ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ЛЕСОВОЗНОЙ ДОРОГИ,
ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КРИВЫЕ
Продольный профиль автомобильной дороги является важнейшим чертежом
проекта. Он вычерчивается по установленному образцу (рис. 5.5) в
масштабах: вертикальном 1 :500 и
горизонтальном 1 :5000. В горной местности с
частыми переломами профиля допускается применение масштабов 1 :200 и 1
:2000.
Проектная линия продольного профиля состоит из отдельных элементов. На
переломах профиля в ряде случаев предусматривают вертикальные кривые.
Каждый элемент профиля характеризуется своей длиной и уклоном. Уклоны
разделяются на подъемы и спуски в грузовом направлении и площадки (с 1 =
0). Наиболее важными характерными для лесовозных дорог уклонами являются
руководящий подъем и максимальный спуск в грузовом направлении.
Различают два вида проектной линии: обертывающую и секущую. Обертывающую
проектную линию назначают приблизительно параллельно поверхности земли,
следуя за складками местности, и широко применяют в равнинной местности,
обеспечивая получение небольших объемов земляных работ при возведении
земляного полотна из грунта, взятого из придорожных (притрассовых)
резервов.
В пересеченной местности может быть более выгодной секущая проектная
линия, при которой предусматривается частичная срезка холмов или гряд с
устройством выемок и использованием полученного из них грунта для
отсыпки соседних насыпей. Нанесение на продольный профиль проектной
линии является сложной многовариантной задачей, требующей поиска
наилучшего решения.
Перед назначением проектной линии необходимо установить с
соответствующим обоснованием ряд технических ограничений и требований
СНиП 2.05.07—85 (см. табл. 5.1), в частности, по допустимым значениям:
руководящего подъема и максимального спуска; радиусов кривых в плане и
радиусов вертикальных кривых; минимальных руководящих рабочих отметок
земляного полотна из условий обеспечения необходимого возвышения низа
дорожной одежды над уровнем грунтовых, длительно стоящих поверхностных
вод и снежного покрова, а также определить фиксированные проектные
отметки в местах пересечения трассой существующих дорог, ЛЭП и др.
При установлении величины руководящего подъема необходимо обеспечить
выполнение основного условия — возможности работы лесовозных автопоездов
с полным использованием их грузоподъемности. Это условие выражается
неравенством [см. формулу 2.37)]
Рис. 5.5.
При назначении проектной линии принятые значения ip
и icп следует использовать везде, где это дает сокращение объемов
земляных работ. Рабочие отметки на дорогах постоянного и летнего
действия следует назначать не менее 0,5 м, что устранит необходимость
снятия растительного слоя и корчевки пней. На снегозаносимых местах
высоту насыпей назначать не менее высоты снежного покрова и избегать
выемок. Высота насыпей должна также отвечать требованиям, приведенным
ниже (см. табл. 5.6). В выемках не рекомендуется назначать уклоны i = 0.
Кюветы в выемках должны иметь уклон не менее 5 %0.
Следует иметь в виду, что при наличии крутого уклона на кривой малого
радиуса движение автопоездов значительно затрудняется в связи с
появлением дополнительного сопротивления движению, вызываемого
следующими причинами: 1) боковым уводом колеса в результате боковой
деформации шин под действием центробежной силы; 2) несовпадением
направления движения автопоезда по кривой с направлением действия силы
тяги, приложенной к колесу по касательной. В связи с указанным в таких
случаях необходимо руководящий и близкие к нему подъемы на кривых с =
50... 100 м смягчать на 10... 3 %о
Нанесение проектной линии ведется последовательно, начиная с пикета 0,
отдельными участками, длина которых выбирается с учетом наличия
естественных переломов профиля земли. Качество проектной линии
определяется визуально. При проверке основное внимание уделяется
контролю соблюдения норм проектирования и выявлению участков с
завышенными ра-бочими отметками и выемок, которые, как правило, следует
всемерно избегать, допуская их на пересечениях водоразделов и на спусках
в долины пересекаемых водотоков (береговые выемки).
