ПК 20+89.05+2350=ПК 44+44.05

ПК КЗ 3=ПК 53+07.23+1660.71=ПК 69+67.94

ПК КЗ 4=ПК 78+81.99+2193.55=ПК 100+75.54

Проверка:

= 3420.5+7225.14=10645.64 м.

=11000-354.36=10645.64м.

==2*3789.75-7225.14=354.36м.

Трасса 2: НТ ПК 00+00

ПК ВУ 1 = ПК 0+00+ 1225= ПК 12+25

ПК ВУ 2 = ПК 12+25+1800-99.68=ПК 31+24.68

ПК ВУ 3 = ПК 31+24.68+3225-122.52=ПК 62+27.16

ПК ВУ 4 = ПК 62+27.16+2900-454.91=ПК 86+72.25

ПК НЗ 1= ПК 12+25-698.77= ПК 05+26.23

ПК НЗ 2= ПК 31+24.68-830.56= ПК 22+94.12

ПК НЗ 3= ПК 62+27.16-1542.33= ПК 46+84.83

ПК НЗ 4= ПК 86+72.25-702.88= ПК 79+69.37

Р 1=1225-698.77=526.23

Р 2=1800-830.56-698.77=270.67

Р 3=3225-1542.33-830.56=852.11

Р 4=2900-702.88-1542.33=654.79

Р 5=1950-702.88=1247.12

ПК НКК 1=ПК 05+26.23+648.93=ПК 11+75.16

ПК НКК 2=ПК 22+94.12+769.3=ПК 30+63.42

ПК НКК 3=ПК 46+84.83

ПК НКК 4=ПК 79+69.37+100=ПК 80+69.37

ПК ККК 1= ПК 11+75.16

ПК ККК 2= ПК 30+63.42

ПК ККК 3= ПК 46+84.83+2629.75=ПК 73+14.58

ПК ККК 4= П 80+69.37+1120.98=ПК 91+90.35

ПК КЗ 1=ПК 05+26.23+1297.86=ПК 18+24.09

ПК КЗ 2=ПК 22+94.12+1538.6=ПК 38+32.72

ПК КЗ 3=ПК 46+84.83+2629.75=ПК 73+14.58

ПК КЗ 4=ПК 79+69.37+1320.98=ПК 92+90.35

Проверка:

= 3550.92+6787.19=10338.11 м.

=11100-761.89=10338.11 м.

==2*3774.54-6787.19=761.89 м.

Детальная разбивка переходной кривой со всеми элементами. Разбивку закругления выполняем в два этапа. На первом этапе производится детальная разбивка переходной кривой.

схема разбивки переходной кривой с круговой вставкой

Рис. 4.5. Схема разбивки переходной кривой с круговой вставкой: i - искомая точка на закруглении с координатами ; k + L - расстояние от начала закругления до точки i на сохраненной части круговой кривой

,

Исходными данными для расчета являются длина переходной кривой (L), радиус кривизны в конце кривой (R) и расстояние от начала кривой до заданной точки (S).

Результаты расчетов сводятся в таблицу "Детальная разбивка кривой" (табл. 1).

На втором этапе определяются координаты точек на сохраненной части круговой кривой по формулам:

Таблица №4.1. Детальная разбивка кривой

№ точек

1

2

3

4

5

6

7

ПК +

ПК 05+76.97

05+96.97

06+00

06+16.97

06+36.97

06+56.97

06+76.97

Расстояние от начала кривой, м (S)

0

20

23.03

40

60

80

100

Координаты

X

0

20

23.03

40

60

80

99.99

Y

0

0.01

0.013

0.071

0.24

0.57

1.11

№ точек

8

9

10

11

12

13

14

ПК +

ПК 07+00

07+16.97

07+56.97

07+96.97

08+00

08+36.97

08+76.97

Расстояние от начала кривой, м (S)

123.03

140

180

220

223.03

260

300

Координаты

X

123.01

140

179.87

219.70

222.66

259.39

298.86

Y

2.06

2.98

5.91

9.91

10.26

14.96

21.07

№ точек

15

16

17

18

19

20

21

ПК +

ПК 09+00

09+16.97

09+56.97

09+96.97

10+00

10+36.97

10+76.97

Расстояние от начала кривой, м (S)

323.03

340

360

400

403.03

440

480

Координаты

X

321.55

338.26

358.02

396.85

399.91

435.69

474.26

Y

25.07

28.24

32.24

40.95

41.67

50.73

61.54

схема разбивки переходной кривой с круговой вставкой

Рис 4.6. Схема разбивки переходной кривой с круговой вставкой

Похожие статьи




Проектирование вариантов трассы - Проектирование автомобильной дороги

Предыдущая | Следующая