Как сделать продольный профиль
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 05.10.2024
6.1. Принципы проектирования трассы (проектной линии) в продольном профиле
Определение положения проектной линии продольного профиля – один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии влияет большое число факторов и условий.
Топографические условия проложения дороги в значительной степени определяют положение проектной линии. На участках с плавным формами рельефа проектную линию проектируют по огибающей, следующей очертанию земли и, наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливают с устройством чередующих насыпей и выемок. При проектировании по огибающей руководящая отметка назначается из условия незаносимости насыпи снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых или поверхностных вод.
Гидрологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемоговозвышения поверхности над уровнем грунтовых вод [22]. Игнорирование этого условия оборачивается впоследствии строительством дорогостоящего откосного и подкюветного дренажа.
Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии, но и на конструкцию земляного полотна; ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают, по возможности, уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов, дают возможность проектировать профиль по огибающей с минимальной руководящей отметкой.
Климатическиефакторы оказывают существенное влияние на положение проектной линии, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге. На снегозаносимых участках всегда стремятся избегать выемок (особенно мелких), а при проектировании по огибающей руководящую отметку назначают из условия снегонезаносимости.
Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами, во многом определяют отметки бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также отметки проезда на самих мостах.
Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечение железных дорог, входы в города, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).
Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования являются:
· соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых и т. д.);
· обеспечение минимальных объемов земляных работи рационального распределения земляных масс;
· прохождение проектной линии через контрольные точки;
· ограничение длин участков с предельными уклонами;
· ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения "неспокойной" проектной линии;
· обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.
К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требованийи условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и со стороны эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля при автоматизированном проектировании и проектное решение при ручной технологии всегда отыскивается в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, который включает:
· допустимые продольные уклоны. Уклон ни в одной точке продольного профиля не должен превышать значения нормируемого по СНиП [22] для данной категории дороги;
· руководящую отметку. При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из условия незаносимости снегом, либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод;
· фиксированные контрольные точки. Прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным условиям, является обязательным;
· ограничивающие точки и зоны. Прохождение проектной линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек и зон (обычно это минимальные отметки над трубами, на мостах и путепроводах);
· контрольные ограничения. Это ограничение высоты насыпей и глубины выемок при неудовлетворительных геологических, гидрогеологических, почвенно-грунтовых условиях и т.д.;
· допустимые наибольшие длины участков с предельными уклонами продольного профиля. Допустимая длина таких участков нормируется по СНиП [ 22 ] ;
· наименьшие длины вертикальных кривых одного знака . Наименьшая длина вертикальной кривой нормируется по СНиП [22].
6.2. Редактор продольного профиля
В системе IndorCAD/Road проектирование продольного профиля дороги выполняется с помощью редактора продольного профиля (рис. 6.1.), который открывается командой Продольный профиль в меню Окно, либо сочетанием клавиш Ctrl+1. Эта команда становится доступной только, если трасса разбита на поперечники (чтобы разбить трассу, выполните команду Трасса|Разбить… ).
Рис. 6.1. Редактор продольного профиля
Окно редактора продольного профилясостоит из следующих основных элементов.
Строка заголовка находится в самой верхней части окна и содержит пиктограмму IndorCAD / Road , название окна и стандартные кнопки управления размерами основного окна. Щелкнув на пиктограмме, можно получить доступ к системному меню для изменения размера, закрытия или перемещения окна.
Панель инструментов занимает вторую строчку окна и включает инструменты для проектирования продольного профиля. Количество доступных инструментов зависит от выбранного метода проектирования. Следующие инструменты доступны при любом методе проектирования:
Режим выделения. Включает режим выбора текущего пикета активной трассы. Текущий пикет выделяется красной вертикальной линией. Для выбора пикета, щелкните на нем левой кнопкой мыши. При сплайновом методе проектирования в данном режиме можно выделить участок трассы. Для этого, удерживая нажатой левую кнопку мыши, переместите курсор от начального пикета участка к конечному (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Выделение участка трассы
Для отмены выделения необходимо щелкнуть в любом месте рабочей области.
Увеличить изображение. Включает режим увеличения изображения.
Уменьшить изображение. Включает режим уменьшения изображения.
Обновить данные профиля. Обновляет данные продольного профиля.
Редактируемый элемент. В этом списке можно выбрать элемент трассы, продольный профиль которого требуется изменить.
Отображать элемент. В этом списке можно выбрать элемент трассы, который будет отображаться на продольном профиле.
