Проектирование трассы линейного сооружения

Сетка любого продольного  профиля состоит из трех частей:

- фактических  данных - результатов разбивки и нивелирования пикетажа;

- проектных данных в  горизонтальной плоскости (в плане) -результатов расчета элементов  трассы и круговых кривых;

- проектных данных в  вертикальной плоскости (в профиле) - результатов расчета длин проектных прямых, их уклонов и вертикальных кривых, сопрягающих наклонные линии.

Продольный профиль строят по данным пикетажного и нивелирного  журналов.

Для построения берут лист миллиметровой бумаги размером 65×30 см. Сначала профиль составляют в  карандаше, выполняя все необходимые построения тонкими линиями; закончив составление, профиль оформляют.

Продольный профиль строится в такой последовательности:

1. Вычерчивают сетку профиля  на миллиметровой бумаге и  над ней подписывают принятые  масштабы профиля: горизонтальный  и вертикальный.

2. В графе «Расстояния»  строят 100-метровые отрезки (пикеты) и плюсовые точки в горизонтальном масштабе профиля. Внутри каждого пикета выписывают расстояния между соседними плюсовыми точками, отделяя их вертикальными линиями, которые продолжают над верхней линией профиля. Сумма расстояний внутри пикета должна быть равна 100 м.

3. В графе «Пикеты»  подписывают номера пикетов 0, 1, 2,... и т.д.

4. В графе  «Отметки земли» выписывают из  «Журнала нивелирования трассы»  на продолжении вертикальных  линий графы «Расстояния» отметки,  округленные до 1 см, соответствующих  пикетов и плюсовых точек.

5. Определяют  высоту верхней линии сетки  профиля, от которой будут откладываться фактические высоты осевых точек трассы - условный горизонт УГ. Значение УГ должно быть кратным 5 м и таким, чтобы самая низкая точка трассы расположилась выше линии У Г как минимум на 5 см для возможности размещения геологических данных.

6. От линии  УГ вверх откладывают в принятом  вертикальном масштабе профиля  на соответствующих линиях отрезки,  равные разности высот точек  трассы и условного горизонта.  Концы построенных отрезков соединяют  прямыми линиями и получают  ломаную линию, которая является фактическим профилем трассы.

7. В графе  «Проектные данные» указывают уклоны и отметки.

8. Указывается  грунт и ситуация.

В целях простоты вычислений объемов земляных работ  горизонтальный и вертикальный масштабы поперечных профилей выбирают одинаковыми и обычно равными вертикальному масштабу продольного профиля. Масштаб поперечных профилей подписывают под масштабами продольного профиля. Осевые точки поперечных профилей по возможности располагают на соответствующих ординатах выше линии фактического профиля и при необходимости на разных уровнях. Для каждого поперечного профиля вычерчивают только одну горизонтальную графу для расстояний шириной 5 мм. Под нижней линией этой графы подписывают пикетаж осевой точки поперечника. Вправо и влево от осевой точки откладывают в принятом масштабе расстояния поперечника, записывают их в графе расстояний, а на перпендикулярах от линии выбранного УГ в том же масштабе строят округленные до 1 см высоты, которые записывают вдоль своих ординат справа. Значение УГ поперечника выбирают таким, чтобы наименьшая его ордината была не короче З см (для возможности размещения записи высоты). Концы построенных перпендикуляров соединяют, в результате чего получают фактический профиль поперечника. Поперечные профили вместе с продольным профилем позволяют вычислить объемы земляных работ при строительстве автодороги. Построение плана ведется с использованием простейших измерительных и чертежных инструментов: линейки, транспортира, карандаша и т.д. В завершении построения, план обводим план тушью. На плане все обозначения наносим в соответствии с условными знаками для топографического черчения.

5.2 Построение поперечного профиля.

Поперечник  располагают правее продольного  профиля. Оба его масштаба – на горизонтальный, и вертикальный –  принимают одинаковыми (1:200). Сетку поперечника можно разбить на продолжении граф продольного профиля.

1. Для поперечника  подготавливают и заполняют только3 графы: черных отметок, расстояний и проектных данных. Следует помнить, что все горизонтальные расстояния в поперечнике указываются от оси трассируемого сооружения. На поперечном профиле их следует откладывать вправо и влево от вертикального отрезка, обозначающего в графе расстояний положение ПК2+25. Последний подписывают симметрично относительно этого отрезка под нижней линией графы расстояний. Расстояния между соседними точками, взятые из пикетажного и нивелирного журналов на поперечнике записывают в графе Расстояния. В графу отметки земли выписываем из журнала нивелирования отметки точек поперечника с округлением до сантиметров.

