Проектирование автомобильных дорог. Часть 1 - Андреев О.В., Бабков В.Ф.

Автор: Андреев О.В. Бабков В.Ф.
Теги: автомобильные дороги в целом внегородские дороги городские дороги автодорожный транспорт строительство строительное проектирование автомобильные дороги
Год: 1979
Похожие
Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Книга 1
Изыскания и проектирование автомобильных дорог. Книга 2.
Проектирование автомобильных дорог Т.1
Автомобильные дороги
Текст
                    ББК 39.311
Б12
УДК 625.72(075.8);
Учебник написали: проф. В. Ф. Бабков — введение, гл. I—VII, X—XVII,
ХХП, XXIII, § XX1V.2, XX1V.3, гл. XXV, XXVII—XXXV, послесловие;
проф. О. В. Андреев —гл. VIII, IX, XVIII-XXI, § XXIV.1, гл. XXVI,
XXXVI,
Бабков В. Ф., Андреев О. В.
Б12 Проектирование автомобильных дорог. Ч. I: Учебник для
вузов по специальностям «Автомобильные дороги» и «Мосты
и тоннели». — М.: Транспорт, 1979, 367 с.
В пер.: 1 р. 30 к.
Учебник посвящен изысканиям и проектированию автомобильных дорог В пер-
вой части учебника излагаются основные требования, предъявляемые к элементам
дороги в плане и профиле, методы обеспечения устойчивости земляного полотна,
назначения толщины дорожных одежд и проложения трассы дороги на местности.
Во второй части описаны гидрологические, гидравлические и русловые расчеты
прн проектировании мостовых переходов, особенности проектирования дорог в слож-
ных природных условиях СССР, а также технология проектно-изыскательских работ.
Учебник предназначен для студентов автомобильно-дорожных вузов и факуль-
тетов специальностей 1211 «Автомобильные дороги* н 1212 «Мосты и тоннели*. Он
может быть' использован также инженерно-техническими работниками проектных и
строительных организаций
3180 1-052
049(01)-79
52-79. 3603020000
ББК 39.311
6С8
© Издательство «Транспорт», 1979,
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование дорог — учебная дисциплина, рассматривающая
принципы технико-экономического обоснования размеров- всех эле-
ментов дороги н® основе комплексного учета ее народно-ховяйствен-
ного значения, природаых условий и требований эффективности и
безопасности автомобильных перевозок, а также методы выбора на-
правления дороги на местности! и составления проекта ее постройки.
Основными разделами курса являются: обоснование требований к
элементам- трассы дорога- н их взаимному сочетанию; проектирование
земляного полотна; проектирование дорожных одежд; проложение
трассы дороги на- местности; проектирование мостовы-х переходов че-
рез большие и малые водотоки; особенности проектирования дорог
в характерных природных районах; изысканii-я дорог и составление
проектов.
Современные автомобильные дороги представляют собой сложные
инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность дви-
жения автомобилей с высокими скоростями. Их проектируют и стро-
ят таким- образом; чтобы автомобили могли полностью реализовать
свои динамические качества при нормальном режиме работы двига-
теля, чтобы на поворотах, подъемах и спусках автомобилю ие- грози-
ли занос или- опрокидывание. В течение всего года дорожная одежда
должна быть прочной., противостоять динамическим нагрузкам, пе-
редающимся на нее при. движении автомобилей; а также ровной и не-
скользкой.
Дороги подвержены активному воздействию многочисленных при-
родных факторов (нагревание солнечными лучами, промерзание и от-
таивание, увлажнение выпадающими осадками и т. п.). Эти особенно-
сти их работы должны быть учтены проектировщиками, Строителями
и работниками эксплуатационной службы, которые обязаны обеспе-
чить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длитель-
ного времени.
Инженеры-проектировщики должны в совершенстве владеть при-
емами выбора трассы дороги на местности и сбора полевых данных,
необходимых для обоснования проектных решений; уметь назначать
конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удобство и безопас-
ность грузовых и пассажирских перевозок; предусматривать широкое
использование местных строительных материалов и побочных продук-
в промышленности. При этом необходимо в максимальной степени
3
учитывать местные геофизические условия, влияющие на строительство
п содержание дорог.
Проектировщики должны обладать знаниями методов технико-
экономической оценки и сравнения вариантов, позволяющих им вы-
бирать наиболее оптимальные решения для заданных конкретных ус-
ловий.
Современные дороги обслуживают массовые пассажирские и гру-
зовые перевозки. Они стали местом повседневной работы миллионов
водителей, автомобильными дорогами пользуются многочисленные ту-
ристы.
Чтобы поездки по дорогам и труд водителей были легки и при-
ятны, проектировщики должны предусмотреть проложение дорог на
местности и их увязку с ландшафтом в соответствии с определенными
эстетическими требованиями.
В проекте дороги необходимо также предусматривать органи-
зацию строительства с максимальным использованием современных
средств механизации.
В своей работе проектировщики используют богатые возможности
электронных вычислительных машин.
Все сказанное свидетельствует о том, насколько широк круг во-
просов, которые должны решать инженеры, проектирующие автомо-
бильные дороги, и насколько высокие и разносторонние требования
предъявляются к этим специалистам в настоящее время.
Ошибки при строительстве земляного полотна или дорожных
одежд прискорбны, но могут быть исправлены при капитальном ре-
монте. Ошибки при проектировании, особенно при выборе трассы,
остаются на десятилетия, вызывая неустранимые потери автомобиль-
ного транспорта.
Развитие всех отраслей народного хозяйства, создание новых
промышленных районов и освоение природных богатств Сибири, Сред-
ней Азии, Дальнего Востока и других областей страны предъявляют
повышенные требования к работе транспорта. Основной его задачей
является более полное и своевременное удовлетворение потребностей
народного хозяйства и населения в перевозках, ускорение доставки
грузов и передвижения пассажиров на основе существенного повы-
шения мощности и качества работы всей транспортной системы, а также
улучшение транспортных связей между экономическими районами
страны.
Большие задачи стоят и перед дорожным строительством.
Дорожное строительство в СССР достигло значительных успехов,
особенно после Великой Отечественной войны. С 1950 по 1960 г. про-
тяжение дорог с твердыми покрытиями ежегодно увеличивалось в
среднем на 9000 км, а с 1960 — более чем на 20 000 км в год и к 1978 г.
составило 713,1 тыс. км.
Однако распределение сети автомобильных дорог по территории
СССР все еще остается весьма неравномерным. Наряду с областями,
в которых достаточно густая сеть автомобильных дорог с твердыми по-
крытиями, многие области имеют преимущественно грунтовые дороги,
прссзжаемость которых весной и осенью резко ухудшается.
4
Много существующих дорог было построено еще до Великой
Отечественной войны по техническим нормативам для смешанного
автомобильного и конного движения. Отдельные их участки уже не
удовлетворяют требованиям современного интенсивного движения
автомобилей. Потребуется постепенная их перестройка с макси-
мальным использованием земляного полотна и дорожных одежд,
на которые было затрачено много труда и средств.
В десятой пятилетке значительно увеличивается выпуск автомо-
билей, в том числе грузовых. Возрастает производство автобусов для
общественного транспорта, автомобилей большой грузоподъемности,
прицепов и полуприцепов к ним. Значительно повышаются техниче-
ский уровень, качественные и эксплутационные показатели автомоби-
лей. Предусматривается дальнейшее развитие междугородних автомо-
бильных перевозок. Товарищ Л. И. Брежнев в докладе на XXV съез-
де КПСС отметил, что в предстоящий период придется выделять
больше ресурсов на ускоренное развитие транспорта и что дорожным
строительством, которому раньше страна не могла уделять должно-
го внимания, придется заниматься и заниматься серьезно.
В настоящее время выполняются большие объемы работ по строи-
тельству и реконструкции автомобильных дорог с твердым покрытием.
При этом обеспечивается преимущественное развитие сети магистраль-
ных дорог общегосударственного и республиканского значения при
одновременном расширений сети автомобильных дорог местного зна-
чения, в первую очередь, в сельскохозяйственных районах.
Значение автомобильных дорог в развитии народного хозяйства
страны и прежде всего сельского хозяйства было подчеркнуто това-
рищем Л. И. Брежневым на июльском (1978 г.) Пленуме ЦК КПСС:
«Дальнейший подъем сельскохозяйственного производства, повы-
шение уровня жизни сельского населения прямо связаны с разви-
тием сети автомобильных дорог — главных транспортных, можно
сказать, жизненных артерий села».
Дорожные работы принадлежат к числу трудоемких процессов,
связанных с выполнением значительных транспортных работ и с за-
тратами большого количества строительных материалов. Так, для по-
стройки 1 км автомобильной дороги с асфальтобетонным покрытием
на щебеночном основании в равнинной местности требуется доставить
№ тыс- м3 щебня и 2,5 тыс. м3 песка и разработать до 20—30 тыс.
м грунта. Каменные материалы, необходимые для устройства дорож-
ных одежд, часто приходится перевозить на расстояния в несколько
сотен километров железнодорожным и водным транспортом. Это вызы-
вается тем, что во многих районах СССР коренные каменные породы
покрыты мощными слоями ледниковых и морских отложений и добы-
ча их практически невозможна. Выполнение дорожно-строительных
работ осложняется также растянутостью фронта строительства на
десятки и сотни километров, ч.то требует применения специфических
форм ц методов организации работ.
Задачей инженерно-технических работников дорожных хозяйств
является индустриализация дорожного строительства, завершение
мплексной механизации всего строительного процесса, автоматиза-
&
ции и механизации производственных процессов, сокращение сферы
использования неквалифицированного труда.
Как и в других областях капитального строительства, должна осу-
ществляться дальнейшая широкая индустриализация строительст-
ва — применение сборных железобетонных конструкций и деталей,
конструкций из легких бетонов, крупных блоков и готовых узлов за-,
водского изготовления, позволяющая превратить строительство до-
рожных одежд и искусственных сооружений в механизированный
процесс монтажа.
Уровень механизации дорожного строительства за послевоен-
ный период значительно повысился. Многие виды работ — земляные
работы, добыча песка и гравия, приготовление щебня, устройство ас-
фальтобетонных и цементобетонных покрытий — полностью механизи-
рованы.
Однако комплексная механизация строительства, уровень ко-
торой при постройке .магистральных автомобильных дорог достиг
97,5%, еще не завершена из-за отсутствия ряда механизмов для отдель-
ных вспомогательных процессов и некоторых видов работ, главным
образом отделочных, а также для работ, связанных с реконструкцией
дорожных одежд.
