Элементы автомобильной дороги
Элементы автомобильной дороги принято называть графические изображения на плане трассы выполненные в уменьшенном масштабе.
Строить дороги по кратчайшему направлению (по прямой, соединяющей заданные точки) препятствуют элементы рельефа земной поверхности (горы, овраги), водные преграды (болота, озера, реки), заповедники и другие препятствия. Нецелесообразно также прокладывать дороги по высокоплодородным землям, ценным для сельского хозяйства.
Читай далее элементы продольного профиля дороги
В то же время возникает необходимость проведения дороги через заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам, участки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог. Как можно видеть на рисунке-1, необходимость перейти реку на прямом участке с удобным подходом к мосту по пологим склонам оврага, желание обойти населенный пункт и избежать пересечения оврага заставили при проложении трассы отклониться от кратчайшего прямого направления.
Читай также элементы поперечного профиля дороги
Рисунок-1. Пример проложения трассы дороги в плане
Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуют коэффициентом развития, или коэффициентом удлинения, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой, соединяющей начальный и конечный ее пункты («воздушной линии»).
Положение геометрической оси дороги на местности называется ее трассой. Поскольку трасса при обходе препятствий, на подъемах на холмы и спусках в понижения местности меняет свое направление в плане и продольном профиле, она является пространственной линией (рисунок-2).
Рисунок-2. Ось дороги как пространственная кривая:
а – вид полотна дороги в аксонометрии;
б – план дороги; в – продольный профиль
Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, выполненное в уменьшенном масштабе, называют планом трассы. Намечая положение дороги на местности, ее первоначально прокладывают в виде ломаной линии. До 30-х годов прошлого столетия единственной формой трассы была ломаная линия, в углы пересечения которой для удобства и безопасности движения вписывались дуги окружности.
Такая трасса с резко изменяющимися элементами (круговые кривые и прямые) и значительной протяженностью этих элементов в условиях холмистого рельефа плохо сочетается с его плавными формами, кажется «жесткой», что приводит к увеличению объемов работ по устройству земляного полотна. Поэтому трассы современных автомобильных дорог, особенно высоких категорий, проектируют с минимальной протяженностью прямых вставок как сочетание дуг окружности с радиоидальными спиралями – клотоидами (клотоидная трасса) или как кривые с непрерывно изменяющейся кривизной, аппроксимируемыми кубическими полиномами (сплайны).
В последнем случае участки ломаного, состоящего из прямых, хода являются опорной базой, от которой при разбивке отмеряют вычисляемые на ЭВМ ординаты криволинейной трассы. Особенности клотоидной и сплайновой трасс в данной статье рассматривать не будем. В простейшем случае трассирования дороги прямыми и дугами окружности каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряют между продолжением направления трассы и новым ее направлением.
Рисунок-3. Элементы угла поворота
α-угол; В-вершина угла; А-точка начала круговой кривой (НК); С-точка конца кривой (КК); Б-биссектриса ;R-радиус; К-кривая; Т-тангенс.
Углы поворота последовательно нумеруют вдоль дороги – по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно сторон света. Для этого вычисляют румбы прямых участков трассы (смотри приведенные формулы ниже).
Различают следующие геометрические элементы закруглений (рисунок-3): угол a, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б, домер Д. Элементы кривой связаны между собой следующими тригонометрическими соотношениями:
Т=Rtg(α/2); Б=R[sec(α/2)-1]; K=(πRα)/180. Для удобства определения длин кривых и разбивки их на местности имеются специальные таблицы.
*****