Рабочая область расположена в центре окна, где отображается внешний вид текущего продольного профиля:
· сплошной черной линией отображается продольный профиль существующей поверхности,
· красной линией – продольный профиль редактируемого элемента проектной поверхности;
· красной пунктирной линией – продольный профиль элемента проектной поверхности, выбранного в списке Отображать элемент ;
· синей пунктирной линией – продольный профиль интерполированной поверхности (в случае нового строительства совпадает с сечением существующей поверхности);
· вертикальными линиями черного цвета отображаются линии пикетов и рабочих отметок, которые соответствуют шагу разбивки трассы на поперечные профили (см. пункт главного меню Трасса|Разбить… ). Чтобы не отображать линии пикетов и рабочих отметок, отключите флажки опций Линии пикетов , Линии рабочих отметок контекстного меню.
Перемещение по пикетам осуществляется несколькими способами:
· щелчком мыши на линии пикета;
· используя клавиши клавиатуры, управляющие перемещением курсора: Left (на пикет назад), Right (на закладку вперед), Home (на первый пикет), End (на последний пикет).
Контекстное меню рабочей области открывается щелчком правой кнопки мыши в рабочей области.
Рис. 6.3. Контекстное меню рабочей области
Информационное окно включает набор проектных данных для текущего продольного профиля:
· рабочие отметки ( красного цвета),
· проектные отметки (красного цвета),
· отметки земли (черного цвета),
· интерполированные отметки (синего цвета),
· рабочие интерполированные отметки (черного цвета),
· график. Подробное описание графика для классического и сплайнового метода приведено в главе 6.
Выбор элементов информационного окна, осуществляется в контекстном меню, которое открывается щелчком правой кнопки мыши в области информационного окна (рис. 6.4). Отображаемые элементы помечаются флажками (установить или отключить флажок элемента можно щелчком мыши). Элементы информационного поля отображаются в порядке их следования в контекстном меню.
Рис. 6.4. Контекстное меню информационного окна
Строка статуса находится в нижней части окна и содержит проектные данные для выделенной точки:
· радиус кривой в точке,
· среднее значение рабочей отметки на продольном профиле.
6.3. Методы проектирования
При проектировании продольного профиля в системе IndorCAD / Road можно использовать два метода:
· Классический метод. Применяется только для проектирования продольного профиля оси трассы. Продольный профиль представляется в виде последовательности прямых участков и круговых вставок, которые редактируется путем создания, перемещения и удаления узлов.
· Сплайновый метод. В этом случае продольный профиль редактируемого элемента трассы описывается сплайном. Выполняется автоматический поиск оптимального (наиболее гладкого) сплайна с учетом ограничений на допустимые вертикальные перемещения его точек.
Переключение между методами осуществляется выбором соответствующего пункта контекстного меню: Классический или Сплайновый . Заметим, что при переходе от сплайнового метода к классическому происходит сброс данных оптимизации. Появляется диалог Подтверждение (рис. 6.5), в котором можно подтвердить или отменить переход к классическому методу.
Рис. 6.5. Подтверждение переключения между методами оптимизации
6.3.1. Проект ная линия на основе тангенциального хода
Классический метод проектирования продольного профиля (на основе тангенциального хода) применяется только для проектирования продольного профиля оси трассы, который представляется в виде последовательности прямых и круговых кривых. Минимальные радиусы кривой определяется на вкладке Ограничения диалогового окна Свойства трассы , вызываемого командой Трасса|Свойства трассы…
Инструменты, доступные при использовании классического метода, позволяют создавать и удалять узлы круговой кривой, а также изменять их положение в пространстве. Курсор мыши вблизи узлов круговой кривой принимает вид мишени .
Включает режим удаления узлов продольного профиля. Для удаления узла достаточно щелкнуть левой кнопкой мыши на данном узле и подтвердить удаление в запросе системы.
Включает режим создания и редактирования узлов продольного профиля.
Создание узла. Создать новый узел можно только на прямолинейном сегменте круговой кривой продольного профиля (стрелка мыши на прямолинейных сегментах окрашивается в черный цвет). Для создания узла необходимо указать стрелкой мыши положение узла на сегменте.
Редактирование узла. Приступая к редактированию узла, поместите на него курсор и щелкните левой кнопкой мыши. Выделенный узел окрашивается синим цветом и доступен для редактирования.
