Расчет и обоснование технических нормативов

В соответствие с назначенной технической категорией назначаем расчетную скорость по СП 34.1330-2012 (в уч-м пособие табл.1.4).

1. Определение допустимого радиуса горизонтальных кривых в плане.

Наименьший допустимый радиус горизонтальных кривых в плане без устройства виража вычисляем расчетом при заданной скорости движения V_р по формуле

, (2)

где m – коэффициент поперечной силы (уч. пос. табл. П.1.1); из условия обеспечения удобства езды пассажиров за расчетное значение можно принять m = 0,15 [СП табл. 5.2]; i_поп – поперечный уклон проезжей части, i_поп = 0,020 (табл. П.1.6).

2. Определение радиуса кривой при устройстве виража.

Для повышения безопасности и удобства движения на горизонтальных кривых в плане при радиусе R ≤ 3000 м для дорог I технической категории и при радиусе R ≤ 2000 м для дорог II – V технических категорий обычно предусматривают устройство виража, тогда минимальный радиус кривой находится по формуле

, (3)

где i_в – поперечный уклон проезжей части на вираже, для расчета можно принять i_в = 0,06 (табл.П.1.7) [23, табл. 5.17].

3. Определение наименьшего расчетного расстояния видимости.

Наименьшее расчетное расстояние видимости вычисляется по двум схемам:

а) поверхности дороги – это расстояние S ₁, на котором водитель может остановить автомобиль перед препятствием на горизонтальном (i_пр = 0) участке дороги, м:

, (4)

где V_р – расчетная скорость движения, км/ч; К_Э – коэффициент эксплуатационного состояния тормозов, К_Э = 1,2; l_З – расстояние безопасности, l _З = 5 – 10 м; j – коэффициент продольного сцепления шины, зависит от состояния покрытия, в расчетах принято j = 0,5 для случая влажного покрытия; i_пр – продольный уклон участка дороги; t – время реакции водителя, t = 1 – 2 с;

б) встречного автомобиля – расстояние видимости S ₂, складывается из суммы остановочных путей двух автомобилей, м:

S ₂ = 2 S _1. (5)

4. Радиусы вертикальных кривых определяют:

а) радиусы выпуклых кривых – из условия обеспечения видимости дороги по формуле

, (6)

где h ₁ – возвышение глаза водителя над поверхностью дороги, h ₁ = 1,2 м;

б) радиусы вогнутых кривых – из условия ограничения величины центробежной силы, допустимой по условиям самочувствия пассажиров и перегрузки рессор:

, (7)

где в – величина нарастания центробежного ускорения; при разработке норм на проектирование вертикальных кривых в России принимают в = 0,5 – 0,7 м/с².

Для расположения проезжей части на необходимом уровне от поверхности грунта сооружают земляное полотно (насыпь или выемку). В заключение данного раздела составляют таблицу технических нормативов (табл. 2), в которую заносят данные расчета основных элементов и параметров по формулам с (1) по (7), а также нормативные значения [23, табл. 5.2, 5.3, 5.5, 5.12, 5.16]. В учебном пособии это таблицы П.1.2., П.1.4, П.1.5. Для проектирования принимаются наибольшие значения из расчетных и рекомендуемых [23].

Таблица 2 – Основные параметры и нормы

План трассы

1. В соответствии с вариантом задания приступаем к работе с картой (папка "Задание", "Карты"). Карту необходимо распечатать и работать на ней карандашом.

Карта в масштабе 1:10000 (в 1 см - 100 м).

По карте необходимо определить расстояния S₁^' между началом трассы (точка А) и вершиной угла поворота и расстояние S₁^'' от вершины угла поворота до конца трассы (В). Измеренные длины переводим в масштаб, например: 7,7 см - 770 м, 9,9 см - 990 м В зависимости от направления трассы необходимо измерить угол поворота α_пр или α_л.

Записываем данные:

Пример 1: S₁^' = 770 м;

S₁^'' = 990;

α_пр(л) = 30º.

Для назначения радиуса круговой кривой необходимо выписать значения элементов круговых кривых, используя данные из таблиц Митина "Элементы горизонтальных кривых для разбивки трассы" при единичном значение радиуса R = 1,0 м. В учебном пособие открываем таблицу Приложения 4.

Определяем значения Т, К, Д, Б для значения угла поворота α = 30° при R = 1 м, используя прил. 4 [17]:

Т = 0,26795;

К = 0,52360;

Д = 0,01230;

Б = 0,03528.

Из двух значений расстояний между вершинами углов поворота (S₁^' и S₁^'' ) принимаем меньшее:

Меньшее значение S₁^' = 770 м нужно разделить на значение тангенса от единичного радиуса. Получаем максимально допустимое значение радиуса:

R_{max доп} = 770: 0,26795= 2873,67 м. Назначаем радиус R = 2500 м.