Создание и освоение выпуска систем машин для комплексной меха-
низации работ в дорожном строительстве, в частности, производ-
ство новейшего оборудования и машин для скоростного строительства
магистральных автомобильных дорог позволят резко поднять темпы
дорожного строительства.
В увеличении темпов дорожного строительства решающее значе-
ние имеет рост производительности труда, которая для строительных
работ за пятилетие должна быть повышена на 29—32%.
Выполнение планов дорожного строительства неразрывно связано
с борьбой за повышение качества строительства и снижение его стои-
мости.
Задачи всемерного улучшения качества продукции требуют осо-
бого внимания к проектным решениям, которые должны сочетать
полнейшее удовлетворение требований экономичности, безопасности
и комфортабельности автомобильных перевозок со снижением стои-
мости строительства.
В связи с повышением требований к капитальности дорог за по-
следние 10—15 лет стоимость дорожного строительства сильно возрос-
ла. Чтобы добиться экономии затрат на дорожное строительство, не-
обходимо изыскивать технически правильные и экономически наибо-
лее эффективные проектные решения, оправданные опытом строитель-
ства и эксплуатации дорог. Большое значение приобретает широкое
использование в строительстве дорог и мостов типовых проектов, ос-
нованных на последних достижениях отечественной и зарубежной нау-
ки и техники.
При проектировании дорог следует устранять избыточные запасы
прочности, рационально расходовать фондируемые и привозные ма-
териалы. Нужно широко использовать местные малопрочные материа-
лы, в том числе грунты, располагая их в сооружениях в соответствии
6
с действующими напряжениями от транспортных нагрузок и интенсив-
ностью воздействия природных факторов. Для повышения прочности
и устойчивости грунтов, слабых каменных материалов и побочных
продуктов промышленности необходимо шире использовать возмож-
ности их укрепления.
Сложные технические проблемы выдвигают перед строителями ав-
томобильных дорог и мостов особенности природных условий Совет-
ского Союза.
Дороги строят в самых разнообразных природных условиях нашей
великой Родины — на широких равнинных и холмистых просторах
европейской части СССР (рис. I), среди озер, болот и скал Карелии,
в тайге и на вечномерзлых грунтах Сибири, среди песчаных пустынь,
солончаков и орошаемых хлопковых полей Средней Азии, в горах
Крыма (рис. 2), Кавказа, Памира, Алтая, Тяиь-Шаня, в степях Си-
бири п Казахстана, в черноземных полях Украины и Кубани.
Дорожное строительство является обязательным элементом про-
мышленных новостроек и разработок нефти, каменного угля и дру-
гих полезных ископаемых во вновь осваиваемых районах Сибири
и Дальнего Востока, сопутствует постройке Байкало-Амурской же-
лезнодорожной магистрали.
Многообразие природных условий Советского Союза — резкое раз-
личие климатических, почвенно-грунтовых и гидрогеологических осо
бенностей различных районов--не допускает применения трафаретных
решений. От проектировщиков требуется творческий подход к постав-
ленным задачам и умение находить технически правильные и эконо-
мически целесообразные инженерные решения. Надо самым вниматель-
ным образом учитывать влияние на построенную дорогу природных
факторов и особенностей движения автомобилей.
При этом приходится использовать выводы из ряда технических
и естественно-исторических наук, инженерной геологии, климатоло-
гии. грунтоведения и механики грунтов, геодезии, гидравлики, гид-
рологии и др.
Наука о проектировании и строительстве дорог находится в про-
цессе непрерывного развития. Являясь прикладной технической дис-
циплиной, она в своем росте опирается на достижения физико-матема-
тических и естественных наук. «Большие успехи физики и химии от-
крывают новые источники энергии, позволяют создавать новые мате-
риалы, расширяют горизонты перед всеми ведущими производствами»1.
Более широкое использование этих достижений и быстрое развитие
химической промышленности в СССР раскрывают перед дорожниками
широкие перспективы изменения в желаемых направлениях свойств
местных материалов.
Современные темпы дорожного строительства не могут мириться
с его сезонностью. До последнего времени в зимние месяцы выпол-
нялся ограниченный объем работ по заготовке каменных материалов,
постройке зданий и частично мостов и труб. Работы по возведению зем-
е н е в Л И. Пятьдесят лег великих побед социализма. —
н" Ленинским курсом. Т. II. М., Политиздат, 1973, с 102.
7
Рис. 1. Автомобильная дорога магистрального типа Рига—Псков
ляного полотна и устройству дорожных одежд, стоимость которых
достигает 70% от общей стоимости дороги, в основном выполняются
только в теплые летние месяцы. Поэтому ликвидация сезонности и пла-
номерное использование средств механизации и трудовых ресурсов
в течение всего года является большой задачей, стоящей перед до-
рожниками.
Дорожники должны быть готовы к возможному в ближайшем бу-
дущем качественному изменению транспорта на автомобильных доро-
гах Развитие электрификации страны позволит организовать троллей-
бусные сообщения на загородных дорогах, а использование методов
электроники — автоматизировать управление транспортными сред-
ствами.
Современные дороги должны обеспечивать безопасность автомо-
бильного движения. Они должны учитывать психофизиологические
особенности восприятия водителями дорожных условий и, предо-
ставляя водителям всю необходимую информацию, как бы управ-
лять их движением, обеспечивая высокую пропускную способность
и исключая возможность серьезных аварий.
8
Рис. 2. I орная дорога Ялта—Симферополь
Должны быть повышены требования к удобству движения по
дорогам. Развитие нашего общества ставит задачу все более полного
удовлетворения постоянно растущих материальных и духовных по-
требностей советского парода. Увеличение выпуска автомобилей
в стране и резкое возрастание пассажирских перевозок по авто-
мобильным дорогам не позволяют, как иногда было раньше, удовлет-
воряться только устройством твердого покрытия для обеспечения про-
езда. Постройка дорог в дальнейшем должна сопровождаться созданием
на дорогах широкой сети станций технического обслуживания, авто-
заправочных станций, моечных пунктов, гаражей и других объектов
для обслуживания транспортных средств. Все эти комплексы сооруже-
ний должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в экс-
плуатацию. Будет расширено строительство придорожных столовых и
гостиниц, где водители и пассажиры могли' бы отдохнуть. Много вни-
мания будет уделяться вопросам архитектурной композиции распо-
ложения дорог в плане и профиле, их озеленения, обеспечению требо-
ваний технической эстетики.
9
Большие задачи выдвигает перед дорожным строительством став-
шая во всем мире крайне актуальной проблема охраны окружающей
среды. Непродуманно прокладываемая на местности дорога может за-
нимать плодородные земли, обезображивать окружающий ландшафт,
активизировать обвалы и оползни. Наоборот, при тщательном трас-
сировании дорожное строительство может способствовать раскрытию
перед проезжающими красивых видов, украшению местности и даже
повышению плодородия, например, при помощи создания придорожных
водоемов.Реализация этих требований вызывает появление новых, ин-
тенсивно развивающихся во всех странах, методов проектирования
дорог.
Развитие научных исследований в СССР и за рубежом привело
к тому, что многие разделы курса изысканий и проектирования дорог
превратились в самостоятельные отрасли науки, но которым имеет-
ся обширная литература. В учебнике для высшей школы, неизбежно
ограниченном по объему, удается осветить только основные теоретиче-
ские положения н идеи тех нли иных расчетов, отсылая читателей, ин-
тересующихся деталями расчетов и точными значениями входящих
в них параметров, к нормативной литературе и монографиям.
Раздел первый
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДОРОГАХ
Глава I
Сеть автомобильных дорог
§ 1.1.	РОЛЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В ТРАНСПОРТНОЙ
СИСТЕМЕ НАРОДНОГО ХОЗЯЙСТВА
Перевозки грузов и пассажиров осуществляются по сети путей
сообщения, которая состоит из железных и автомобильных дорог,
авиационных трасс, речных и морских судоходных линий. Жидкости
и газы транспортируют по трубопроводам. В условиях планового со-
циалистического хозяйства все виды транспорта образуют единую
транспортную систему и работают во взаимной увязке, не конкури-
руя, а дополняя друг друга, чем создаются возможности наиболее це-
лесообразного использования каждого из них.
Железнодорожный транспорт выполняет основную массу грузовых
и пассажирских перевозок на дальние расстояния. Однако поступ-
ление и прием грузов на железные дороги связаны с погрузочными
станциями. Поэтому железнодорожный транспорт неизбежно должен
работать в сочетании с другими видами транспорта, обслуживающими
его подъездные пути. В подъездных путях нуждаются также пристани
и аэропорты. Роль подъездных путей выполняют автомобильные до-
роги.
Автомобильный транспорт может принимать грузы непосредст-
венно на месте их формирования и доставлять их к месту назначения
без перегрузок («от двери к двери»). Поэтому он является наиболее
эффективным видом транспорта для перевозки на сравнительно корот-
кие расстояния, так как в зависимости от состояния дорожной сети
грузы на расстоянии до 200—400 км автомобильным транспортом достав-
ляются быстрее, чем железнодорожным. В связи с созданием сети маги-
стральных дорог автомобильный транспорт приобрел теперь самостоя-
тельное значение для перевозок на дальние расстояния скоропортящих-
ся и срочных грузов, поскольку его средняя скорость доставки выше,
чем по железной дороге благодаря отсутствию потерь времени на пере-
формирование поездов на узловых станциях. Пассажирские перевозки
осуществляются автомобильным транспортом в большей частотой рей-
сов, чем по железным дорогам.
11
Общий объем грузов и пассажиров, перевозимых автомобильным
транспортом, значительно превышает их количество, перевозимое дру-
гими видами транспорта. Например, в 1977 г. по автомобильным до-
рогам было перевезено 22152,4 млн. т грузов против 3723,4 млн. т,
перевезенных по железным дорогам. В общем грузообороте, характе-
ризуемом тонно километрами, удельный вес автомобильного транс-
порта составил 6,6%.
Численность работников, занятых на автомобильных перевозках,
достигла в 1977 г. 2242 тыс. чел.
В 1977 г. в СССР действовало 21,2 тыс. междугородных автобусных
линий общим протяжением 3135 тыс. км. На междугородных автобус-
ных линиях было перевезено 1889 млн. чел, на пригородных —
9291 млн. чел., в то время как по железным дорогам было перевезено
всего 3566 млн. чел., в том числе 3225 — в пригородном сообщении.
Предусматривается дальнейшее развитие автомобильного транс-
порта, в частности, повышение удельного веса автомобильного транс-
порта общего пользования в перевозках грузов и пассажиров, а также
рост централизованных перевозок.