В верхней части окна (рис. 6.6) отображаются свойства выделенного узла (пикет, высотная отметка) и соответствующие ему параметры закругления: (входной и выходной тангенсы и значение минимального вогнутого радиуса в профиле).
Рис. 6.6. Дополнительная панель инструментов отображается
только при наличии выделенного узла
Положение выделенного узла можно изменить несколькими способами:
· поместить курсор на выделенный узел и, удерживая нажатой левую кнопку мыши, переместить узел (вниз или вверх). При перемещении узла с клавишами Ctrl и Shift сохраняется азимут направления предыдущего или следующего за перемещаемым узлом сегмента. Для свободного перемещения узла (влево, вправо, вниз, вверх) воспользуйтесь сочетанием клавиш Ctrl + Shift ;
· выделить узел и изменить пикет и высотную отметку узла в полях ПК , Z .
График продольного профиля
График, отображаемый в информационном окне при классическом методе, описывает прямолинейные и дуговые сегменты продольного профиля оси трассы (рис. 6.7). Пунктирные линии соответствуют величине минимального радиуса вертикальных кривых в продольном профиле: выпуклых (внизу) и вогнутых (вверху).
Здравствуйте!
Перед тем как делать продольный профиль дороги, необходимо сначала сделать план автомобильной дороги.
Хотите обучиться проектированию дорог или хотите курсы - писать на почту mr.irshat@mail.ru (также делаем проекты дорог).
Для начала: "Что такое продольный профиль дороги?"
Продольный профиль автомобильной дороги - это в первую очередь РАЗРЕЗ по оси дороги.
Разрезали дорогу по оси дороги и смотрим этот разрез, то есть вид сбоку, смотрим на разрез дороги вдоль оси сбоку. Сама линия поверхности земли будет называться черный продольный профиль земли.
Ниже рисунок на котором показан черный профиль земли. Строится эта линия с учетом всех характерных точек по линии оси. Характерные точки встречаются прямо под линией оси будущей дороги и фиксируются на разрезе (поэтому есть углубления, возвышенности и ровныеместа).
Если обратить внимание на черную линию земли (на черный профиль), то заметите, что черная линия будет немного искажаться из-за разных масштабов по вертикали и горизонтали, так как масштабы разные в 10 раз - это делается для того, чтобы были нагляднее видны перепады уклонов, и сам чертеж продольного профиля меньше места занимал.
Также на продольном профиле отмечаются грунты и они имеют свой масштаб. Получается делают скважины и информацию с них наносят на продольный профиль.
Поэтому необходимо привыкнуть к тому, что будут разные масштабы - горизонтальный масштаб больше, чем вертикальный масштаб, а вертикальный больше, чем масштаб по грунтам.
На практике продольный профиль дороги, как и проектный план дороги и как поперечный профиль дороги выполняется в программных комплексах специализированных для проектных работ, например таких как Топоматик Robur, Credo Дороги, IndorCAD и прочие программы.
Профиль строят на миллиметровой бумаге, на которой все размеры откладывают без измерителя. Для построения профиля надо в принятом масштабе отложить все горизонтальные расстояния между пронивелированными точками, а в вертикальном направлении – высоты этих точек в масштабе для вертикальных линий.
Масштабы для горизонтальных линий, в зависимости от вида профиля, будут следующие: 1:1 000, 1:2 000, 1:5 000, 1:10 000.
Масштабы для вертикальных линий обычно принимают в 10 раз крупнее масштаба для горизонтальных линий, благодаря чему профиль принимает большую наглядность.
Профиль строят в следующем порядке.
Вычерчивают карандашом профильную сетку. Профильная сетка состоит из ряда горизонтальных линий и имеет различные графы. Для данной работы рекомендуется расположение граф и их размеры взять согласно рис.7.
Уклоны проектной линии
Длины прямых и данные для кривых
Рис. 7. Профильная сетка
Для того чтобы профиль на бумаге не получился по высоте чрезмерно большим принимают линию АВ (рис.8), являющуюся верхней границей граф, за условный горизонт. Высоту условного горизонта обычно назначают в целых десятках метров, несколько меньше самой низкой точки на профиле (на 4-8 м).
Высоты всех точек откладывают от линии условного горизонта на вертикалях, проведенных через эти точки, в выбранном масштабе вертикальных линий. Соединив по линейке полученные точки, получают профиль трассы.
