CC BY
26
УДК 625.7:630*377.7(075.8)
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ОБЪЕМА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ НА УЧАСТКАХ КРИВЫХ МАЛОГО РАДИУСА ЛЕСНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
В.А. Морковин
ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
На стадии проектирования лесных дорог необходимо учитывать влияние параметров кривых малого радиуса на объем земляных работ. Получены аналитические зависимости для расчета объемов земляных работ на участках кривых в плане с учетом параметров земляного полотна, зависящих от радиуса кривой: уширение земляного полотна, уклон виража.
Ключевые слова: кривые малого радиуса, объем, земляные работы, земляное полотно, уклон виража, уширение земляного полотна.
Лесные дороги характеризуются наличием кривых малого радиуса, на которых требуется устройство виража [1, 2]. Протяженность участков виражей и их отгонов незначительна от общей протяженности строящегося (реконструируемого, ремонтируемого) участка. Также объемы, создаваемые за счет устройства виража на кривых малого радиуса, малы по сравнению с общим объемом земляных работ на участке, но если рассматривать только участки кривых в плане, то на них за счет устройства виража объемы земляных работ могут существенно возрастать [3], а это необходимо учитывать при разработке технологических процессов строительства (ремонта) земляного полотна. Таким образом, на стадии проектирования лесных дорог необходимо уточнить величину профильного объема земляных работ для уча-^ (х ) = [в(х)+э(х)+ 2ЬКВ +
где ЪКв - ширина кювета по верху, м;
Ъзп - ширина закюветной полки, м.
Нетрудно заметить, что формула (2) является случаем зависимости (3) при ЪКв=ЪЗп=0 и замене знака у /СП на противо-
стков кривых малого радиуса.
Известно [3], что объем призматоида V на участке длиной L равен
l
V = jF (x )dx, (1)
0
где F(x) - площадь поперечного сечения призматоида, имеющего координату x (0<x<L), м2.
Площадь поперечного сечения F(x) зависит от величины рабочей отметки H(x) и ширины земляного полотна B(x). Если H(x)>0, то
F (x)=[B(x)+ s(x )]H (x )+m[H (x)]2 + fcn, (2)
где s(x) - уширение земляного полотна за счет устройства виража, м; m - коэффициент заложения откоса; fcn - площадь сливной призмы, м2. При H(x)<0
2ЪЗП ]H(x)+ m[H(x)]2 - fcn, (3)
положный.
На участке отгона ширина земляного полотна B(x) изменяется по линейному закону [3] и если ввести понятие удельное уширение земляного полотна S - ушире-
ние, приходящееся на 1 м отгона, то можно получить зависимость
В(х ) = В(0)+5х, (4)
где В(0) - ширина земляного полотна в начале рассматриваемого участка призматоида, то есть при х=0, м. А,
5 = ^,
1ОЗП
(5)
где Азп - уширение земляного полотна на кривой, м;
/ОЗП - длина отгона уширения земляного полотна, м.
Ширина земляного полотна в любом сечении отгона, расположенном на расстоянии / от его начала составляет
В{1 ) = 5.
(6)
Если пренебречь сложной формой сливной призмы, то изменение поперечного уклона в пределах отгона виража определяется функцией
)= (во +а пч у'д!
в0/0в + а пч/
(7)
где В0 - ширина проезжей части на прямом участке дороги, м; Апч - уширение проезжей части на кривой, м; ¡В - уклон виража;
/ - расстояние от начала отгона до рассматриваемого сечения, м; 10В - длина отгона виража, м. Следует отметить, что сложная форма сливной призмы не учитывается только на некотором участке отгона виража длиной 11 равной
в0/0в^'п
(8)
1 (в0 +а пч )в +А пч ¡п'
где 1п - поперечный уклон поверхности
сливной призмы на прямом участке дороги.
В формуле (7) В010В + АПЧ/, также в работе [4] показано, что влияние величины Апч/ на значение ¡(/) не существенно, а следовательно поперечный уклон ¡(х) в пределах отгона виража на участке ограниченной длины изменяется по линейному закону
¡(х ) = ¡(0)+ух, (9)
где ¡(0) - поперечный уклон в начале рассматриваемого участка призматоида (при х=0), определяемый по формуле (7);
у - удельное приращение уклона -приращение уклона, приходящееся на 1 м отгона виража, м-1.
Ж(/^ (В0 +Апч )в0^в
уЛ (В0/ов +а пч / )2 При /=0
(В0 +А пч >в
у
При /=/
у
В/
в010в
В0гВ
(В0 +А пч )/0в
(10)
(11)
(12)
Правые части зависимостей (11) и (12) будут равны если Апч=0, тогда
¡В
у=г
ЮВ
(13)
Для повышения точности результата при использовании формулы (9) следует у определять по зависимости (10) для сечения с координатой 0,5£.
В пределах отгона виража и виража
/сп = 0,5 [В (х )]2 ¡(х). (14)
s(x ) = В(х У(х )т. (15)
Подставим полученные зависимости (4) и (9) в формулы (14) и (15) и получим
fcn = 0,5[B(0)+&]2 (ф)+т*). (16) s(x ) = (B(0)+d )(i(0)+g)m. (17) Полученные зависимости позволяют рассчитать площади поперечных сечений насыпей и выемок на участках кривых в плане с учетом уширения земляного по-
0,5 (F (L )+F (0))-
лотна за счет устройства виража, что позволит уточнить объемы земляных работ на участках с виражами и отгонов виражей. Объем призматоида в данном случае рассчитывается по формуле, полученной интегрированием зависимости (1)
V =
b(l)- b(o)+
+ з(ь)-s(0)
Формула (18) позволяет более точно определить объем земляных работ на участках кривых в плане, где устраиваются виражи, а также на участках отгонов виражей, что позволит рационально подобрать технические средства и способы производства земляных работ. Зависимости (2) - (18) дополняют математическое обеспечение системы автоматизированного проектирования лесных автодорог.
Выводы
1. На участках кривых малого радиуса при устройстве виражей происходит дополнительное уширение земляного полотна за счет поднятия верхней кромки проезжей части, которое увеличивает объем земляных работ.
2. Полученные аналитические зависимости позволяют определить объем насыпи или выемки на участках кривых в плане с учетом параметров земляного по-
(H (L )-H (0))+m(H (L )-H (о))2
L.
(18)
лотна, зависящих от радиуса кривои: уширение земляного полотна, уклон виража.
Библиографический список
1. Транспорт леса. В 2-х т. Т. 1. Сухопутный транспорт / Под ред. Э.О. Сал-минена. М.: ИЦ «Академия», 2009. 368 с.
2. СНиП 2.05.07-91*. Промышленный транспорт / Госстрой России. АПП ЦИТП, 1996. 120 с.
3. Афоничев Д.Н. Совершенствование расчета объемов земляных работ в системе автоматизированного проектирования автомобильных дорог. Воронеж: ВГЛТА, 2008. 117 с. Деп. в ВИНИТИ 26.02.2008, № 164-В2008.
4. Курьянов В.К. Афоничев Д. Н. Повышение транспортно-эксплуатационных качеств сборных дорожных покрытий на отгонах виражей // Вестник МГУЛа. Лесной вестник. 2004. № 5. С. 69-74.