Большое значение имеет автомобильный транспорт для освоения
малонаселенных районов, позволяя обеспечить перевозки грузов при
меньших затратах на постройку автомобильных дорог, чем на строи-
тельство железных дорог. Поэтому дорожное строительство сопутствует
всем работам по освоению новых сельскохозяйственных территорий, по
разработке больших месторождений полезных ископаемых и по строи-
тельству новых крупных промышленных районов.
§ 1.2.	СЕТЬ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Дороги, соединяющие населенные пункты, промышленные центры
и сельскохозяйственные районы между собой и с погрузочно-разгрузоч-
ными пунктами других видов транспорта, образуют сеть автомобиль-
ных дорог. Грузы, перевозимые по определенным направлениям в соот-
ветствии е потребностями народного хозяйства, создают грузопотоки
разной величины.
Начертание сети автомобильных дорог прежде всего должно соот-
ветствовать направлениям главных грузовых и пассажирских перево-
зок. Основой дорожной сети является сеть автомобильных магистраль-
ных усовершенствованных дорог общегосударственного (союзного)
значения для скоростных дальних пассажирских и грузовых перево-
зок, связывающая между собой основные экономические районы стра
ны, и ее важнейшие центры. При планировании сети автомобильных
магистралей важную роль играет сбег печение административных, куль-
турных и хозяйственных связей между союзными республиками и по-
требностей обороны страны.
Развитием и дополнением общесоюзной сети дорог являются дороги
республиканского значения, которые выполняют те же функции в мас-
штабе союзных республик. Республиканские дороги, в свою очередь,
представляют собой основу сети дорог областного п районною значения.
12
Чем ниже подчиненность дороги, тем оольшую роль играют в вы-
боре ее направления конкретные грузопотоки тех или иных предприя-
тий. Полностью подчиняются направлению грузопотоков дороги
отдельных хозяйств — колхозов, совхозов н промышленных пред-
приятий; внутрихозяйственные дороги, обслуживающие перевозки меж-
ду полевыми участками и колхозами, лесными делянками и лесоскла-
дами, отдельными цехами и складами сырья и готовой продукции,
дороги, предназначенные для вывоза товарной продукции предприя-
тий добывающих отраслей народного хозяйства к предприятиям обра-
батывающей промышленности или к станциям железных дорог, реч-
ным и морским путям; подъездные пути к автомобильным маги-
стралям.
Чем выше административное значение дороги, тем больше по ней
движется автомобилей и тем более совершенной ее устраивают.
Начертание дорожной сети является одним из элементов плани-
рования. Оно определяется на основе размещения производительных
сил страны и должно обеспечивать их дальнейшее развитие. Однако
значительные средства, уже затраченные на постройку существующих
дорог, заставляют при проектировании дорожной сети максимально
использовать существующие дороги с твердыми покрытиями. Поэтому
в планах развития дорожной сети видное место всегда занимают ра-
боты по реконструкции дорог — приспособлению старых дорог к тре-
бованиям современного скоростного автомобильного движения.
Поставленные партией и правительством СССР большие задачи пс
развитию сельского хозяйства страны и укреплению колхозов и сов-
хозов требуют коренного улучшения низовой дорожной сети.
Создание новых промышленных районов на востоке страны, раз-
работка месторождений полезных ископаемых в малонаселенных рай-
онах Сибири н Дальнего Востока, орошение земель в среднеазиатских
республиках, мелиорация земель Нечерноземной зоны РСФСР —
в е эти работы связаны со строительством новых дорожных сетей, ко-
торые должны быть тщательно увязаны с технологическими особенно-
стями обслуживаемых дорогами производственных процессов.
Дорожные сети проектируют на основе глубокого анализа эконо-
мики района, определяющей потребности в перевозках.
§ 1.3.	ПОДВИЖНОЙ СОСТАВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Современная автомобильная дорога рассчитана на преимущест-
венный пропуск одного вида транспортных средств — автомобилей.
Гусеничные машины, разрушающие дорожную одежду, и конные по-
возки, процент которых в современном составе движения в большинст-
ве стран ничтожен, должны следовать по параллельным грунтовым до-
рогам или по специально устраиваемым тракторным путям. Поэтому
основными видами подвижного состава автомобильных дорог являются
Различные типы автомобилей — автобусы, легковые и грузовые авто-
мобили, автопоезда. Допускается проезд мотоциклов, тракторов и сель
скохозяйственных машин на резиновых шинах.
Как и любое инженерное сооружение, дорога может обеспечивать
пропуск только тех нагрузок и в том количестве, на которые она рас-
считана при проектировании. Между тем прогресс в автомобилестрое-
нии приводит к непрерывному совершенствованию и изменению типов
автомобилей, модели которых меняются на каждом заводе через не-
сколько лет. Существует тенденция к увеличению грузоподъемности
автомобилей.
Каждая дорога служит десятки лет и поэтому невозможно заранее
точно предугадать параметры автомобилей, которые будут по ней ез-
дить в будущем. Экономически нецелесообразно в то же время строить
дороги с избыточным запасом прочности, рассчитанным на многие годы
вперед. Поэтому разработаны стандарты на габариты и нагрузки от
автомобилей, которыми обязана руководствоваться автомобильная
промышленность и к которым приспосабливают нормы на элементы
автомобильных дорог.
В Советском Союзе требования к габаритам и весам автомобилей
установлены общесоюзным стандартом ГОСТ 9314—59. Он предусма-
тривает возможность движения на дорогах высших — I и II — кате-
горий и п дорогам, где это специально оговорено в задании на проек-
тирование, автомобилей и автобусов с предельной нагрузкой на оди-
ночную ось 10 тс; а при двух спаренных осях — 18 тс (автомобили
группы А). Для остальных дорог установлена предельная осевая на-
грузка соответственно 6 и 10 тс (автомобили группы Б). Среднее дав-
ление колес автомоби ей группы А на поверхность дороги не должно
превышать 6,0 кгс/см2, группы Б — 5 кгс/см2.
Таким образом, некоторые типы автомобилей имеют ограниченную
возможность проезда п второстепенным дорогам, в небольшом коли-
честве н только в особо благоприятные сухие периоды года.
Предельные габаритные размеры автомобилей по ГОСТ 9314—59
ограничивают высоту автомобилей 3,8 м, а ширину 2,5 м (рис. 1.1).
Требования ГОСТ 9314—59 легли в основу нормирования параме-
тров подвижного состава автомоб льных дорог, одиако не решили эту
Рис. 1.1. Предельные габаритные размеры автомобилей и автопоездов, допускае-
мых к движению по дорогам СССР:
с. б — грузовой автомобиль; в — двухосный седельный тягач с полуприцепом; г — трехосный
тягач с двухосным прицепом, о — трехосный тягач с двумя двухосными прицепами
14
проблему полностью. В расчетные формулы для определения элемен-
тов плана и профиля автомобильных дорог входит ряд характеристик,
меняющихся у автомобилей в широких пределах. К их числу относят-
ся, например, динамические качества автомобилей, положение глаз
водителя по отношению к уровню проезжей части н ее кромке и др.
Это создает затруднения при оценке степени удовлетворения доро-
гами требований автомобильного движения, так как неизвестно, на
какой тип автомобиля необходимо ориентироваться. В СССР расчеты
обеспечиваемых дорогой скоростей движения обычно ведут.на наиболее
совершенные автомобили массового производства — легковой ав-
томобиль ГАЗ-24 «Волга» и грузовой автомобиль ЗИЛ-150. В даль-
нейшем целесообразно разработать типаж некоторых осредненных рас-
четных автомобилей, на которые'нужно рассчитывать элементы дорог.
Применительно к расчетным автомобилям автомобильная промышлен-
ность должна выпускать новые модели автомобилей.
Мосты на автомобильных дорогах проектируют на большие на-
грузки, чем дороги, поскольку при их строительстве должна быть пре-
дусмотрена возможность пропуска по ним единичных тяжелых машин.
§ 1.4.	ХАРАКТЕРИСТИКА ДВИЖЕНИЯ ПО АВТОМОБИЛЬНЫМ
ДОРОГАМ
Отдельные автомобили, различные по типам, степени загрузки
и техническому состоянию, следуя в одном направлении с разными ско-
ростями по самостоятельным маршрутам,образуют на дороге транспорт-
ный поток. Очевидно, что чем больше автомобилей движется в потоке,
тем более высокие требования должны быть предъявлены к устройству
дороги. При обосновании] требований к разным элементам дороги ис-
пользуют различные характеристики транспортного потока. Для назна-
чения числа рядов движения автомобилей при обосновании ширины зем-
ляного полотна и проезжей части решающее значение имеет количество
автомобилей, проходящих по дороге за определенный срок, а не их
нагрузки. Поэтому за основную характеристику движения по дорогам
принимают общее количество автомобилей, проходящих через некоторое
сечение дороги за единицу времени (сутки, час), называемое интен-
сивностью движения.
Обычно при оценке условий работы дороги интенсивность движе-
ния выражают в фактическом количестве проходящих автомобилей,
суммируя автомобили независимо от их типов. В этом есть известная
условность, так как проезд по дороге е малой скоростью нескольких
автопоездов с тяжелыми прицепами не эквивалентен по продолжитель-
ности проезду равного числа быстроходных легковых автомобилей.
Иногда для уточнения в составе движения указывают процент легко-
вых, грузовых автомобилей и автобусов.
Поэтому для характеристики количества автомобилей, которое
Дорога может пропустить (см. § VI.4), фактическую интенсивность
Движения иногда приводят к эквивалентному количеству легковых ав-
томобилей. Для этого вводят коэффициенты приведения, характери-
15
зующие, сколько легковых автомобилей могли бы проехать по участку
дорош за время проезда одного грузового автомобиля или автопоезда.
На эти коэффициенты умножают число автомобилей каждого типа.
В СССР при определении приведенной интенсивности движения исполь-
зуют следующие коэффициенты:
Тип транспортного средства	Коэффициент
приведения
Легковые автомобили ..................................... 1,0
Мотоциклы................................................ 0,5
Грузовые автомобили................................ 1,5—4,5
Автопоезда......................................... 5,0—6,0
Коэффициенты приведения для автобусов принимают такие же,
как для грузовых автомобилей, на базе которых они построены. Для
пересеченной и горной] местностей коэффициенты приведения увели-
чивают соответственно в 1,4 и 2 раза.
Интенсивность движения меняется по длине отдельных участков
дороги и, увеличиваясь вблизи городов, крупных населенных пунктов
и железнодорожных станций, имеет наименьшее значение на средних
участках маршрутов (рис. 1.2, а). Интенсивность движения непостоян-
на в течение суток и резко снижается в ночное время (рис. 1.2, б).
