Строительство и архитектура/3.

Современные технологии строительства,

реконструкции и реставрации

Ст-ка Нагирич И.А.,доц. Пиндус Б.И.

Автомобильно-дорожный институт государственного высшего учебного

заведения “Донецкий национальный технический университет”, Украина

КЛОТОИДА КАК ЭЛЕМЕНТ ТРАССЫ

Гармоничное сочетание плана и профиля дорог с окружающим ландшафтом, зрительная плавность трассы и ясность ее направления на значительном протяжении способствует улучшению условий работы водителей, тем самым способствуя повышению безопасности движения. Наиболее удачное проложение трассы на местности с учетом ситуации и форм рельефа достигается при использовании круговых кривых больших радиусов в сочетании с переходными кривыми – клотоидами. Трассу дороги, где в качестве элемента плана наряду с прямой и круговой кривой использована клотоида, называют клотоидной трассой.

Первые автомагистрали состояли из чередующихся длинных прямых и кривых малых радиусов, разбитых без переходных кривых. Взгляд на кривые в плане был изменен. Величины минимальных радиусов были увеличены. Элементами закругления малого радиуса стали вираж и переходная кривая.

Введение переходных кривых по клотоиде, наряду с максимальной плавностью трассы, обеспечивает такие преимущества: улучшаются условия движения автомобилей, особенно в темное время суток; повышается безопасность обгонов в связи с увеличением расстояния видимости; уменьшаются объемы земляных работ за счет лучшего вписывания трассы в рельеф. Проектирование дорог с трассой, состоящей из круговых кривых, сопряженных клотоидами, ведут по планам или крупномасштабным картам в горизонталях. Используются два метода – графический и расчетный.

По графическому методу проектирования на плане местности намечают положение трассы, измеряют углы и длины прямых между вершинами углов, разбивают клотоиды от тангенсов, пользуясь специальными шаблонами клотоид и номограммами. Все расчеты выполняют по результатам измерений на топографической основе.

При расчетном методе разбивку ведут от полигона – тахеометрического хода, предварительно проложенного на местности в зоне будущей трассы и нанесенного на карту. Для расчетов вычисляют координаты всех углов хода и наносят на плане ситуацию. После определения положения точек пересечения тангенсов устанавливают их координаты.

Процесс проектирования клотоидной трассы состоит из следующего: установления контрольных точек на основе оценки рельефа, грунтово-геологических условий и ситуации; проложения в первом приближении с помощью гибких линеек плана трассы; подбора с помощью шаблонов параметров клотоид и радиусов круговых кривых; измерения углов поворота трассы.

Существуют такие схемы закруглений с переходными кривыми по клотоиде: закругление из сплошных симметричных клотоид; закругление из сплошных несимметричных клотоид; закругление с круговой кривой и симметричными клотоидами; закругление с круговой кривой и несимметричными клотоидами; коробовые (составные) клотоиды.

По способу абсцисс и ординат разбивку на местности выполняют на основе известных элементов, рассчитанных по одной из приведенных выше схем. Этот способ не требует сложных расчетов, а при наличии таблиц единичной клотоиды обеспечивает высокую точность, так как каждая точка кривой разбивается самостоятельно и накапливание систематических ошибок не происходит.

Длинные клотоиды в открытой местности наиболее удобно разбивать полярным способом. При этом разбивочные элементы определяют по таблицам или вычисляют непосредственным расчетом.

Способ разбивки клотоид с помощью углов и хорд, несмотря на некоторую громоздкость расчетов, имеет преимущества перед способом абсцисс и ординат и полярным способом при разбивке длинных клотоид в залесенной и закрытой местности.

Способ продолженных хорд широко применяется при разбивке круговых кривых, когда не требуется высокой точности. Этот способ является способом углов и хорд, но разбивка клотоиды на местности осуществляется без теодолита с помощью ленты и вешек.

Способ детальной разбивки клотоиды в комбинации с любым из способов, обеспечивающих вынос на клотоиду двух точек, рекомендуется для разбивки длинных кривых как в закрытой, так и в открытой местности. Этот способ обеспечивает высокую точность.

Способ хорды и стрелки не претендует на высокую точность, так как линии провешивают по вешкам, а отрезки клотоиды заменяют дугами окружностями. Для дуги окружности существует зависимость между хордой, радиусом и стрелкой:

где h – стрелка;

х – половина хорды;

R – радиус круговой кривой.

Эта зависимость может быть приближенно применена и к клотоиде, при этом клотоида заменяется несколькими дугами круговых кривых различных радиусов.

Литература:

1.Державні будівельні норми України. Споруди транспорту. Автомобільні дороги. ДБН В.2.3-4.2007.–К.: Мінрегіонбуд. України,2007–93 с.

2.Бабков В.Ф. Современные автомагистрали. Автотрансиздат,1961

3.Трескинский С.А., Худякова И.Г. Физические основы клотоидного трассирования. Журнал "Автомобильные дороги", №5, 1963