Проектирование при значение R >2000 для дорог III-V тех. категорию без переходной кривой (учебное пособие рис. 1.1).

Пересчитываем значения элементов круговых кривых для назначенного значения радиуса R =2500 м:

Тп = 0,26795∙2500 = 669,875; Значения не округлять!!!!!!!

Кп = 0,52360∙2500 = 1309; Значения не округлять!!!!!!!

Дп = 0,01230∙2500 = 30,75; Значения не округлять!!!!!!!

Бп = 0,03528∙2500 = 882. Значения не округлять!!!!!!!

Пример 2: S₁^' = 470 м;

S₁^'' = 990;

α_пр(л) = 30º.

Определяем значения Т, К, Д, Б для значения угла поворота α = 30° при R = 1 м, используя прил. 4 [17]:

Т = 0,26795;

К = 0,52360;

Д = 0,01230;

Б = 0,03528.

Из двух значений расстояний между вершинами углов поворота (S₁^' и S₁^'' ) принимаем меньшее:

Меньшее значение S₁^' = 470 м нужно разделить на значение тангенса от единичного радиуса. Получаем максимально допустимое значение радиуса:

R_{max доп} = 470: 0,26795= 1754,059 м. Назначаем радиус R = 1500 м.

Проектирование при значение R ≤2000 для дорог III-V тех. категорию с переходной кривой (учебное пособие рис. 1.3). Переходная кривая назначается по СП 34.13330-2012 (в учебном пособие П.1.3). При значение R = 1500 м переходная кривая l =100 м.

Пересчитываем значения элементов круговых кривых для назначенного значения радиуса R =1500 м:

Тп = 0,26795∙1500 = 401,925; Значения не округлять!!!!!!!

Кп = 0,52360∙1500 = 785,4; Значения не округлять!!!!!!!

Дп = 0,01230∙1500 = 18,45; Значения не округлять!!!!!!!

Бп = 0,03528∙1500 = 52,92. Значения не округлять!!!!!!!

При проектировании круговой кривой с переходной по схеме рис.1.3 элементы полного закругления вычисляют по формулам

Т_п = Т +∆Т; К_п = К + l; Б_п = Б + ∆Б; Д_п = 2Т_п – К_п. (8)

Значения ∆Т, ∆Б определяем в зависимости от величины радиуса и переходной кривой по таблицам Митина (в учебном пособии Приложение 5 "Элементы переходных кривых"). Значение ∆Д можно определить ∆Д =2 ∆Т - l, тогда величину найдем Д_п = Д +∆Д. Проверка:Значения Д_п, рассчитанные по двум формулам (Д_п = 2Т_п – К_п и Д_п = Д +∆Д), должны быть одинаковы.

Выписываем значения ∆Т и ∆Б для R = 1500 и l =100 м:

∆Т = 50,07;

∆Б = 0,29.

Рассчитываем элементы полного закругления с переходной кривой:

Тп = 401,925 + 50,07 = 451,995; Значения не округлять!!!!!!!

Кп = 785,4 + 100 = 885,4; Значения не округлять!!!!!!!

Бп = 52,92 + 0,29 =53,21; Значения не округлять!!!!!!!

Дп = 2Т_п – К_п = 2∙451,995 - 885,4 = 903,99 - 885,4= 18,59 Значения не округлять!!!!!!!

∆Д = 2 ∆Т - l = 2∙50,07 - 100 = 0,14, тогда

Д_п = Д +∆Д= 18,45 + 0,14 = 18,59. Проверка верна!!!

Расчет элементов плана трассы. Ведомость углов поворота

Рассчитываем главные точки закруглений кривых, элементы Плана трассы и вносим значения в ведомость углов поворота (таблица 3). Шаг проектирования в масштабе 1:1000 соответствует 100 м = 1ПК (пикет).

1) Назначаем пикетное положение начала трассы НТ ПК 0+00,00. Вносим в строке НТ столбцы 2 и 3 значения 0+00,00;

2) Положение вершины угла поворота ВУ соответствует длине S₁^', выраженной в ПК (пример: S₁^' = 570 м, тогда ВУ ПК 5+70,00). Вносим данные в строке ВУ в столбцы 2 и 3;

3) В строке ВУ записываем значения угла поворота (столбец 4 или 5 в зависимости от вида угла - левый или правый); записываем значения элементов круговой кривой - то что умножали на подобранный радиус (строка ВУ, столбцы 6,7,8,9,10);

4) заполняем в строке ВУ столбцы элементов переходных кривых:

- в случае R >2000 в столбцах 11,12,13,14 ставим прочерки;

- в случае R ≤2000 записываем свои значения ∆Т, ∆Д, ∆Б и l в столбцы с 11 по 14;

5) заполняем столбцы элементов полного закругления Т_п, Кп, Бп и Дп в столбцах с 15 по 18:

- в случае R >2000 значения элементов круговой кривой (столбцы с 6 по 10) переписываются в эти столбцы;

- в случае R ≤2000 записываем полученные значения элементов полного закругления, рассчитанных по формуле 8;

6) чтобы определить положение начала кривой (НК), нужно от ВУ отложить на карте по 1 и 2 направлениям в масштабе значение Тп влево, сделать карандашом засечку. Теперь рассчитываем значение начала кривой:

ПКНК = ПКВУ – Т_п . (9)

Записываем полученное значение в строке ВУ в столбцах 19 и 20.Значения не округлять!!!!!!!