Не остается она постоянной и в течение года. На дорогах сельскохо-
зяйственных районов в периоды уборки урожая объем перевозок, а сле-
довательно, и интенсивность движения по дорогам сельскохозяйствен-
ных районов значительно возрастают (рис. 1.2, в). В праздничные дни
движение грузовых автомобилей уменьшается, а легковых, наоборот,
Рис. 1.2. Изменение интенсивности движения по дорогам:
а — интенсивность на разных участках маршрутов на подходах к городу: б — изменение
в течение суток интенсивности движения; в — изменение объема перевозок в течение года;
1 — среднесуточная среднегодовая интенсивность; 2 — перевозки зерна в сельскохозяйствен-
ных районах; 3 —• вывозка Сахарной свеклы
16
Рис. 1.3. Часовая интенсивность движения автомобилей:
д —колебания интенсивности в отдельные дни; б — интенсивность, превышаемая 29 раз в год
/ — среднесуточная среднегодовая интенсивное!ь; 2 —средняя интенсивность в часы пик
увеличивается. В связи с отмеченными частыми колебаниями величины
интенсивности движения на дорогах ее можно надежно характе-
ризовать только средними величинами за расчетный период
времени.
В СССР при проектировании дорог движение чаще всего характе-
ризуют его средней величиной за год, называемой среднегодовой су-
точной интенсивностью движения. Разрешается пользоваться также
интенсивностью в час наибольшей загрузки дороги движением. На
некоторых дорогах, используемых для вывозки продуктов сельско-
хозяйственного производства (зерна, сахарной свеклы), интенсивность
движения в период сдачи продукции существенно превышает средне-
годовую. В таких случаях, учитывая большое народнохозяйственное
значение этих перевозок, при разработке норм на элементы плана
и профиля дорог, исходят из средней интенсивности в период
пик, принимая ее в 1,5 раза большей среднегодовой интенсив-
ности.
В странах, где на дорогах организован круглосуточный механи-
зированный учет движения, считают более точным пользоваться для
характеристики интенсивности движения 30-й по величине наиболь-
шей за год среднечасовой интенсивностью движения, т. е. такой,
которая бывает превышена только 29 ч в году (рис. 1.3). Она близка
по величине к 1/6 от среднегодовой суточной интенсивности. Соот-
ветствующая 30-му максимуму точка на графике зависимости между
величиной часовой интенсивности и числом часов в году, в течение ко-
торых она превышается, обычно бывает расположена на участке пере-
хода от быстро снижающейся к медленно изменяющейся части кри-
вой (см. рис. 1.3, б).
Интенсивность не является исчерпывающей характеристикой дви-
жения; для решения некоторых задач проектирования и эксплуатации
автомобильных дорог используют ряд других характеристик.
Так, например, для расчета толщины дорожной одежды имеет
значение не только количество, но и величина нагрузок. Один проезд
17
тяжелого автомобиля оказывает на дорогу более разрушительное
воздействие, чем проход большого числа более легких автомобилей*
Это обстоятельстбо учитывают пересчетом фактической интенсивности
движения в эквивалентную приведенную интенсивность движения
одного из тяжелых автомобилей, принимаемого за расчетный
(см. §XVI.3).
При проектировании дорог промышленных предприятий, где движе-
ние легковых автомобилей практически отсутствует, транспортный по-
ток характеризуют грузонапряженностью — массой нетто перевозимых
за год грузов (в млн. т). Для детальной характеристики состава дви-
жения автомобили обычно делят на четыре основные категории: особо
малой грузоподъемности — до 1,0 т, малой от 1,0 до 2 т, средней — от
2 до 5 т и большой — свыше 5 т до предела, установленного дорожны-
ми весовыми ограничениями.
Выпускаемые отечественной промышленностью автомобили особо
большой грузоподъемности БелАЗ-548А и БелАЗ-549 грузоподъем-
ностью 40 и 75 т предназначены для использования в карьерах и на
строительных площадках. Проезды их по автомобильным дорогам
общего пользования осуществляются лишь в единичных случаях в
благоприятные для работы дорожной одежды периоды года в неза-
груженном состоянии.
Средний состав потоков движения на разных дорогах СССР
сравнительно постоянен и включает: 5—10% автобусов, 70—80%
грузовых автомобилей, в том числе 17—20% автопоездов с прицепами
и 8% автомобилей грузоподъемностью более 8 т и 15—25% легковых
автомобилей. В связи со значительным увеличением выпуска легковых
автомобилей их количество в составе транспортного потока имеет
тенденцию к росту. На дорогах, ведущих в южные курортные районы,
в конце лета количество легковых автомобилей часто превышает 40%.
Ввод в эксплуатацию Камского автомобильного завода приведет к ши-
рокому распространению на дорогах автопоездов из тягачей КамАЗ
с прицепами грузоподъемностью 14—16 т.
§ 1.5.	КЛАССИФИКАЦИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
По значению для народного хозяйства и культурной жизни страны,
а также по административному подчинению автомобильные дороги
могут быть разделены на следующие группы:
магистральные дороги общегосударственного значения, предназ-
наченные для дальних автомобильных сообщений между крупными
административными, промышленными и культурными центрами СССР
и важнейшими экономическими районами государства;
магистральные дороги республиканского значения для дальних
автомобильных сообщений между областями союзных республик и
центрами республиканского значения;
дороги областного значения, обслуживающие связи районов и
крупных предприятий о областными центрами и станциями железных
дорог и пристанями;
18
дороги районного значения для связи между районными центрами,
населенными пунктами и крупными местными промышленными пред-
приятиями, между совхозами, колхозами, станциями железных дорог
и пристанями. По дорогам районного и областного значения выпол-
няется основная масса перевозок, поскольку по протяжению они
составляют 80% дорожной сети;
курортные дороги, преимущественно для пассажирских сообщений
в курортных районах;
подъездные пути к крупнейшим городам и промышленным центрам
для связи их с тяготеющими районами;
городские дороги и дороги населенных мест (улицы), обслуживаю-
щие внутренние пассажирские и грузовые перевозки;
дороги промышленных предприятий, отдельных совхозов, пред-
приятий лесного хозяйства и колхозов, по которым осуществляются
внутрихозяйственные перевозки.
От значения автомобильных дорог для народного хозяйства в по-
давляющем большинстве случаев зависит интенсивность происходя-
щего по ним движения; чем интенсивнее движение, тем более совер-
шенной должна быть дорога.
В зависимости от народнохозяйственного значения дороги и вели-
чины перспективной на 20 лет интенсивности движения, считаемой от
года завершения разработки проекта (табл. 1.1), автомобильные дороги
СССР делят на пять категорий.
Kin II категориям обычно относят автомобильные дороги обще-
государственного значения и некоторые республиканские, к III—до-
роги республиканского и областного значения, к IV—V — област-
ного и районного, к V — имеющие местное хозяйственное и админист-
ративное значение.
Чем выше интенсивность движения, тем более совершенной проек-
тируют дорогу.
Если для пропуска движения большой интенсивности построить
дорогу с относительно крутыми уклонами и малой шириной проезжей
части, то, хотя она и будет стоить дешевле, но автомобили на ней не
смогут двигаться с высокими скоростями. На такой дороге в течение
всего периода эксплуатации автомобильный транспорт будет нести
излишние расходы.
Конечно, подход к назначению типа дорог не исчерпывается вопро-
сами стоимости строительства и эксплуатации. Учитывают и ряд дру-
гих соображений о значении дороги для народного хозяйства и ее роли
в транспортной сети. Ряд дорог строят с соблюдением высоких тех-
нических требований, несмотря на относительно малую г итенсивность
Движения, например, дороги в курортных местностях и зонах от-
дыха, когда стремятся обеспечить наибольшее удобство для отды-
хающих.
Нельзя исходить только из ожидаемой интенсивности движения
и при проектировании дорог пионерного типа, строящихся во вновь
осваиваемых малонаселенных районах. Такая дорога, несмотря на ма-
лую интенсивность движения в течение первых лет после строительства,
в дальнейшем становится магистралью, вокруг. которой происходит
19
Таблица I.t
Таблица 1.2
Категория дороги	Перспективная интенсив-* весть движения		Категория дорог	Расчетная скорость, км/ч		
				основная	на трудных участках	
	среднегодовая суточная, авт./сут	часовая, авт/ч			пересечен- ной мест- ности	горной местности
1	>7000	>1200	I	150 	120	80
11	3000—7000	800—1200	II	120	100	60 ч
III	1000—3000	400—800	III	100	80	50
IV	200—1000	—	IV	80	60	40
V	<200	—	V	60	40	30
заселение района. Поэтому пионерные дороги необходимо строить с
учетом относительно далеких перспектив развития района, по техниче-
ским нормативам плана и продольного профиля, соответствующим боль-
шей интенсивности движения, чем перспективная на ближайший
период.
Все элементы дороги каждой категории рассчитывают на обеспече-
ние безопасного движения одиночных легковых автомобилей при хо-
рошей видимости в сухую погоду или при увлажненной чистой по-
верхности покрытия с расчетной скоростью, соответствующей данной
категории дороги.
Скорости движения автомобилей для расчета элементов плана и
продольного профиля дорог разных категорий принимают в соответст-
вии с табл. 1.2.
Основная расчетная скорость движения для дорог I категории со-
ответствует максимальным скоростям, которые могут развивать совре-
менные отечественные легковые автомобили ГАЗ-13 «Чайка», ГАЗ-24
«Волга», ВАЗ-2103 «Жигули», а расчетная скорость для дорог
IV категории близка к максимальным скоростям грузовых авто-
мобилей.
По дорогам низших категорий происходит движение тех же ав-
томобилей, что и по дорогам высших категорий. Однако дороги III—V
категорий ограничивают возможности автомобилей в полной мере
использовать свои динамические качества. Поэтому в нормах проек-
тирования автомобильных дорог СССР специально оговорено, что
всегда, когда позволяют местные условия и это не связано с сущест-
венным увеличением объемов и стоимости работ, следует предусматри-
вать значения элементов плана и продольного профиля дорог, обеспе-
чивающие высокие скорости движения, если возможно даже превышаю-
щие расчетные для первой категории.
Расчетные скорости движения автомобилей, принятые в СССР,
примерно соответствуют расчетным скоростям в других странах. Так,
например, на автомобильных магистралях Италии, ФРГ, Франции и
Нидерландов расчетная скорость принята 140 км/ч в равнинной мест-
ности. В Англии расчетная скорость для магистральных дорог принята
120 км/ч, в США — 112 км/ч.