Например, высота ПК0 равна 86,55 м, высота условного горизонта 80 м, следовательно, ПК0 должен быть расположен выше линии условного горизонта на 86,55 – 80= 6,55 м, т.е. принятом масштабе 1:200 надо отложить от условного горизонта 3,28 см.
Рис. 8 Образец профиля трассы
План местности наносят по пикетажному журналу (рис.6) в принятом для данного профиля масштабе для горизонтальных линий в соответствующей графе профильной сетки.
По расстояниям до начала и конца кривых вычисляют и подписывают длины прямых вставок между кривыми (рис. 8).
Для этого делают следующие расчеты:
- выписывают расстояние до угла поворота ПК+12,00;
- вычитают тангенс Т – 33,78;
- получают расстояние до начала кривой НК–ПК + 78,22;
- прибавляют длину кривой К + 65,16;
- получают расстояние до конца кривой КК=ПК2+43,38.
Рис.9 Ориентирование прямых отрезков трассы
СВ 21 0 30`+37 0 20`→ СВ58 0 50`
СЗ 21 0 30`+37 0 20`→ СВ 15 0 50`
ЮВ 21 0 30`+37 0 20`→ ЮЗ 15 0 50`
ЮЗ 21 0 30`+37 0 20`→ ЮЗ 58 0 50`
На профиль наносят проектную линию строящегося сооружения. Для этого необходимо вычислить и подписать ее высоты в каждой из нанесенных на профиль точек в соответствующей графе профильной сетки. Исходными данными для вычисления проектных высот являются: заданная проектная высота начальной точки, проектируемые уклоны и длины участков проектной линии.
Уклон линии равен тангенсу угла наклона этой линии или, как видно из рис. 10, уклон есть отношение превышения к горизонтальному проложению линии, или
где i – продольный уклон линии АВ;
– угол наклона линии АВ к горизонту;
h – превышение между точками А и В;
d – горизонтальное проложение линии АВ.
Рис. 10. Вычисление высот проектной линии
Если известен уклон i и горизонтальное проложение d , то превышение между точками А и В будет равно
Следовательно, если высота точки А известна, то высоту точки В вычисляют так
или
Проектная высота следующей точки равна проектной высоте данной точки плюс или минус произведение проектного уклона на горизонтальное проложение линии между этими точками. Знак плюс берут в случае, если проектная линия идет с подъемом, а знак минус, если она имеет спуск.
В основу выбора уклонов отдельных участков проектной линии и ее начальной высоты должны быть положены следующие соображения: 1) проектная линия должна быть проведена так, чтобы объем земляных работ был минимальным; 2) количество земляных работ по выемкам и по насыпям должна быть по возможности одинаковым, чтобы землю из выемок можно было использовать для насыпей; 3) уклоны, выбранные для проектной линии, должны быть в пределах величин, рекомендуемых техническими условиями для данного сооружения.
В рассматриваемом примере проектная линия от ПК0 на участке в 300 м имеет спуск с уклоном 0,012; исходная проектная высота нулевого пикета была принята 88,00 м.
Проектные высоты пикетных и плюсовых точек вычислены следующим образом:
Высоты проектной линии откладывают от условного горизонта в принятом масштабе так же, как и фактические высоты. Для окончательного проведения проектной линии нет необходимости откладывать все подписанные на профиле высоты, достаточно отложить только те высоты, которые расположены в точках изменения уклонов. Соединив по линейке точки, получают проектную линию.
Высоты насыпей и глубины выемок на данных точках профиля называют рабочими высотами.
Рабочие высоты вычисляют как разность между проектной и фактической высотой одной и той же точки.
Рабочие высоты выписывают около проектной линии на вертикалях соответствующих им точек: в случае насыпи – над проектной линий, а в случае выемки – под проектной линией.
В рассматриваемом примере высота насыпи на ПК0 получилась равной 88,00–86,55 = 1,45 м, а глубина выемки на ПК0 +63 равна 88,42 –87,24 = 1,18 м.
Точками нулевых работ на профиле называют такие, в которых проектная линия пересекает земную поверхность, т.е. в которых рабочие высоты равны нулю.
Знание точного положения точек нулевых работ на профиле имеет большое значение при строительстве сооружения и при подсчете объемов земляных работ, поэтому его определяют аналитически.
Расстояние от точки нулевых работ до ближайшей предыдущей точки, нанесенной на профиле определяется следующим образом.
Пусть требуется определить расстояние x от точки О до точки М, нанесенной на профиле (рис.11).