7) положение точки конца кривой ПККК определяют, откладывая значение полного тангенса Т_п от вершины угла в направлении к концу трассы. Ее пикетажное значение вычисляем по формулам

ПККК = ПКНК + К_п , (10)

ПККК = ПКВУ+ Т_п – Д_п. (11)

Полученное значение записываем в строке ВУ в стобцы 21 и 22;

8) Затем угол, в который будет вписана кривая, делят пополам, из вершины угла откладывают значение биссектрисы Б_п и плавной линией соединяют точки НК, СК и КК. Пикет середины кривой СК определяют по формуле

ПКСК = ПКНК + . (12)

Положение середины кривой СК в ведомость углов поворота не вносится, оно необходимо будет для более точной разбивки на пикеты трассы;

9) в столбец 23 вносим значения расстояний от начала трассы до ВУ (S₁^') и от ВУ до конца трассы (S₁^'');

10) определим длину трассы (КТ) как разность суммы всех расстояний между вершинами углов поворота и всех домеров:

ПККТ = S S_i – S Д_пⁿ, (13)

Записываем в строку КТ столбцы 2 и 3;

10) определяем длину прямой вставки Р ₁ (столбец 24). Для первого участка трассы прямая вставка Р ₁ равна пикету начала кривой ПКНК (м). Для последующего направления трассы прямая вставка Р ₂равна пикету конца трассы минус пикет конца первой кривой:

Р ₂ = ПККТ– ПККК. (13)

11) проверяем длину трассы вторым способом: сумма всех прямых вставок и сумма всех кривых:

= Lтр. (14)

12) чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно сторон света. Азимут первой линии А ₁ определяют по значению дирекционного угла ДУ₁, который измеряют на карте транспортиром по ходу часовой стрелки между северным направлением вертикальной линии сетки карты и линией трассы. Азимуты последующих линий трассы:

А_п = А_{п – 1} ± α, (15)

где А_п – азимут последующих линий; А_п – азимут предыдущей линии; α – угол поворота трассы: знак плюс, если угол поворота правый; знак минус, если – левый.

Полученные значения азимутов записываем в столбец 25.

Рис.1. – Определение магнитных азимутов

Рассчитываем все проверки. Записываем их.

Таблица 3 – Ведомость углов поворота, прямых и кривых

Элемент трассы

Положение ВУ

Величина угла, град

Элементы круговой кривой, м

Элементы переходной кривой, м

Элементы полного закругления, м

Главные точки закругления

Элементы прямых

ПК

+

aл

aп

R

T

K

Б

Д

L

DT

DБ

DД

Tп

Кп

Бп

Дп

НК

КК

Расстояние м/у ВУ- Si, м

Длина прямой вставки- Рi, м

Азимуты

Румбы линий

ПК

+

ПК

+

Нт

ВУ

Кт

∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑

Проверка расстояний: Проверка направлений:

1) = Lтр (м), = Азн – Азк

2) = L

Теперь необходимо разбить трассу с учетом кривой на пикеты: первое направление от начала трассы до вершины угла плворота разбиваем в масштабе заданном на пикеты через 100 м (на карте через 1 см). Делаем засечки на карте карандашом. Затем для разбивки на пикеты по кривой необходимо подписать (рисунок 2) пикетажные положения из ведомости углов поворота начала кривой (НК), середины кривой (СК), конца кривой (КК) и конца трассы (КТ). С учетом изменения длины по кривой расстояние между пикетами уже не будет 100 м (1 см), разбиваем на глаз, но в соответствие с покетажными положениями.

Рисунок 2 – Разбивка трассы на пикеты, оформление плана трассы

После разбивки плана трассы заполняют таблицу технических показателей трассы (табл.4).

1. Средний радиус кривых определяют по формуле

, (16)

где å К – сумма всех кривых, м; å a – сумма углов поворота, рад.

2. Коэффициент развития трассы:

К_{р тр} = L_тр / L_возд,(17)

где L_тр – длины трассы между заданными пунктами, м; L_возд – длина трассы по воздушной линии, м (см. табл. 1.7).

Таблица 4 – Технические показатели трассы

План трассы выполняется в соответствии с ГОСТ 21.701-2013 "Правила оформления рабочей документации автомобильных дорог" (в папке "Нормативы").

Продольный профиль