20
Глава II
Элементы автомобильной дороги
§11.1. ЭЛЕМЕНТЫ ПЛАНА ДОРОГИ
Автомобильные дороги должны обеспечивать перевозку грузов
и пассажиров с удобством, минимальной затратой энергии, выраба-
тываемой двигателями, и при малой стоимости перевозок. Казалось бы,
что этим требованиям лучше всего может удовлетворить дорога, по-
строенная по прямой линии, соединяющей заданные точки. Однако
строить дорогу по кратчайшему направлению препятствуют элементы
рельефа земной поверхности (горы, овраги), водные преграды (болота,
озера, реки), заповедники, необходимость проведения дороги через
заданные промежуточные пункты и места примыкания к городам, уча-
стки, удобные для пересечения рек, железных и автомобильных дорог,
а также нецелесообразность проложения дороги по высокоплодород-
ным землям, ценным для сельского хозяйства.
Как можно видеть на рис. П.1, необходимость перейти реку на
прямом участке с удобным подходом к мосту по пологим склонам ов-
рага, желание обойти населенный пункт и избежать пересечения ов-
рага заставили при проложении дороги отклониться от кратчайшего
прямого направления и наметить дорогу в виде-ломаной линии.
Для удобства и безопасности движения автомобилей изломы дороги
смягчают, вписывая в их углы дуги окружности или кривые с посте-
пенно изменяющимся радиусом кривизны (переходные кривые).
Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характери-
зуют коэффициентом развития, или коэффициентом удлинения, рав-
Рис. II.1. Проложение трассы дороги в плане
21
Рис. П.2. Ось дороги как пространст-
венная кривая:
с — вид полотна дороги в аксонометрии;
б — план дороги; в продольный профиль
Рис. П.З. Элементы угла поворота:
а ~ угол; В — вершина угла; Л — точка на-
чала кривой (НК); С—точка конца кри-
вой (КК). Б — биссектриса; /? —радиус:
К — кривая; Т — тангенс
ным отношению фактической длины дороги к длине прямой, соединяю-
щей 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 направле-
ние в плане и профиле, она является пространственной линией
(рис. П.2).
Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную пло-
скость, выполненное в уменьшенном масштабе, называют планом трас-
сы.
Каждое изменение направления трассы определяется углом поворо-
та, который измеряют между продолжением направления трассы и но-
вым ее направлением. 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
(см. рис. II. 1).
Различают следующие геометрические элементы закруглений
(рис. П.З): угол а, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектри-
су Б.
Так как при изысканиях длину трассы измеряют по направлениям
тангенсов, то в пределах кривой возникает ошибка в оценке длины до-
роги, поскольку измеряемая ломаная линия АВС (см. рис. П.З)
больше, чем дуга АЕС. Чтобы исправить эту ошибку, при измерении
длины дороги на каждой кривой вводят поправку, называемую доме-
ром Д.
22
Элементы кривой связаны между собой простыми тригонометриче-
скими соотношениями, которые могут быть получены из рис. II.3:

Б = RI sec -2-----1
nRa
180°
Д = 2Т-К.
(П-1)
Для удобства определения длин кривых и разбивки их на мест-
ности имеются специальные таблицы1.
§ 11.2. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ДОРОГИ
Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости
чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. Продоль-
ный профиль характеризует крутизну отдельных участков дороги,
измеряемую величиной продольного уклона, и расположение ее про-
езжей части относительно поверхности земли. Величина продольного
уклона является одной из важнейших характеристик транспортных
качеств автомобильной дороги.
‘Митин Н. А Таблицы для разбивки горизонтальных и вертикаль-
ных круговых кривых и закруглений с переходными кривыми ва автомобильных
цорогах М., Госгеолтехиздат, 1968.
Ганьшин В. Н, Хренов Л. С. Таблицы для разбивки кру-
говых и переходных кривых. М., «Недра». 1966.
Рис. П.4. Расположение дороги в продольном профиле!
Дорога в нулевых отметках; II — в васыпи; III — в выемке
23
a — в выемке; б — в насыпи
Естественные уклоны местности часто превышают допусп мне для
эффективного использования автомобилей. В таких случаях уклон
дороги делают более пологим, чем уклон поверхности земли, срезая
часть грунта или, наоборот, подсыпая его, например в местах перехода
через пониженные участки рельефа.
Места, где поверхность дороги в результате срезки грунта распо-
ложена ниже поверхности земли, называют выемками, а участки, где
дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно насыпан-
ному грунту, насыпями. При высоте насыпей менее 1 м говорят, что
дорога проходит в нулевых отметках. Из-за устройства насыпей и вы-
емок отметки дороги не совпадают с отметками поверхности земли,
(рис. П.4). Разница между отметкой поверхности земли и отметкой
бровки дороги, определяющая высоту насыпи или глубину выемки,
называется рабочей отметкой (рис. П.5).
Переломы продольного профиля, образующиеся при изменении
уклона, вызывают ряд неудобств для движения: выпуклые места на
дороге ухудшают видимость, а на переломах, имеющих сравнительно
малый радиус кривизны, при высоких скоростях движения возникает
опасность потери управляемости автомобилей в связи с разгрузкой
передней оси; на вогнутых переломах из-за внезапного изменения на-
правления движения возникает толчок, неприятный для пассажиров
и перегружающий подвеску автомобиля. Поэтому переломы продоль-
ного профиля смягчают введением сопрягающих вертикальных кри-
вых (рис. II.6). На рис. 11.6
Рис. П.6. Вертикальные кривые!
1 — выпуклин» 2 — вогнутая
ктиром показаны смягчаемые пере-
ломы продольного профиля. Циф-
ры в скобках характеризуют рабо-
чие отметки, которые были бы
при отсутствии вертикальных
кривых, цифры без скобок —
фактические отметки.
Графическое изображение про-
дольного профиля является одним
из основных проектных докумен-
тов, на основе которых строится
дорога. Чертеж продольного про-
филя оформляют в строгом соот-
ветствии с установленными прави-
лами (рис. 11.7).
24
Уклоны и Вертикальные
кривые________________
Расстояния
Пикеты '
Кривые
Километры
ПУпЯллъиыи. дрежтЖ
РпЗ -233.131 *
Отметки земли по оси. дороги
Отметки, no бровке
земляного полотна.
Отметка. йЯМ/нвтные
Масштабы! r.nHn
горизонтальный. -jisOUO
вертикальный” Г-SOO
Укрепление кюВетоО1резе>ШТ
кювет или I уклоны~~
^1&т\ЙП,мст^
Развернутый план трассы
Ярунты Верхней части земляного полотна
Типы попер чьых пукрилей земляного по/ютка
Л U, Н
и
2SBS
gy,^ S
нз
!/2.9°2Б' Я-2030
к^та fHtu pg тт	_______________
из резерва но \супесь мелкая |
BI '	j
суглинок
тяжелый ,
.пылеватый !§
[5.20

75--Ц7 03
fi|tew:' огоров 4
Tffii ШР’1
песчаный грунт из резерва з/3~
?| 7 SI S Й -7	51 \	_ЗГ
|^^g,| \перелаОы >3tum.lnp.)\ ____________
J ..........."Выгон Щ
I /? g С '
^.[т.без резервов]
^/кустарник.

k P-10000 K-270


Рис. II.7. Образец оформления продольного профиля
Рис. П.8. Основные условные обозначения на продольных профиляхз
/ — репер 7, отметка 53.7. 211. расположен в 30 м вправо от пк 174-65;
2	— автомобильные съезды н переезды: а — съезд по типовому проекту П-а влево в S8 м
от предыдущего пикета; б — переезд по типовому проекту 1-а в 60 м от пикета;
3	— железнодорожные переезды; а—неохраняемый переезд на пк +27 м; б—охраняемый
переезд на пк+ 8,3 м Цифры над флажками указывают категорию переезда;
4	—водоотвод: « — направление нагорной канавы и ее протяжение; б — сброс воды влево}
в — сброс воды вправо;
5	— вертикальные кривые: а — выпуклая вертикальная кривая с восходящей и нисходящей
ветвями; б — выпуклая кривая с нисходящей ветвью; в — вогнутая вертикальная кривая
Для наглядности продольного профиля вертикальные расстояния
(отметки) откладывают в большем масштабе, чем горизонтальные.
Для дорог, проходящих в равнинной местности, принят вертикальный
масштаб 1 : 500 (5 м в 1 см) и горизонтальный масштаб 1 : 5000 (50 м
в 1 см). При вычерчивании продольного профиля применяют условные
обозначения (рис. II.8).
На горных дорогах, где продольный профиль характеризуется ча-
стыми изменениями уклонов поверхности земли и дороги и значитель-
ной разностью отметок на участках небольшого протяжения прини-
маются более крупные масштабы: вертикальный 1 : 200, горизонталь-
ный 1 ! 2000.
Тонкую линию на продольном профиле, соединяющую отметки
поверхности земли, называют линией поверхности земли, или черной
линией. Более жирную линию, соответствующую отметкам бровки
дороги, называют проектной
Ее изображают на продольном профиле в 2 раза толще, чем ли-
нию поверхности земли.
На продольном профиле ниже линии поверхности земли на 2 см
и параллельно ей наносят грунтовый профиль, на котором выписы-
вают наименование грунтов, а в шурфах и буровых скважинах при
помощи условных обозначений показывают виды грунтов и их кон-
систенцию (рис. II.9).
Торф, сапропель и скальные породы изображают на профиле на всем
участке их залегания и на всю выявленную глубину.
При составлении грунтового профиля принимают вертикальный
масштаб 1 : 50 (50 см в 1 см).
