Вопрос22. Требование к вертикальным кривым

Вертикальные кривые на дорогах России описывают по квадратичной параболе уравнением

Х=±х2/2R,где R - радиус кривизны в начале координат, расположенном в вершине кривой.

При этом в связи с большими радиусами вертикальных кривых на автомобильных дорогах абсциссу "х" можно принимать без ощутимых погрешностей равной длине участка кривой. Значение радиуса выпуклых кривых определяют из условия обеспечения расчетной видимости поверхности дороги водителем автомобиля.

Расчет исходит из простых геометрических соотношений

h1-возвышение глаз водителя над поверхностью дороги, h2 - возвышение препятствия, видимость которого должна быть обеспечена. Расчетное расстояние видимости на выпуклой кривой состоит из двух отрезков: l1 иl2

(5.2)

Из подобия треугольников АВС и АСD принимая в связи с большим размером R по сравнению с h1 АЕ=АF=h,получим l1=√2 h1R

L2=√2 h2R(5.3)

Расчетное расстояние видимости

L=l1+l2 (5.4)

R=L2/2(h1+ h2)2 (5.5)

Тогда для случая встречи двух однотипных автомобилей, пренебрегая разницей между уровнем глаз водителей и высотой автомобилей, получим:

R=L2/8 h1

При расчете видимости поверхности дороги величина h2=0

R=L2/2 h1

Вогнутые кривые

Радиус вогнутых кривых определяют исходя из значения центробежной силы, допустимой из условия самочувствия пассажиров и перегрузки рессор. При допускаемом центробежном ускорении b в м/с2

b=V2/R R=V2/b

В России при разработке норм на проектирование вертикальных кривых принимают b=0,5- 0,7 м/с2

Кроме того ,следует учитывать, что вогнутые кривые малых радиусов неудобны для движения в ночное время, так как свет фар освещает поверхность покрытия вблизи от автомобиля на расстоянии, меньшем расстоянии видимости. Поэтому определим радиус вогнутой кривой по схеме, представленной на рис.5.6(видимость вогнутой кривой при свете фар)

При угле распространения пучка света фар в вертикальной плоскости 2α верхняя граница освещенного участка проезжей части возвышается над началом координат на высоту

Н=hф+S*

По геометрическим закономерностям, связывающим хорду и радиус

АС~√2R*CB

S2~2R*( hф+S* )

R=S2/2(hф+S* )

Строительные нормы России рекомендуют, если это возможно и не ведет к резкому удорожанию строительства, применять радиусы выпуклых кривых не менее 70000м (длина кривой более 300 м) и вогнутых кривых - 8000 м (длина кривой не менее 100 м).

Вопрос23. Нормирование продольных уклонов на дорогах

При разработке технических условий на проектирование дорог и нормировании предельных продольных уклонов необходимо учитывать, что поток движения по дорогам состоит из автомобилей разных типов, загруженных в разной степени и имеющих различное техническое состояние. Состав транспортных потоков может меняться в процессе службы дороги. Поэтому возможность нормирования требований к продольным уклонам на дорогах исходя из конкретных динамических характеристик какого-либо одного типа автомобиля, принятого за расчетный, может возникнуть только в ограниченном числе случаев, например в промышленном транспорте при открытой разработке полезных ископаемых в карьерах, когда заранее известен типаж используемых автомобилей.

При разработке технических условий на автомобильные дороги общего пользования исходят из принципа наименьших суммарных

затрат для народного хозяйства, оценивая совокупно влияние уклонов на стоимость строительства дорог и на эксплуатационные показатели автомобильного транспорта— скорость движения, расход топлива и использование грузоподъемности автомобилей.

В принципе подход к нормированию продольных уклонов сводится к следующему.

При преодолении какого-либо участка подъема с разными продольными уклонами на стоимость строительства в основном влияют объемы земляных работ, тем большие, чем меньший принимают продольный уклон. Стоимость строительства, отнесенная к одному прошедшему автомобилю за срок, в течение которого должны оправдаться затраты на строительство (директивный срок окупаемости, см. ч. 2 настоящего учебника), будет выражаться в зависимости от значения продольного уклона гиперболическими кривыми (рис. 5.1). Строительные расходы, отнесенные к одному автомобилю, будут тем меньше, чем выше интенсивность движения.

Эксплуатационные затраты автомобильного транспорта на проезд одного автомобиля, наоборот, возрастают с увеличением продольных уклонов (сплошная линия на графике), не меняясь в зависимости от принятого срока окупаемости строительных расходов.

Оптимальное значение продольного уклона соответствует минимуму суммарных затрат. Оно тем меньше, чем выше расчетная интенсивность движения.

В СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.11-83 установлены следующие максимальные допустимые продольные уклоны при разных расчетных скоростях:

Расчетная скорость, км/ч 150 120 100 80 60 50 40 30

Продольный уклон, %0 . 30 40 50 60 70 80 90 100

(70) (80) (90)

Примечание. Значения уклонов в скобках соответствуют нормам на внутрихозяйственные дороги.

Рекомендуется, если это не связано с чрезмерным удорожанием стоимости строительства, проектировать дороги всех категорий с уклонами, не превышающими 30%о.

В особо трудных условиях горной местности ниже 3000 м над уровнем моря разрешается увеличивать продольный уклон на участках длиной до 500 м не более чем на 20°/00 против приведенных выше норм, если это дает значительное снижение расходов на строительство. Однако применение этого исключения на коротких трудных участках дорог, проходящих на большей части протяженности в относительно благоприятных условиях рельефа, приводит к резкому ухудшению транспортно-эксплуатационных характеристик дороги в целом и к образованию на ней неудобных и опасных для движения участков. Поэтому увеличение продольных уклонов оправдывается лишь в горной местности на участках с особо крутыми склонами, где скорости на всей дороге невелики. Чем больше протяженность подъема, тем сильнее проявляется влияние продольного уклона на условия движения автомобилей.

На основе исследований д-ра техн. наук В. В. Сильянова можно рекомендовать в равнинной и холмистой местности следующие предельные длины участков с разными уклонами:

Уклон, %0 20 30 40 50 60 70 80 ' 90 100

Предельная длина подъе¬ма, м 2000 1200 600 400 300 250 200 150 150

Нормы максимальных продольных уклонов в СССР мало от¬личаются от норм, принятых в других странах.