Методические пояснения.

2.1. Основные положения и зависимости

Рельеф – совокупность неровностей земной поверхности. Основной вид неровностей – возвышение (рис.П1.2).

На примере возвышения рассмотрим основные характеристики неровностей.

Возвышение — неровность местности, возвышающаяся (выгнутая, выпуклая) над горизонтом. В каждом возвышении различают вершину а, подошву b и склон c см.(рис. П1.2). Вершиной называется верхнее плато возвышения, от которого местность понижается во все стороны. Подошва – это линия, по которой возвышение соединяется с окружающей местностью. Склоном называется боковая поверхность возвышения от ее вершины до подошвы. Склоны бывают ровные и пересеченные, кру­тые и пологие. Крутизна склона измеряется углом α его наклона к горизонту, который определяется по формуле

tg α = h/d, (П.1.1)

где h – разность высот точек, расположенных на верхней a и нижней b границах одного и того же склона; d – его гори­зонтальная проекция (заложение), называемое заложением склона.

ных величинах (относительно превышения) следующим образом:

1: m. (П.1.2)

В соотношении (П.1.2) превышение между нижней и верхней точками принято за 1 (единицу), при относительном заложении m. Другими словами значение m показывает, какое заложение приходится на единицу превышения

m = d/h. (П.1.3)

В литературе (учебной, справочной и нормативной) для краткости вместо термина «коэффициент заложения» часто используется термин «крутизна» (например, крутизна косогора 1:5)или просто заложение (например, заложение откоса насыпи от 1:1,3 до 1:1,5).

2 )уклоном

i = 1/m = h/d = tg α. (П.1.4)

Показатель i уклона чаще используется при определении положения в вертикальной плоскости некоторой линии (отрезка ab). Уклон линии можно рассматривать как высоту склона, приходящуюся на единицу горизонтального расстояния. При решении проектных задач уклон i берется не на 1м длины, а на 1км =1000м. При этом единица измерения уклона носит название промилле и обозначается значком ‰ (сравните со значком % – процент, т.е отношение к 100 единицам).

Например: h = 1 м, d = 20 м, то получим i = ¹/₂₀ = 0,05 д.е.

или

i = ¹/₂₀ = 0,05 = 5 % = 50 ‰.

Другие виды неровностей. Значительное, резко выде­ляющееся возвышение называется горой. Незначительное отдельное возвышение называется холмом; форма холмов может быть разнообразна; есть холмы вытя­нутые в длину– их называют гривами, увалами; холмы округленные носят название бугров.

Неровность, противоположная возвышению, называется котловиной и пред­ставляет чашеобразную вогнутую часть земной поверхности. Небольшая котловина называется впадиной или ямой.

Если углубление вытянуто в одном направлении и имеет дно, наклоненное в одну сторону, то оно называется лощиной или логом. В лощине разли­чают два склона; тальвег — самая низшая линия в лощине и нередко является ложем ручья или реки.

Рельеф местности района расположения дороги класси­фицируется в соответствии с нормами, установленными Союздорпроектом по крутизне склонов и разности отметок на равнинный, пересеченный, гор­ный.

Равнинный рельеф характеризуется ровными пространствами, долинами рек с пологими склонами и широкими, спокойными водоразделами с наибольшими уклонами поверхности 1: 15 и наибольшим колебанием отметок на 1 кмменее 30 м.

Пересеченный рельеф характеризуется холми­стой местностью, прорезанной низинами и водоразделами, глу­бокими балками и оврагами с наибольшими уклонами поверхно­сти 1:5 при общей разнице высот точек не свыше 200 м. Согласно [4] к трудным участкам пересеченной местности относят рельеф, прорезанный часто че­редующимися глубокими долинами, с разницей отметок долин и водоразделов более 50 мна расстоянии не более 0,5 кмс глубокими боковыми балками и оврагами, в отдельных случаях с неустойчивыми склонами.

Гор­ный рельеф характеризуется ущельями и хребтами, крутыми склонами и перевалами, для преодоления которых необходимо развивать трассу.

Рельеф местности определяет величину применяемых при выбо­ре трассы продольных уклонов, обусловливает необходимость об­хода возвышенных или пониженных мест, развитие линии по скло­ну. От рельефа зависит количество воды, поступающей к трубам и малым мостам. От экспозиции выбранного для трассы склона за­висит водно-тепловой режим земляного полотна. Особенности рель­ефа сказываются на выборе способов производства земляных работ и месторасположении вариантов трассы. В процессе эксплуатации дороги условия рельефа отражаются на стоимости автомобильных перевозок.

При изысканиях автомобильных дорог условия рельефа мест­ности оцениваются по картам или непосредственно в поле, при выполнении учебных работ – по топографической карте выданной преподавателем.

2.2. Расчёт параметров i и m по участку плана трассы существующей АД

В качестве исходных материалов используется «План трассы реконструируемой дороги» см. рис.П.1.3.