с нисходящей и восходящей ветвями, середина кривой расположена на пикете; г — вогнутая
кривая с восходящей ветвью; д — переход на пк+10 м выпуклой крйвой радиуса 6000 м
в вогнутую кривую радиуса 3000 м иа уклоне ЗО°/оо; середина кривой расположена в 25 м
от пикета;
б	— пикетаж; а — промежуточная Точка на пк 6+65 м; б — рубленый пикет длиной 90 ы
с промежуточными точками на пк 6+30м и пк 6+50 м;
7	—- километровые знаки: а — километровый знак проектируемой дороги; б— километровый
знак на существующей дороге, подвергаемой реконструкции;
В — кривые в плане: а — кривая № 5 радиусом 500 м и при угле поворота 26°24'; поперечный
уклон виража 40°/т, длина переходной кривей — 40 м. Начало н конец кривой расположены
соответственно ня плюсовых точках +13 ни +30 м; б — кривая при угле поворота влево
менее 5°;
9	— местоположение искусственных сооружений: а — проектируемый железобетонный мост
Длиной 16 м; б — существующий железобетонный мост длиной 20 м;
10	— мосты: а — деревянный мост или путепровод; б — капитальный м-ист или путепровод
с балочным вролетным строением; в — мост с фермой с -ездой «внизу; г — «путепровод «а я
проектируемой дорогой; д — путепровод под проектируемой дорогой;
11	— трубы и другие искусственные сооружения: а — овоидальная труба каиапт-ального типа;
о— круглая труба капитального типа; в — прямоугольная труба капитального типа: г — де-
.	ревянная прямоугольная труба; д—фильтрующая насыпь; е—лоток
12	— подпорные стены; а — верховая -подворная стена; б — низовав «сиызорнвя стена;- в —
верховая одевающая стена; г—низовая одевающая стена;
13	— шурфы и буровые скважины; а — шурф № 57 глубиной 1,85 м в суглинистом грунте,
грунтовые воды по наблюдениям 21 мая 1977 г. на глубине 1,10 м (ширина колонки иа
профиле 6 мм); б — шурф в пылеватом суглинке, углубленный буройой скважиной ’до 4о00 м;
граница оглеения ня глубине 0.60 м; w — скважина глубиной 8,10 м («цупрздга колонки на
профиле 2 мм); е — то же, скважина при-обозначении консистенции грунтов
** — обозначение консистенции связных грунтов и влажности несвязных грунтов в бу-
ровых скважинах иа инженерно-геологических паспортах мостовых переходов: с—слабо
влажные песчаные грунты и твердые связные грунты; б — слабовлажные песчаные грунты
" тУгопластнчные связные грунты; а — очень влажные песчаные грунты и мягкопластнч-
,е связные грунты; г — водонасыщенные песчаные грунты и текучие связные грунты
27
Рис. П.9. Условные обозначения грунтов и горных пород на геологических раз-
резах, продольных и поперечных профилях автомобильных дорог:
/ — супесь; 2— супесь мелкая; 3— суглинок; 4— суглинок тяжелый; 5 — суглинок пылева-
тый; 6— грунт пылеватый; 7 — глина; X — песок среднезернистый; S — песок пылеватый;
10 — глина валунная; // — песок гравелистый; 12 — каменный навал с песком; /3 — торф;
14 — сапропель; 15 — мохорастнтельный покров; 16 — нл, ж иловатый грунт; /7 — насыпной
грунт; 18— строительный мусор; /9 — гравий; 20—галька;* 2/— дресва, хрящ; 22—гранит:
23— диабаз; 24 — сланец глинистый; 25—сланец метаморфический; 26 — мергель; 27 — из-
вестняк; 28 — известняк ракушечник; 29 — песчаник (со значком «гл» — глинистый, «кв» —
кварцевый и т. д.); 30 — засоленность грунта (показывается дополнительно на условном
обозначении грунтов)
§ 11.3. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ДОРОГИ
Полосу местности, выделяемую для расположения на ней дороги,
разработки грунта, предназначенного для отсыпки насыпей, постройки
вспомогательных сооружений и посадки зеленых насаждений, называ-.от
дорожной полосой или полосой отвода.
Поперечным профилем называется изображение в уменьшенном
масштабе сечения дороги вертикальной плоскостью, перпендикулярной
к оси дороги1 (рис. 11.10).
Полосу поверхности дороги, в пределах которой происходит дви-
жение автомобилей, называют проезжей частью. Ее укрепляют проч-
ными каменными материалами, устраивая дорожную одежду, верхний
слой которой называют покрытием. Дороги I категории имеют само-
стоятельные проезжие части для движения в каждом направлении.
Между ними для безопасности оставляют разделительную полосу,
на которую запрещается заезд автомобилей. Сбоку от проезжей части
1 В данном параграфе рассмотрены только типовые элементы поперечного
профиля дороги в благоприятных грунтово-гидрологических условиях. Ви-
доизменения поперечных профилей при проектировании автомобильных ма-
гистралей, дорог в сильно заносимых снегом районах, в горных, заболоченных
и других сложных условиях рассматриваются в соответствующих разделах
учебника.
28
расположены обочины. Обочины используются для временной стоян-
ки автомобилей и для размещения дорожно-строительных материалов
при ремонтах. Наличие обочины, окаймляющей проезжую часть, спо-
собствует безопасности движения автомобилей. Вдоль проезжей части
па обочинах и разделительных полосах укладывают укрепительные по-
лосы (краевые полосы), повышающие прочность края дорожной одежды
и обеспечивающие безопасность при случайном съезде колеса автомо-
биля с’покрытия.
Для расположения проезжей части на необходимом уровне от по-
верхности грунта сооружают земляное полотно — насыпь или выемку —
с боковыми канавами (кюветами) для осушения дороги и отвода от нее
воды. К земляному полотну относят также резервы — неглубокие вы-
работки вдоль дороги, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи,
и кавальеры — параллельные дороге валы грунта из выемок, не по-
требовавшегося для отсыпки смежных участков насыпей.
Проезжая часть и обочины отделяются от прилегающей местности
правильно спланированными наклонными плоскостями — откосами.
В выемках и боковых канавах различают внешний и внутренний от-
косы. Линия сопряжения поверхностей обочины и откоса насыпи или
внутреннего откоса канавы образует бровку земляного полотна. Рас-
стояние между бровками условно называют шириной земляного по-
лотна. Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения,
который определяется как отношение высоты откоса к его горизонталь-
ной проекции — заложению
Откосам малых насыпей ’ для возможности съезда автомобилей
с дороги в аварийных случаях целесообразно придавать заложение
до 1 : 5 или 1 : 6. Это способствует также уменьшению заносимости
дороги снегом (рис. 11.11) и повы-
шает безопасность движения.
При высоте насыпи менее 6 м,
съезд с которой невозможен, ис-
ходя из требований экономии зем-
ляных работ откосы устраивают
с заложением 1 : 1,5. Как показы-
вает многолетний опыт, такие на-
сыпи вполне устойчивы. Более
крутые откосы высоких насыпей
при увлажнении грунта могут
оползать под действием собствен-
ного веса грунта или веса съехав-
шего на обочину автомобиля.
В настоящее время по действую-
щим правилам сооружения земля-
ного полотна принимают следую-
щие коэффициенты заложения от-
косов: не круче 1 : 4 для насыпей
высотой до 2 м на дорогах I — III
категорий и не круче 1 :3 для
насыпей высотой до 1 м на дорогах
Рис. 11.10. Элементы поперечного
профиля дороги:
с —с одной проезжей частью; б —с дву-
мя проезжими частями и разделительной
полосой;
1 — земляное полотно; 2 — обочина; 3 —
проезжай часть; 4 — внутренний откос бо-
ковой канавы; 5 — бровка насыпи; 5 —
кромка проезжей части; 7 — ось проезжей
части; 8 — ось дороги; 9— краевая полоса;
/О — внешний откос боковой канавы; // —
откос насыпи; 12 разделительная полоса
29
остальных категорий. Более высокие насыпи, а также насуши, строя-
щиеся из грунта, подвозимого на расстояние далее 0,5 км, или
строящиеся в местах, где съезд с дороги невозможен, устраивают с
более крутыми откосами — I : 1,5.
Для устойчивости высоких насыпей, за исключением случаев от-
сыпки их из валунных, гравелистых и щебенистых грунтов, которым
придают постоянную крутизну до высоты 12 м, нижнюю часть отко-
сов, начиная с 6 м от бровки земляного полотна, делают более пологой
с заложением откосов 1 : 1,75. При возведении насыпей из камня
слабовыветривающихся скальных пород откосам придают соответствен-
но заложения 1 : 1,2 и 1 : 1,5.
Конструкцию и размеры земляного полотна назначают с учетом
местных природных условий района строительства дороги и ценности
земель, по- которым проходит дорога.
Поперечные профили земляного полотна в насыпях показаны на
рис. 11.12.
Для насыпей высотой 2 м и менее имеются два типа поперечных
профилей. Основной из них, применяемый при возможности получе-
ния для постройки дороги широкой полосы местности (полосы отвода)
Рис. II.1I. Влияние крутизны откосов на обтекание насыпи снеговетровым пото-
ком и образование снеговых отложений:
1 — контур снеговых отложений; 2 — снеговые отложения; 3 — направления струй снегоееп
рового потока
30
Рис. 11.12. Поперечные профили земляного полотна ж насыпях:
о — обтекаемый поперечный профиль с кюветом-фезервсм яри высоте менее 1 м; б — необ-
текаемый поперечный профиль прн высоте до 2 м; в — при высоте до 12 м; г — на косо-
горе с уклоном менее 1:5 с резервом; д —на косогоре крутизной от 1 : 5 до 1:3; е — деталь
сопряжения верхового откоса иасыпи с поверхностью грунта при отсутствия нагорной
.	канавы;
'“граница полосы отвода; 2 — снимаемый слой растительного грунта; S —слой раститель-
ного грунта, укладываемого на откосах; 4 — треугольная канава глубиной по расчету, ио не
менее 0,3 м; 5 — резерв, размеры в зависимости от необходимого количества грунта: 6 —*
«анкет, высота ие более 0.6 м; 7—наторная канава глубиной по расчету, но не менее 0.6 м
имеет плавные округленные очертания поперечного профиля, которые
способствуют его обтеканию снеговетровым потоком и малой заноси-
мости снегом.
Если дорога прокладывается по малоценным землям, грунт для
отсыпки насыпи берут из расположенных рядом с насыпью неглубоких
выработок — резервов. Размеры резервов определяют «сходя из ко-
личества грунта, необходимого для отсыпки земляного полотна.' Глу-
бина резервов должна быть не более 1,5 м и не менее 0,3 м. В зависи-
31
мости от местных условий их можно располагать как с одной, так и о
двух сторон дороги. Ширину резервов необходимо по возможности вы-
держивать постоянной на достаточно больших участках, так как частые
изменения ширины резервов портят внешний внд дороги.
При постройке дорог на ценных сельскохозяйственных угодьях
или при невозможности по каким-либо другим причинам получить бо-
лее широкую полосу отвода, на которой можно заложить резервы, уст-
раивают насыпи необтекаемого поперечного профиля, возводимые нз
привозного грунта.
Рис. 11.13. Поперечные профили земляного полотна в выемках;
а — мелкие выемки обтекаемого профиля — раскрытая (слева) и разделанная под насыпь
(справа); б — мелкая необтекаемая выемка; в — выемка глубиной до 12 м; г—выемка в
неоднородных грунтах; д — полунасыпь-полувыемка на косогоре;
/-—граница полосы отвода; 2 —слой растительного грунта на откосах; 3 —канава, глуби-
ной по расчету, но ие менее 0,3 м; 4 — снимаемый слой растительного грунта; 5 — нагорная
канава, глубиной не менее (^6 м; 6 — рыхлые отложении; 7 — легковыветривающаяся скаль-
ная порода; 8 — слабовыветривающаяся скальная порода; 9 — банкет высотой не более 0,6 Ы
32
Рис. 11.14. Схема расположения ка сальеров!
а — поперечный профиль кавальера; б — вариант забанкетной канавы}
Z — граница полосы отвода; 2 — снимаемый слой растительного грунта} 3 — кавальер} 4—*
забанкетная канава А=0.4 м, 5 — банкет
Поперечные профили выемок показаны на рис. 11.13.
На дорогах I—111 категории выемки глубиной до 1 м рекоменду-
ется устраивать обтекаемого поперечного профиля, обеспечивающего
незаносимость снегом. Они бывают двух типов — раскрытые с пологим
внешним откосом и разделанные под насыпь настолько уширенные,
что проезжая часть воспринимается как бы построенной на насыпи.
При невозможности получить необходимую полосу отвода и на
дорогах низших категорий устраивают мелкие выемки необтекаемого
поперечного профиля.
На снльнозаносимых снегом участках внешним откосам выемок
придают заложение 1 : 4—1 : 6 при глубине до 5 м.
При большей глубине для откосов выемок, устраиваемых в песча-
ных и однородных глинистых грунтах плотной консистенции, прини-
мают заложение 1: 1,5, а в крупнообломочных — до 1 : I. Для улучше-
ния обтекаемости внешние кромки откосов округляют.
В скальных легковыветривающихея и размягчаемых породах в
зависимости от их свойств, степени выветривания и глубины выемки
заложение откосов принимают от 1 : 0,2 до 1 : 1,5. При этом необхо-
димо учитывать наклон залегания слоев, устойчивость горных пород
против выветривания и экспозицию откосов выемок. Часто бывает,
что породы (например, сланцевые и меловые), кажущиеся вполне ус-
тойчивыми, после обнажения в процессе службы подвергаются ин-
тенсивному распаду и выветриванию.
Чтобы осыпающийся материал не засорял дорожную канаву, в вы-
емках глубиной более 2 м между подошвой откоса и наружной бровкой
канавы устраивают полку шириной 1—2 м, которую в процессе содер-
жания дороги периодически очищают.
Лёссовые грунты в условиях засушливого климата среднеазиат-
ских союзных республик в связи с особенностями их структуры (тон-
кие вертикальные канавы, стенки которых скреплены известковым
веществом) могут стоять в сухих местах вертикальной стенкой. По-
этому выемки в лёссах устраивают с откосами 1 : 0,1 — 1 : 0,5. Од-
нако такой поперечный профиль неприменим в лёссовидных суглинках
* Зак. 725	33
и в лёссах в районах с более влажным и дождливым климатом, где не-
обходимо придавать откосам выемок заложения от 1 : 0,5 до 1 : 1,5.
Если выемкой прорезаются неоднородные по физическим свойствам
грунты, откосам можно придавать ломаное или ступенчатое очертание
(см. рис. 11.13, г). Однако устройство таких откосов сложно, и поэто-
му их допускают лишь в тех случаях, когда это позволяет существен-
но снизить стоимость земляных работ.
Если грунт из выемки непригоден для устройства насыпи или по
соображениям баланса земляных работ, его нецелесообразно транспор-
тировать вдоль дороги в расположенные поблизости насыпи, им у пола-
жнвают откосы земляного полотна в насыпях или заполняют располо-
женные вблизи от выемки пониженные участки местности. При невоз-
можности использование грунта для указанных целей допускается
укладка его на обрезе дороги параллельно бровке выемки в валы —
кавальеры, которым придают правильные геометрические очертания
(рис. 11.14).
Высота кавальеров не должна превышать 3 м. Их отсыпают не
ближе 3 м от внешней бровки откоса выемки. При слабых и переувлаж-
ненных глинистых грунтах, когда тяжесть кавальера может вызывать
оползание откоса, кавальер располагают не ближе чем в Н + 5 м от
бровки, где Н — высота откоса выемки. В степях, где зимой бывают
сильные метели, кавальеры отсыпают не ближе 20 м от выемки, чтобы
образующиеся снеговые отложения не попадали в выемку.
Чтобы вода, выпадающая во время дождей или образующаяся при
таянии снега, не стекала в выемку, между кавальером и откосом вы-
емки отсыпают вал грунта треугольного сечения, называемый бан-
кетом. Высота банкета не превышает0,6 м; подошва его откоса должна
отстоять от бровки выемки не менее чем на 1 м. Поверхности банкета
придается уклон 20—40%0 в сторону от выемки.
Между банкетом и кавальером отрывают забанкетную канаву,
глубиной и шириной по дну не более 0,3 м.
Раздел второй
ТРЕБОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ
К ЭЛЕМЕНТАМ ДОРОГИ В ПЛАНЕ И ПРОФИЛИ
Глава III
Основы расчетов движения автомобилей по дорогам
§ ДВИЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ ПО ДОРОГЕ.
СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ АВТОМОБИЛЯ
Все элементы современной автомобильной дороги должны обеспе-
чивать возможность безопасного движения автомобилей с расчетной
скоростью. Чем выше интенсивность движения по дороге, тем 66 л ьшие
взаимные помехи испытывают автомобили, и скорость их движения
снижается. Поэтому ^требования к отдельным элементам трассы дороги
устанавливают из условия движения по дороге одиночного автомобиля.
Движущийся автомобиль испытывает сложную систему перемеще-
ний — поступательное движение на прямых, вращение вокруг верти-
кальной оси при движении по закруглениям, колебания в продольном
и поперечном направлениях, вызываемые наездами колес на неровности
покрытия и т. д. Не все эти особенности движения пока еще могут
быть в полной мере учтены при проектировании дорог и поэтому при
обосновании требований к элементам дороги в плане и профиле условно
допускают, что автомобиль движется без колебаний по ровной, твердой
педеформируемой поверхности.
Фактический режим движения автомобиля по дороге определяется
тремя факторами — эксплуатационными свойствами автомобилей, до-
рожными условиями, обеспечивающими возможность'развить ту или
иную скорость, и индивидуальными особенностями водителей, изби-
рающих в зависимости от восприятия ими дорожных условий наи-
более удобную для себя скорость, при этом как правило, неполностью
используются допускаемые конструкцией динамические возможности
автомобилей. Для обеспечения проектом дороги возможности безопас-
ного, экономичного, удобного и приятного проезда необходим комплек-
сный учет взаимного влияния указанных факторов.
Сила тяги, развиваемая двигателем на ведущих колесах автомобиля,
Расходуется на преодоление сил сопротивления движению.
В наиболее общем случае ускоренного движения на подъем на ав-
томобиль действуют следующие силы сопротивлений (рис. III. 1):
сопротивление качению (трение качения) Рв, сопротивление движению
2*	35
на подъем Pi, сопротивление воз-
духа Pw, инерционные силы само-
го автомобиля и вращающихся
масс его механизмов Pj, возникаю-
щие при изменении скорости дви-
жения. Силы сопротивления ка-
чению и сопротивления воздуш-
ной среды всегда действуют на
движущийся автомобиль. Сопро-
тивления движению на подъем н
силы инерции в зависимости от продольного профиля дороги н режи-
ма -движения автомобиля могут или отсутствовать или даже иметь
отрицательный знак, способствуя движению (например, при спуске
под гору или при торможении).
Сопротивление качению вызывается затратой энергии на деформа-
цию шин и дороги. На ровных цементобетонных и асфальтобетонных
покрытиях основным фактором, определяющим сопротивление каче-
нию, является обжатие шин. На менее ровных покрытиях (щебеночных,
гравийных, булыжных мостовых) добавляются наезды колес па неров-
ности покрытия. На грунтовых дорогах с мягкой поверхностью со-
противление создается затратой усилий на деформирование шины и
грунта при образовании колеи.
При движении по дорогам с твердыми покрытиями сопротивление
качению прямо пропорционально давлению на дорогу!
. Pt = ^Gtfi,	011.1)
где Gf — нагрузка на дорогу от отдельных колес; ft—соответствующие
коэффициенты сопротивления качеиню
При движении по деформирующимся грунтовым поверхностям g
образованием колен существует более сложная зависимость между ко-
эффициентом сопротивления качению и нагрузкой на колесо1.
где Н — глубина колеи после прохода данного колеса; D — диаметр коле-
са; | — коэффициент, меняющийся от 0,75 по 1 в зависимости от состояния
грунта.
Обычно коэффициент сопротивления качению относят к общему
весу автомобиля, т. е. считают:
f=^~.	(1П.З)
где SPy — суммарное сопротивление качению всех колес автомобиля;
GaBT — вес автомобиля
1 См., например, книги: В М. Сидеико и С. И. Михович «Эксплуатация
автомобильных дорог» (М., «Транспорт», 1976. 288 с): В Ф Бабков, А К. Би-
руля и В. М. Сидеико «Проходимость колесных машин по грунтам» (М.; Ав-
тотрансиздат, 1959. 188 с).
36
Сопротивление качению зависит от скорости движения и от эла-
стичности шины. Затраты энергии при наездах колеса на неровности
дорожной одежды возрастают пропорционально квадрату скорости.
После превышения скоростью некоторого критического значения воз-
никают колебания шин в зоне выхода из контакта с дорогой и сопро-
тивление качению резко увеличивается.
, Однако при скоростях движения ниже 50 км/ч сопротивление ка-
чению возрастает очень медленно и его можно считать практически
постоянным. Коэффициент сопротивления качению для разных покры-
тий имеет следующие значения: .
Покрытия	Значения f
Цементобетониое и асфальтобетонное................. 0,01—0,02
Из щебня или гравия, обработанных органическими вя-
жущими материалами, с ровной поверхностью . . .	0,02—0,025
Из щебия или гравия, не обработанных вяжущими,
с небольшими выбоинами..............................  0,03—0,04
Булыжная мостовая ............................. . 	0,04—0,05
Грунтовая дорога ровная; сухая и плотная ....	0,03—0,06
Пашня, переувлажненный заболоченный грунт, • сыпу-
чие пески..........................................0,15—0,30 и более
При скоростях, близких к расчетным, для проектирования дорог
высших категорий можно принимать, что коэффициент сопротивления
качению подчиняется зависимости:
L = /0[l+0,01 (о-50)1,	(Ш.4)
где о — скорость, км/ч; /0 — коэффициент сопротивления качению при ско-
ростях до 50 км/ч; fv — то же, при скорости V (50 < о < 150 км/ч)
Аэродинамическое сопротивление воздушной среды движению ав-
томобиля вызывается:
лобовым сопротивлением, которое обусловлено разностью давле-
ния воздуха спереди и сзади движущегося автомобиля;
трением воздуха о боковую поверхность автомобиля и сопротивле-
нием, создаваемым выступающими частями автомобиля — крыльями,
зеркалами, номерными знаками и др.;
затратой мощности на завихрение воздушных струй за автомоби-
лем, около колес и под кузовом;
сопротивлением воздуха, проходящего через радиатор и подкапот-
ное пространство.
