Техника проектирования продольного профиля в традиционном классе функций

Определение положения проектной линии продольного профиля автомобильных дорог осуществляют, сообразуясь с основными принципами проектирования продольного профиля с обязательным учетом топографических, гидрогеологических, почвенно-грунтовых и геологических, климатических, гидрологических и ситуационных условий (см. разд. 10.1). При этом среди огромного множества возможных инженерных решений инженер-дорожник должен получать проектные решения, обеспечивающие приближение к минимуму целевой функции (приведенных затрат) либо наиболее существенных в данных условиях ее составляющих (см. разд. 10.1). Степень приближения к минимуму при этом, естественно, оказывается различной при традиционном (неавтоматизированном) проектировании даже в случае использования одинакового набора технических ограничений (см. разд. 10.1). Степень приближения к минимуму целевой функции при традиционном проектировании во многом зависит от опыта проектировщика и всегда оказывается меньшей, чем при автоматизированном проектировании, где для этой цели привлекается специальный математический аппарат оптимизации проектных решений.

В качестве исходных данных для ручного проектирования служит черный профиль земли по оси дороги, вычерченный на наклеенной на картон миллиметровой бумаге в масштабах: горизонтальный - 1:5000, вертикальный - 1:500 и грунтово-геологический - 1:50. На чертеж черного профиля в нужных местах наносят фиксированные контрольные точки, прохождение проектной линии продольного профиля через которые является обязательным, ограничивающие точки и зоны, а также контурные ограничения, прохождение проектной линии ниже которых не допускается. Эта информация также выступает в качестве обязательной и для автоматизированного проектирования. И, наконец, к исходным данным относятся также требования технических норм к геометрическим параметрам проектной линии сообразно категории проектируемой дороги: допустимые продольные уклоны и радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых, допустимые длины участков с предельными уклонами и т.д.

Графо-аналитический метод проектирования продольного профиля автомобильных дорог Союздорпроекта (автор инж. Н.А. Боровков) все еще используется в настоящее время наряду с методами автоматизированного проектирования. Для этой цели используют специальный набор прозрачных лекал, изготовленных в масштабе продольного профиля, с нанесенными на них штрихами в точках кривых с соответствующими уклонами (рис. 10.1) и прозрачный треугольник с нанесенными на нем также в масштабе профиля линиями различных уклонов (рис. 10.2).

Рис. 10.1. Шаблон для проектирования линии продольного профиля автомобильных дорог

Рис. 10.2. Шаблон для проектирования прямолинейных участков продольного профиля:
1 - рабочая сторона треугольника; 2 - лучи-уклоны; 3 - вертикальная шкала

Пользование шаблонами вертикальных кривых и треугольником уклонов предполагает обязательным тщательное выполнение чертежно-графических работ. Для этой цели нижний обрез шаблона или треугольника должен быть точно сориентирован по горизонтальной сетке миллиметровки, смежные вертикальные кривые должны обязательно сопрягаться между собой в точках с одинаковыми продольными уклонами, прямолинейные участки продольного профиля с заданными уклонами должны сопрягаться со смежными вертикальными кривыми в точках с теми же уклонами и т.д.

Технология графо-аналитического проектирования линии продольного профиля автомобильных дорог сводится к следующему:

1. На чертеж черного профиля земли по оси дороги наносят все контрольные фиксированные точки, ограничивающие точки и зоны, а также наносят линии контурных ограничений.

2. От руки, сообразуясь с контрольными точками и зонами, на профиль земли по оси дороги наносят эскизную проектную линию, стремясь при этом обеспечить: минимальные объемы земляных работ; продольную компенсацию объемов земляных работ на смежных участках выемок и насыпей; минимальные объемы работ по искусственным сооружениям; минимальные площади отчуждаемых под земляное полотно земель; сочетание элементов продольного профиля с планом автомобильной дороги и т.д. В сомнительных местах эскизную линию контролируют и в необходимых случаях корректируют по допустимой кривизне и допустимым продольным уклонам с использованием шаблонов вертикальных кривых минимальных радиусов для данной категории дороги и треугольника уклонов.

3. Осуществляют графо-аналитическую аппроксимацию эскизной линии с использованием шаблонов вертикальных кривых соответствующих радиусов и треугольника уклонов с одновременным определением координат (пикетажного положения, высот и уклонов) главных точек проектной линии продольного профиля: точек сопряжения элементов и вершин вертикальных кривых. Для этой цели используют либо специальные таблицы, либо элементы продольного профиля непосредственно рассчитывают по формулам (8.4) - (8.7).

4. Оформляют чертеж продольного профиля, заполняя графы таблицы продольного профиля «Уклоны и вертикальные кривые» и «Отметки по бровке земляного полотна» в местах положения ординат главных точек профиля.

5. Рассчитывают проектные и рабочие отметки продольного профиля с заполнением графы «Отметки по бровке земляного полотна» с использованием специальных таблиц, либо по формулам (8.4) - (8.7) с определением точек нулевых работ и с записью рабочих отметок над графическим изображением проектной линии продольного профиля - для участков насыпей и под изображением проектной линии - для участков выемок (см. рис. 2.2).

6. Оформляют чертеж продольного профиля в соответствии с рекомендациями разд. 2.5 (см. рис. 2.2).

7. При графо-аналитическом проектировании продольного профиля автомобильных дорог наиболее часто приходится решать следующие геометрические задачи (решение их не представляет труда и изложено в специальной литературе (Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах / Н.М. Антонов, Н.А. Боровков, Н.Н. Бычков, Ю.Н. Фриц, - М.: Транспорт, 1968. - 200 с):

определение местоположения точек нулевых работ, т.е. перехода из насыпи в выемку и наоборот;

увязка проектных отметок в местах сопряжения участков продольного профиля при встречном проектировании;

сопряжение двух вертикальных кривых прямым участком профиля, совпадающего с общей с ним касательной;

проектирование прямого участка продольного профиля из заданной точки, совпадающего с касательной к вертикальной кривой заданного радиуса и т.д.