Рис.11. Определение местоположения точек нулевых работ
Здесь: АВ – проектная линия; МN – линия земной поверхности; М и N – ближайшие точки на профиле, между которыми лежит искомая точка нулевых работ 0; d – расстояние между точками М и N; h1 и h2 – рабочие высоты в точках М и N.
Из подобия треугольников АОМ и ВОN имеем
Так в приведенном примере расстояния от точки нулевых работ до ПК0 и ПК0+63 будут равны
На профиле над точкой нулевых работ выписывают зеленой или синей тушью нуль. От этой точки вниз до условного горизонта проводят зеленую (голубую) линию. В промежутках между этой линией и вертикалями ближайших точек профиля справа и слева зеленой тушью выписывают вычисленные расстояния х и d-x.
Поперечники вычерчивают так же, как и продольный профиль, по высотам точек и расстояниям между ними, только масштабы для горизонтальных и вертикальных линий принимают одинаковыми.
Над точкой продольного профиля, на которой был взят данный поперечник, прочерчивают ось поперечника (рис.8). Графы профильной сетки для поперечника берут такие же, как и для продольного профиля, за исключением последних трех. От прочерченной оси поперечника откладывают в масштабе (в рассматриваемом примере от оси вправо отложены 12 и 20 м, а влево 6 и 20 м) и подписывают расстояния между этими точками.
Над полученными точками подписывают их высоты, взятые из нивелирного журнала, и откладывают их в том же масштабе от принятого для поперечника условного горизонта. На поперечник наносят проектную линию так же, как это было описано при построении проектной линии на продольном профиле.
Красной тушью вычерчивают проектную линию и подписывают ее уклоны, проектные и рабочие высоты. Точки нулевых работ, расстояния, указывающие их положение на профиле, подписать зеленой тушью. Все остальные вычерчивают черной тушью. Насыпи обозначают красным цветом, а выемки – желтым. Внизу у продольного профиля и поперечников указывают масштабы.
Вопрос о том, как построить продольный профиль может встать при проектировании и строительстве автодороги, прокладке лыжной трассы или траектории движения по определенному маршруту. Он представляет собой проекцию оси этой дороги, трассы, маршрута на вертикальную поверхность, проходящую через их ось. Это только развертка на вертикальную поверхность, поэтому ее проекция на горизонтальную плоскость может быть как прямой, так и извилистой линией.
- Как построить продольный профиль
- Как построить профиль рельефа местности
- Как построить горизонталь
- - топографическая схема местности масштаба 1:500 – 1:10000,
- - линейка,
- - карандаш,
- - чистые листы бумаги.
Построить продольный профиль вы можете, используя любую топографическую карту той местности, где находится проектируемая автодорога, трасса или маршрут. Она обязательно должна иметь определенный масштаб и отметки высот, выраженные в горизонталях. Чем крупнее масштаб такой схемы, том точнее вы спроектируете продольный профиль.
Нанесите ось дороги или маршрут пути на схему, чтобы упростить задачу, разбейте его на короткие прямые отрезки, каждый из которых измерьте линейкой с миллиметровыми делениями. Пронумеруйте узловые точки маршрута. Измеряйте каждый отрезок с точностью до десятых долей миллиметра. Выпишите длину каждого отрезка на отдельный лист, сложите и определите общую продолжительность маршрута в миллиметрах. Зная масштаб карты, определите его продолжительность в километрах.
Мысленно пройдите по нанесенному на карте маршруту и определите минимальную и максимальную отметки высот, на которых он проходит. Вы можете использовать разные значения масштабов для горизонтальной и вертикальной оси, это повысит наглядность проектируемого продольного профиля. Обычно, вертикальный масштаб принимают равным 1:500, а горизонтальный — 1:5000. Выберите их таким образом, чтобы по длине ваш профиль поместился на одном, максимум — на трех листах по длине, чтобы с ним было удобно работать.
Начертите на листе вертикальную и горизонтальную оси. Для удобства их можно разметить в соответствии с выбранным масштабом. По горизонтальной оси нанесите точки маршрута от начальной до конечной, последовательно откладывая их. По вертикальной оси откладывайте значения высот каждой точки маршрута, которые определяйте по топографической схеме, на которую он нанесен.
Соедините эти точки, и вы получите продольный профиль своего маршрута или трассы. Измерив длины отрезков по контуру профиля, вы сможете определить реальную продолжительность маршрута, которая из-за влияния рельефа местности может значительно отличаться от той, которая была измерена по топографической карте.
Читайте также: