Составление профилей.

При со­ставлении продольного и поперечных профилей пользуются дву­мя координатами пикетных точек — пикетным расстоянием от начала трассы и отметкой. Для определения отметок применяют техническое нивелирование. Нивелируют все пикеты и точки поперечников, а также плюсовые точки в местах перегибов рель­ефа. Нивелирные ходы привязывают ко всем ближайшим к трас­се реперам высотной геодезической сети.

Продольный профиль составляют на миллиметровой бумаге по данным пикетажного и нивелирного журналов, при этом для большей выразительности графического изображения неровностей вертикальный масштаб профиля принимают в 10 раз крупнее гори­зонтального. Так, при проектировании и строительстве, например, водопровода или канализации, для застроенных территорий верти­кальный и горизонтальный масштабы выбирают 1: 50 и 1: 500 или 1: 100 и 1: 1000, а продольные профили по материалам изысканий автомобильных дорог — 1: 500 и 1: 5000.

Составление продольного профиля начинают с вычерчивания его сетки согласно установленному образцу для данного вида сооруже­ний. Сокращенная сетка профиля, достаточная для рассмотрения геометрических элементов профиля и расчетов, основанных на ис­пользовании геодезических данных для проектирования автомобиль­ной дороги (масштабы — горизонтальный 1: 5000, вертикальный 1: 500), приведена на рис. 20.

Первой заполняют графу 5. В ней вертикальными прямыми от­резками обозначают пикеты, а их номера подписывают ниже. Меж­ду пикетами отмечают плюсовые точки, которые нивелировались на перегибах рельефа, и подписывают расстояния между ними. Напри­мер, нивелировали точки ПК1, ПК1+32, ПК1+77, ПК2 (см. рис. 17), они показаны в графе 5. Расстояние между точками ПК1 и ПК+32 составляет 32 м, между точками ПК1+32 и ПК1+77 — 45 м и между точками ПК1+77 и ПК2 - 23 м. В сумме эти расстояния 32+45+23 = = 100 м составляют пикет.

Графу 4 заполняют по данным журнала нивелирования, опреде­ляя отметки земли (их называют иногда черными отметками) до 0, 01 м.

В графе 6 показывают условный план трассы. Начало и конец каждой кривой отмечают вертикальной чертой по их пикетным зна­чениям. В нашем примере для точки НК ПК1+80, 00 на вертикаль­ной черте подписано расстояние 80, 00 м от ПК1 до точки НК, а для точки КК ПК5+10, 16 — ее расстояние 10, 16 м от ПК5. Кривые уча­стки трассы изображают условными дугами, выпуклостью вниз при повороте трассы влево и выпуклостью вверх при повороте вправо, здесь же указывают значения θ, R и К. Для прямых участков (пря­мых вставок) указывают их длину и румб. В нашем примере длина первой прямой d₁ = (ПК1+80, 00) - ПКО = 180, 00 м, длина второй d₂ = (ПК9+28, 00) - (ПК5+10, 16) = 417, 84 м. Румбы прямых рассчи­таны после последовательного вычисления дирекционных углов по формулам α _i+1 = α _i + θ _п или α _i+1 = α _i + θ _л.

Графу 1 заполняют по данным пикетажного журнала (см. рис. 18), в котором ось трассы изображается прямой линией, а вершины углов поворота отмечаются стрелками.

При построении профиля земли на вертикальные линии (орди­наты) наносят точки, соответствующие отметкам земли в принятом вертикальном масштабе над линией АВ условного горизонта. Отметку линии АВ принимают с условием, чтобы ломаная линия профиля размещалась выше АВ на 4—16 см.

Поперечные профили строят в одном масштабе (обычно 1: 500 или 1: 1000) как для вертикальных, так и для горизонталь­ных размеров. Под сеткой каждого попе­речного профиля (рис. 21) указывают пикетное значение точки, на которой ни­велировали поперечник, а в графах сетки — расстояния между точками поперечника и их отметки.

Рис. 21. Поперечный профиль

При выборе проектного профиля линейного сооружения руко­водствуются определенными техническими условиями. Например, проектный продольный профиль автомобильной дороги должен проходить через заданные точки в местах примыкания к суще­ствующим дорогам, мостовым переходам. Должна также преду­сматриваться насыпь для предотвращения затопления дороги на низменных участках и снеговых заносов на других участках. При резко пересеченном рельефе линию проектного профиля преду­сматривают в выемках на местах возвышений и на насыпях над понижениями земной поверхности, при этом стремятся к мини­мальным объемам работ по выемке грунта и строительству насы­пей.

Нанесение на профиль проектной линии начинают от ПКО с заданной отметкой (см. рис. 20). Для этого намечают конечную точку участка с постоянным уклоном. В строке 2 продольного про­филя вертикальными отрезками отмечают начало и конец каждо­го участка постоянного уклона, а диагональю — направление ук­лона. Под диагональю указывают длину участка, а над ней - окон­чательный уклон i.

Предварительный уклон вычисляется по формуле

(11)

где Н_к и Н_н — предварительная проектная отметка конечной и за­данная проектная отметка начальной точек прямого участка соот­ветственно.

Например, если для точки ПКО задана проектная отметка Н_н = 80, 70 м, для ПК2 предварительную высоту насыпи принять равной 0, 50 м, то Н_к = 79, 36 + 0, 50 = 79, 85 м, а предваритель­ный уклон i = (79, 86 - 80, 70): 200 = -0, 0042 = -4, 2%_о. Округ­ленное значение i = - 4 %_о (i = -0, 004) записывается над диаго­налью без знака.

Окончательная отметка конечной точки участка вычисляется по формуле

(12)

а в нашем примере Н_к = 80, 70 - 0, 004· 200 = 79, 90 (графа 3 профиля).

Проектные отметки промежуточных точек данного участка последовательно вычисляются по формуле

(13)

На рис.20 на участке ПКО-ПК2 в графе 3 записаны величи­ны H_j, полученные

следующими расчетами:

Последняя строка вычислений контрольная.

Рабочими отметками называются разности проектных от­меток и отметок земли для данной точки трассы. Над линией профиля записывают положительные рабочие отметки (высоты насыпи), под линией профиля — отрицательные (глубины выем­ки), но без знака " минус".

Точки нулевых работ. В этих точках проектная линия МН (рис. 22) пересекается с линией земли. Если допустить, что тре­угольники ОМС и ЕОN подобны, то

откуда

(14)

На профиле ординаты точек нулевых работ прочерчивают штриховыми лини­ями, а рядом записывают численные зна­чения расстояний d₁и d₂ до ближайших пикетных точек (на рис. 20 для точки нулевых работ между ПКЗ+45 и ПК4 даны вычисленные d₁= 9, 3 м и d₂= 45, 7 м). Отметка точки нулевых работ вычисля­ется по формуле (13).

Рис. 22. Точка нулевых работ

В местах изменения уклона продоль­ного профиля наклонные прямые сопря­гаются вертикальными кривыми. На выпуклых участках желез­ных и автомобильных дорог для улучшения видимости по усло­виям безопасности движения применяют вертикальные кривые большого радиуса (R_B > 10—50 км).

При расчете основных элементов вертикальной круговой кривой учитываются ее радиус R_B и сумма Δ i = i₁ + i₂ встречных уклонов, взятых по модулю, например для ПК8 на рис. 19

Δ i = 6 + 18 = 24 %_о = 0, 024. Расчеты производят по приближенным (но достаточно точным) формулам: тангенс Т = R Δ i / 2=К/2; кривая К = R Δ i; биссектриса Б = Т² / 2 R. Линии тангенсов вертикальной кривой принимают за оси абсцисс с началом в точках НВК (начало вертикальной кривой) и КВК (конец вертикальной кривой). Вертикальные ординаты такой кривой вычисляются по формуле

(15)

Пример 1. Определить основные элементы Т и К, абсциссы и ординаты пикетных точек для вертикальной кривой на рис. 19.

Решение. Радиус вертикальной кривой R = 15 000 м, при Δ i = 0, 024 найдем Т = 180 м; К = 360 м; Б = 1, 08 м. Относитель­но ПК8 точка НВК имеет пикетное значение ПК8-Т = ПК6 +20, а точка КВК - ПК9+80. Для ПК7 вычислим х₇ = 80; у₇ = 0, 21 м. На втором тангенсе для ПК9 найдем х₉ = 80; у₉ = 0, 21, для ПК8+67 определяем х₆₇ = 80 + 33 = 113; у₆₇ = 0, 43 м. Над про­филем вертикальная кривая показана условной дугой, подписа­ны плюсовые значения ее начала и конца. В скобках указаны исправленные рабочие отметки, которые на выпуклых участках уменьшаются на величину ординаты у _i, а на вогнутых — увели­чиваются.