Для выполнения расчёта необходимо: произвести разбивку пикетажа на плане трассы существующей АД с учётом масштаба карты (М.1:10000); выполнить определение отметок земли пикетов и плюсовых точек по трассе; расчёт значений i, m на каждом пикете; выполнить классификацию типа местности по рельефу на каждом пикете.

Разбивка пикетажа заключается в нанесении на проведенный участок трассы пикетов и плюсовых точек. Пикеты наносятся штрихами (не более 1,5 мм), пересекающими трассу через каждые 100 м, и подписываются цифрами, обозначающими номер пикета, начиная с 0 см.(рис.П.1.3).

Следует зафиксировать основные точки плана: начало трассы(НТ), конец трассы(КТ), начало кривых(НК), конец кривых(КК) и вершины углов поворотов. Для упрощения нахождения отметок точек рекомендуется подписать горизонтали. После предварительной обработки план трассы имеет вид представленный на рис.П.1.4.

Рис.П.1.3. План трассы реконструируемой дороги

Рис.П.1.4. План трассы реконструируемой дороги

после предварительной обработки

После выполнения пикетажа участка трассы определяются отметки земли пикетов и плюсовых точек по трассе. Отметки земли определяются методами экстраполяции или интерполяции по отметка ближайших горизонталей. Отметки оси Н_о вычисляется из условия значения рабочей отметки 1м.

Н_о = Н_{о з} + 1. (П.1.5)

Таблица П.1.2

При пересечении особенностей рельефа, имеющих значительный перепад (разницу) отметок проектную линию назначать близкую к горизонтальной с устройством водопропускной трубы или моста.

Вычисление отметки дна реки Н_др (м) производится по формуле

Н_др= Н_ур - h_р ,(П.1.6)

где Н_ур – отметка уреза воды; h_р – глубина реки. Значения Н_ур,h_р берутся с карты. Результаты вычислений отметок заносятся в табл.П.1.2.

Расчёты и некоторые графические построения, необходимые для ПР2, рекомендуется выполнять и оформлять с использованием электронных таблиц Excel. Таблица П1.2 идентична электронной таблице 1 в Excel см.прил.3.1. После внесения указанных данных в табл. П.1.2 (табл.1 в Excel) вычерчиваются линия земли и проектная линия

(см.рис.П.1.5).

Рис.П.1.5. Схема продольного профиля

Определение крутизны склонов m и продольных уклонов i выполняется по формулам (П1.2.3) и (П1.2.4). В соответствии с обозначениями принятыми в табл. П1.2.2 указанные формулы примут следующий вид

m=(X_(j+1)-X_(j))/(Н_о(j+1)-Н_о(j)), (П.1.7)

i=[(Н_{о(j+ 1 )} -Н_о(j))/(X_{(j+ 1 )} -X_(i))] ·1000, ‰. (П.1.8)

Расчёты выполняются в следующей последовательности:

1. Из табл. П1.2 в табл. П1.3 вводятся значения X и Н_о для каждого пикета. При пересечении трассой ярко выраженных особенностей рельефа (водотоки, овраги, возвышенности и т.п.) также вводятся значения X и Н_о для плюсовых точек.

2. Расчёт значений m и i выполняется по формулам (П.1.7) и (П.1.8) и представляется в табл. П.1.3.

Таблица П.1.3

3. Классификация типа местности по рельефу выполняется на основе значений m, в соответствии с табл.1.1.

Вывод. Максимальное значение продольного уклона i _max = 48 ‰.

ПР 3. Радиус круговой кривой R

Задание. Определить радиусы круговых кривых на углах поворотов.

Методические пояснения. Из известной формулы определения тангенса Т круговой кривой

 

Т = R ·tg(α /2) (П.1.9)

 

получаем формулу для определения R:

 

R = T / tg(α /2). (П.1.10)

 

Последовательность определения радиуса круговой кривой.

1. Построения и измерения на карте (рис. П.1.6).

1.1. Выбирается участок закругления (поворот)

1.2. Обозначаются точки начала круговой кривой (НК) и конца круговой кривой (КК).

1.3. Из точек НК и КК проводятся касательные к круговой кривой.

1.4. Обозначается вершина угла поворота (ВУ) – точка пересечения двух касательных.

1.5. Измеряется линейкой тангенс круговой кривой Т.

1.6. Измеренное значение переводится в метры в соответствии с масштабом карты.

1.7. Обозначается угол поворота α.

1.8. Измеряется транспортиром угол α, град.

 

R

r

Рис. П.1.6. Схема закругления на углу поворота с использованием круговой кривой

2. Вычисление радиуса круговой кривой R, выполняется по формуле (П.1.10). Значение представляется в табл. П.1.4.

Таблица П.1.4

№ Угла	Т, м	α,˚	R, м

 

Вывод. Минимальное значение радиуса круговой кривой R _min = 154 м.