На косогорных участках при уклоне более 1 : 5 назначение проектной линии
должно вестись одновременно с проектированием поперечных профилей
земляного полотна. На косогорах крутизной 1:3 и более, как правило,
более выгодной является выемка, врезанная в косогор на 60...100 %о
ширины земляного полотна (выемка в полке). На пологих склонах возможно
проектирование полунасыпей-полувыемок с проектными
рабочими отметками, близкими к нулю.
На затяжных спусках целесообразно предусматривать в горах
противоаварийные съезды в виде коротких тупиков (до 100 м с подъемом до
100 %0), на которых автомобиль мог бы остановиться.
Рис. 5.6. Вертикальные кривые:
а. — видимость на переломе профиля не обеспечена; б — видимость на
переломе обеспечена; в— схема к определению минимального радиуса
выпуклой кривой
Автоматизация проектирования продольного профиля.
В проектных институтах лесной промышленности используется для
оптимизации положения проектной линии с применением ЭВМ система программ
САПАД-ЕС, разработанная Карельским НИИ лесной промышленности. Эта
система может быть
использована на ЭВМ-1022 и других машинах единой
серии при проектировании продольного профиля лесовозных,
лесовознолесохозяйственных, хозяйственных и других автомобильных дорог,
включая и дороги общей сети IV и V категорий во II, III и IV
дорожно-климатических зонах. САПАД-ЕС может работать в трех режимах: 1)
в режиме проектировщика, когда машина выдает на печать ведомости объемов
работ и чертеж продольного профиля, а сама проектная линия назначается
вручную, обычным методом; 2) в режиме оптимизации, при котором проектная
линия назначается машиной автоматически, и 3) в режиме корректировки,
когда проектировщик имеет возможность внести небольшие изменения
проектной линии, полученной по второму режиму. В каждом режиме работа
может быть выполнена с расчетом и без расчета дорожной одежды и
скоростей движения автопоездов, с выдачей ведомостей объемов
подготовительных и земляных работ, с выдачей чертежа продольного профиля
или только ведомостей объемов работ.
Система САПАД-ЕС работает с вводом данных на перфокартах, подготовленных
на основе бланков заказа. Выдаваемый ЭВМ чертеж продольного профиля
требует небольшой графической доработки. Для решения основной задачи в
системе САПАД-ЕС используется одна из разновидностей метода
динамического программирования — многошаговый процесс построения ломаной
линии профиля с убывающим приращением абсцисс и ординат до некоторой
наперед заданной величины. На каждом шаге одновременно рассматриваются
девять вариантов ломаных линий и вычисляется стоимость каждого варианта.
При переходе на новый шаг из предыдущих девяти вариантов оставляется
один с минимальным значением функции цели
Поиск оптимального варианта продолжается до тех
пор, пока величина строительно-транспортных затрат не будет минимальной
с учетом заданной точности расчета. В процессе оптимизации машина
определяет уширение проезжей части и земляного полотна на кривых,
выполняет расчет объемов земляных работ, распределяет земляные массы,
рассчитывает дорожную одежду по методу упругого прогиба с
дополнитель-ными расчетами на растяжение монолитных слоев и на сдвиг
малосвязных слоев (по инструкции ВСН 46—72), рассчитывает объемы
подготовительных работ (рубки, корчевки, срезки пней заподлицо),
выполняет расчет скоростей движения в обоих направлениях, расход
топлива, вычисляет стоимость вывозки древесины и др. Система САПАД-ЕС
первоначально была разработана для ЭВМ «Минск-32» (она имела индекс
САПАД-2) и в свое время была большим достижением в области
проектирования автомобильных дорог. В настоящее время она несколько
устарела и нуждается в серьезной модернизации, основными направлениями
которой должны быть: учет быстродействия и большой оперативной памяти
современных ЭВМ, использование накопившегося за последнее время опыта
оптимизации проектирования в СССР и за рубежом, замена всех устаревших
нормативов и методов расчета дорожных одежд, скоростей движения и др.,
обеспечение возможности ввода альтернативных программ и данных,
оперативного вмешательства проектировщика в процесс проектирования и др.