2. По черным  отметкам вычерчивается линия поперечного профиля подобно профильному профилю поверхности земли. При проектировании берем дорогу шириной по земельному полотну равную 10 метрам, по проезжей части – 6, обочина- 2. Отметка его линии условного горизонта может быть взята та же, что и на продольном профиле. Поперечник строится над той точкой профиля, относительно которой при разбивке трассы разворачивается поперечник местности. Это ПК2+25 и ПК7+50.  Чтобы вычертить на поперечнике земельное полотно шириной 10 м на оси ПК2+25 откладываем в ту и другую сторону по 5 метров. Над этими точками в графе отметки ставим отметки и проводим на уровне этих отметок ширину земельного полотна.

3. Над поперечником  подписывают его название, под чертежом указывают масштабы его построения.

5.3 Нанесение на продольный профиль проектной линии

Проектную линию  наносят в соответствии с заданием.

1. Заполняют  графу уклонов, прочерчивая в ней в местах переломов (изменений уклона) проектной линии вертикальные перегородки. У каждой перегородки, слева и справа вдоль нее, вертикально записывают расстояния в метрах на местности от места данного изменения уклона до ближайших заднего и переднего пикетов. Если это изменение происходит на пикете, то с обеих сторон пишут нули. Внутри каждого узкого прямоугольника, на которые будет разбита графа уклонов, проводят диагональ: из верхнего левого угла в нижний правый, если уклон отрицательный (линия идет на понижение), или из нижнего левого в верхний правый, если уклон положительный. На горизонтальных отрезках трассы посередине графы проводят горизонтальную черту. Над диагональю или горизонтальной чертой указывают значение проектного уклона в тысячных, а под ней – длину заложения в метрах, на которое этот уклон распространяется.

i=h/d уклон

hпк0 к=3,1

2. Вычисляют  красные (проектные) отметки точек пикетов и всех промежуточных точек, в которых запроектированы переломы проектной линии. В начале трассы на ПК 0, на котором запроектирована насыпь высотой 3,1 м, записывают проектную отметку, равную черной отметке ПК 0 плюс 3,1 м. Отметки остальных точек вычисляют по формуле:

Нпосл=Нпред±i*d (м)

Hn=Hn-1±i*d

где Нn – определяемая проектная отметка;

Нn-1 – известная проектная отметка предыдущей точки;

i – проектный  уклон; 

d – горизонтальное расстояние (заложение) между точкой, в которой определяется отметка, и предыдущей.

Вычисленные проектные  отметки округляют до сотых долей  метра, после чего записывают в графу красных отметок.

Нпк0 к=Нпк0ч+hпк0 к=119,478

Нпк3к=Нпк0к±i*d=119,478-0,020*300=113,478

Hпк10к=Нпк6±i*d=113,478+0,014*400=119,078

Hпк1=Нпк0±i*d

Нпк1=119,478-0,020*100=117,478

Нпк1+80=119,478-0,020*180=115,878

Нпк2=117,478-0,020*100=115,478

Нпк2+25=115,478-0,020*25=114,978

Нпк3=115,478(Нпк2)-0,020*100=113,478

3. По вычисленным красным отметкам точек переломов проектную линию наносят на профиль.

4. Вычисляют  красные отметки всех остальных пикетов n плюсовых точек профиля (по той же формуле). Во избежание лишних ошибок в вычислениях рекомендуется за предыдущую точку с отметкой Нn-1 всегда брать начало данного элемента проектной линии, учитывая расстояние от этой начальной точки до точки, отметка которой вычисляется. Вычисленные отметки записывают в графу проектные данные-отметки.

Нпк7=113,478+0,014*100=114,878

Нпк7+50=114,878+0,014*50=115,578

Нпк8=114,878+0,014*100=116,278

Нпк9=116,278+0,014*100=117,678

Нпк10=117,678+0,014*100=119,078

Чтобы убедиться  в правильности расчетов и графических  построений, целесообразно все вычисленные  красные отметки использовать для  контроля построения проектного профиля трассы. Очевидно, что если и вычисления, и построения выполнены верно, то точки некоторых пикетов построенные по их красным отметкам, должны попасть на проектную линию, проведенную раньше.

5.4 Вычисление рабочих отметок.

Наносят красным цветом. Рабочими отметками называют разность между проектной и фактической отметками точки. Они показывают высоту насыпи (если проектная линия выше поверхности земли) или глубину выемки (когда проектная линия ниже). На каждом пикете и плюсовой точке профиля вычисляют рабочие отметки (высоты насыпей или глубины выемок) как разность красной и черной отметок. На выемках рабочие отметки записывают под красной линией, а на насыпях – над ней.

H раб=Н проектное - Н черное

H раб пк1= -1,331

Н раб пк1+80= -0,66

Н раб пк2= - 0,726

Н раб пк2+25= 0,027

Н раб пк3=113,478-116,128= - 2,65

Н раб пк4= 1,292

Н раб пк4+25=3,507

Н раб пк4+75=3,515

Н раб пк5=2,238

Н раб пк5+50=0,442

Н раб пк 6= - 1,649

Н раб пк7= - 2,565

Н раб пк 7+50= - 3,929

Н раб пк8= - 0,851

Н раб пк 9=1,783

Н раб пк10=2,121*-

5.5 Точки нулевых работ.

Над точками  пересечений черной линии профиля  с проектной, называемыми точками  нулевых работ (или переходными), записывают рабочие отметки 0,00. Выделяются зеленым цветом. Опускаем перпендикуляр до ситуации и графически определяем высотную отметку этой точки. Подписываем в графе проектные отметки и в отметки земли зеленым цветом.

Из точки  нулевых работ опускают перпендикуляр (ординату) на линию условного горизонта  и вычисляют горизонтальные расстояния до этой точки от ближайших пикетов или плюсовых точек профиля.

d1=h1/(h1+h2)*d

d2=h2/(h1+h2)*d

d-общее

d1 и d2- горизонтальные расстояния до точки нулевых работ от ближайших к ней соответственно задней и передней точек (пикетных или плюсовых) профиля

d – горизонтальное расстояние между теми же ближайшими к точке нулевых работ точками профиля

h1,h2 – рабочие отметки на этих же, задней и передней, точках профиля, между которыми находится точка нулевых работ

На профиле  из точки пересечения проектной  линии и линии земли опускаем перпендикуляр на условный горизонт и подписываем расстояния d1 и d2 (с округлением до 0,01 м).

D1=3,1/(3,1+1,331)*100=69,97

D2=1,331/(3,1+1,331)*100=30,03

d1+d2=100

Остальное аналогично.

VI Построение профиля на ПК2+25 и ПК 2+25

6.1 Построение  профиля на П2+25

1) Рассчитываем уклон земли:

I=h/d=(h1-h2)/2

I пр= (Нп2+25-Нл+25)/25=(114,951-117,274)/25=-0,09292

I л = (Нп2+25-Нл+25)/25=(114,951-115,129)/25=-0,007

2) Рассчитываем hч (на расстоянии 5 метров от центра дороги)

Л (п2+25±уклон)*d=114,951-0,093*5= 114,486

П 114,486-0,007*5=114,451

3) При построении поперечника необходимо заглубить земельное полотно выемки на 0,4 метра для создания канавки вдоль земельного полотна с целью предотвращения размыва дождевыми и снеговыми осадками с откосом 1/2.

hраб=0,4

Лево: 114,978-0,4=114,578

Право: 114,978-0,4=114,578

4) I=1/2=0,5

I=h/d˃d=h/i=0,4/0,5=0/8

Отметки земли (черные) расположенные на расстоянии 0,8 м (края)

Лево: 114,486-0,093*0,8=114,4116

Право: 114,451-0,007*08=114,4454

5) Необходимо устроить раскрытую выемку, т.е. взять откос не менее 1:5 и рассчитать точку встречи проектной линии с землей. Для этого рассчитаем hраб на кюветах от точки, расположенной на расстоянии 5+0,8 м., которая расположена на земле.

Рассчитаем  проектные отметки (красные):

Hраб=Нкр-Нч

Лево: 0,8          114,518-114,412=0,106

          5             114,978-114,486= 0,492

Середина         114,978-114,951=0,027

Право: 5          114,978-114,451=0,527

            0,8        114,578-114,445=0,133

6) Рассчитываем расстояние при откосе 1:5 (0,2 м):

Л   d=0,106*5=0,106/0,2=0,53

П   d=0,133*5=0,133/0,2=0,665

7) Проектная  отметка (отметки земли (черные)):

Л hч=114,518+0,2*0,53=114,624

П hч=114,578+0,2*0,665=114,711

8) Высотная отметка  земли (hр с учетом откоса 1:5)

Лево   0,53

Право    0,0665

Л     Нкр=114,412-0,093*0,53=114,363

П    Нкр=114,445-0,007*0,665=114,440

Аналогичные вычисления проводим для построения профиля  на ПК7+50

Выносим полученные отметки на бумагу, в результате получая поперечник дороги на ПК2+25 и ПК7+50

Заключение

Результатом проведенной  работы является продольный и поперечный профиль дороги в масштабе 1:200 в соответствии со стандартами, предъявляемыми к данному виду работы.

Данная работа является весьма актуальной, так как  современное общество не может обойтись без различных геодезических  работ, без опытных инженеров и геодезистов. Кроме того, данная работа является очень ценным и полезным опытом.

Данная работа дала мне новые, полезные знания. Я  научилась обрабатывать журнал технического нивелирования и пикетажный журнал, чертить продольный и поперечный профиль дороги с помощью условных знаков для топографического черчения, я получила знания по проектированию трассы линейного сооружения.

 В процессе выполнения данной работы были закреплены полученные теоретические знания, получены начальные практические навыки работы в сфере геодезии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список используемой литературы

1) В.И. Куштин, «Инженерная геодезия»: Учебник.-Ростов-на-Дону: Издательство  «Феникс», 2002 г.

2) Лекции

3) Г.А. Федотов,  «Инженерная геодезия»: Учебник-Москва, 2007 г