В результате неравномерного обтекания и образования завихрений
давление воздуха на поверхность движущегося автомобиля неравно-
мерно. Имеются зоны повышенного давления, обозначенные на ри-
сунке знаком +, и разрежения (рис. П1.2).
Суммарная сила сопротивления воздуха движению автомобиля
выражается формулой аэродинамики:
р = сршпа ~ срыьа	,]Ц g.
w 3,6а ~ 13	’	' ' '
где с — коэффициент сопротивления среды (безразмерная величина, зави-
СяЩая от формы тела, движущегося в воздухе, а также от гладкости его поверх-
37
Таблица lll.l
Автомобиль	Кв, кгс-с2/мл	СО. М*
Грузовой	0,50—0,07	3—7'
Автобус с кузовом вагонного типа	0.025—0,050	4,5-7,0
Легковой	0,015—0,030	1,4—2,6
Обтекаемый спортивный, гоночный	0,010—0,015	1,0-1 5
кости); р — плотность воздуха, равная на уровне моря 0,125 кгс»с3/м4; ® —
площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную направлению
его движения («лобовая площадь»), ма; о—скорость движения автомобиля отно-
сительно воздушной среды, км/ч;
при попутном ветре о = (оант — он),
при встречном ветре v = (оавт 4" ов).
Произведение ср при тяговых расчетах автомобилей заменяют ко-
эффициентом сопротивления воздуха /<п, определяемым эксперимен-
тально (табл. III.1).
Площадь лобовой проекции вычисляют по формулам:
для современных легковых автомобилей <о = 0,8ВН-,
для автобусов и грузовых автомобилей с кузовом фургон w =•
«= 0,9В// (где В и Н — габаритные ширина и высота автомобилей).
Обычно тяговые расчеты ведут применительно к движению при
Рис. III.2. Характер распределения
давления воздуха иа движущийся ав-
томобиль:
о — эпюра давления по вертикальной плос-
кости симметрии; б — эпюра давления по
горизонтальному сечению на уровне бу-
фера
спокойной безветренной погоде,
Приближенно принимают, что сила
сопротивления воздуха приложена
в центре тяжести автомобиля.
Сопротивление воздуха резко
возрастает при увеличении скоро-
сти движения. Поэтому при кон-
струировании автомобилей уде-
ляется большое внимание сниже-
нию воздушного сопротивления
путем повышения их обтекаемости.
За последние 30 лет коэффициент
сопротивления воздуха для совет-
ских легковых автомобилей сни-
зился почти в 2 раза — е 0,046
для автомобиля ГАЗ-А до 0,020—
0,025 для легковых автомобилей
типа «Чайках.
Сопротивление движению на
подъем с уклоном i создается в
результате необходимости допол-
нительных затрат энергии на пе-
ремещение автомобиля по наклон-
ной поверхности дороги на неко-
торую высоту. ,
38
Для перемещения автомобиля по идущему на подъем участку до-
роги длиной L на высоту II нужна работа F = GH.
Пренебрегая разницей между фактической длиной наклонного уча-
стка дороги и его горизонтальной проекцией, несущественной для до-
пускаемых на автомобильных дорогах продольных уклонов, можно
выразить сопротивление движению на подъем на единицу пути урав-
нением:
Pt =	(111.7)
Таким образом, коэффициент сопротивления движению на подъем,
предъявляющий собой отношение Р, к весу автомобиля, равен ве-
личине продольного уклона, выраженной в десятичных дробях.
Сопротивление инерционных сил автомобиля, возникающее при
изменении его скорости, влагается из сил инерции поступательного
движения и инерционных моментов вращающихся частей автомобиля.
При массе автомобиля т — - и скорости автомобиля v (в м/с)
§
величина инерционной силы поступательного движения
р =т — = ~	011.8)
' dl g di	'
do	1
•jy — ускорение автомобиля; I = -
do
относительное ускорение.
Наряду с инерцией поступательного движения при изменении ско-
рости движения возникает инерция вращающихся частей автомобиля
(колес, маховиков, механизмов трансмиссии). Точную величину инер-
ционных сил при конструировании автомобиля устанавливают расче-
том по известным размерам и массе вращающихся частей. Однако на
практике, для того чтобы учесть влияние вращающихся частей, к инер-
ции поступательного движения обычно вводят поправочный коэффи-
циент учета вращающихся масс 6вр> который представляет собой от-
ношение полной силы, необходимой для разгона всех поступательно
движущихся и вращающихся частей автомобиля, к еиле, необходимой
только для раз; она поступательно движущихся масс;
бвр =
/ ) пост нра щ
Р пост
Поэтому выражение для инерционной силы автомобиля имеет вид:
7,,=6npG<.	(III. 9)
Чем больше передаточное число коробки передач, тем выше
значение коэффициента 6вр. Для прямой передачи коэффициент
колеблется в пределах 1,03—1,07, при других передачах увеличивает-
ся примерно по зависимости
бвр=-1,04 + п(к,
Опт™ 1а— передаточное число коробки передач; п — коэффициент, равный
,из 0,05 для легковых автомобилей и 0,05—0,07 — для грузовых.
39
§ 1II.2. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АВТОМОБИЛЯ
Механическая энергия, вырабатываемая двигателем автомобиля,
передается через трансмиссию' автомобиля на его ведущие колеса.
Крутящий момент колеса М вызывает появление пары сил — одна
из них окружная сила Рк, приложенная к площадке контакта
шины с покрытием, передаваясь на покрытие, как бы стремится
сдвинуть его верхний слой в сторону, противоположную движе-
нию, вторая сила — тяговое усилие РЕ — передается через веду-
щий мост и рессоры на раму автомобиля и вызывает его движение.
Величина тягового усилия Рр равна:
р ___ А1Н
‘р —	•
где гк — Лг0 — радиус качения ведущих колес с учетом обжатия шины
в зоне контакта с покрытием (рис. III.3).
Коэффициент деформации шины X на твердой поверхности состав-
ляет 0,945 — 0,950 для пневматических шин высокого давления,
применяемых на грузовых автомобилях, и 0,930 — 0,935 для шин
низкого давления.
Крутящий момент на ведущих колесах Мк может быть определен
как произведение момента двигателя Ме на передаточные числа
трансмиссии и механический коэффициент полезного действия
(рис. Ш.4):
/Ик —Ме iK (от],	(111.10)
где 1ц — передаточное число коробки передач; 10 — передаточное чис-
ло главной передачи) т) — мехвнический коэффициент полезного действия
трансмиссии автомобиля, учитывающий потери энергии иа преодоление сопро-
тивлений во всех механизмах от двигателя до ведущих колес. Примерные
значения КПД трансмиссии составляют: для двухосных грузовых автомоби-
лей и автобусов — 0,9, для трехосных грузовых автомобилей — 0,8, для лег-
ковых автомобилей — 0,92.
Отсюда тяговое усилие
Рр==.Ме-к1о п	(П1 .11)
г к
Учитывая, что вращающий момент, развиваемый двигателем, свя-
зан с его мощностью Ne (л. с.) и частотой вращения коленчатого вала
пе (об/мин) зависимостью Ме = — , выражение (111.11) можно приве-
Пр
сти к виду:
Рр= 716,2гр	(111.12)
Каждому числу оборотов коленчатого вала пе соответствует стро-
го определенная скорость движения автомобиля, определяемая за-
висимостью:
2"ГкПе (м/с).	(П1.13)
60/к ip
ИЛИ
v = 0,377	(км/ч),	(111. 14)
10<В
40
При постоянном числе оборотов
коленчатого вала использование
понижающих передач приводит к
увеличению тяговой силы и соот-
ветствующему уменьшению скоро-
сти автомобиля. Поэтому при дви-
жении автомобиля по хорошей до-
роге, когда сопротивление качению
мало, используется прямая пере-
дача (z'K = 1). При движении на
подъем и по плохой дороге перехо-
дят на низшие передачи.
Мощность Ne и крутящий мо-
мент Ме, развиваемые двигателем,
зависят от частоты вращения колен-
чатого вала. Эти зависимости ха-
ра ктеризуются экспериментальным
графиком внешней скоростной ха-
рактеристики двигателя (рис. 111.5),
который обычно получают путем
испытания Двигателей при полном
открытии дросселя карбюратора -в
карбюраторных двигателях или
полной подаче топлива в дизелях.
Поэтому график внешней скорост-
ной характеристики позволяет оце-
нить максимальную мощность, ко-
торую может развивать двигатель
при том или ином числе оборотов
коленчатого вала.
Для оценки мощности двигателя
при работе с неполной нагрузкой
снимают частичные внешние ско-
ростные характеристики при раз-
личной степени открытия дроссель-
ной заслонки.
Используя график внешних ско-
ростных характеристик и выраже-
ния (111.11), (111.12), можно опре-
делить расчетом величину тягового
усилия Рр при различных скоро-
стях движения автомобиля исходя
из условия, что при движении ав-
томобиля все тяговое усилие рас-
ходуется на преодоление сопро-
тивлений движению.
Условие равенства внешних и
внутренних сил (уравнение движе-
ния автомобиля) может быть
Рис. III.3. Тяговое усилие иа колеса*
автомобиля
Рис. III.4. Схема передачи вращай^
шего момента двигателя на колес*
автомобиля:
1 — двигатель; 2 — маховик и сцеплекям
3 — коробка передач; 4 — карданный аал]
5 — главная передача: 6 — шина
Р'ис. III.5. Внешние скоростные ха-
рактеристики автомобильных двига-
телей
41
выражено зависимостью:
PP = P)±Pi + Pw±Pi,
(111.15)
где Pf — сопротивление качению; Р[ — сопротивление движению на подъ-
ем; Рш — сопротивление воздуха движению; Pf — сопротивление инерцион-
ных сил.
В зависимости от соотношения внешних сопротивлений происходит
движение с постоянной скоростью или разгон, или торможение авто-
мобиля.
Перенеся величину сопротивления воздушной среды, зависящую от
скорости движения, в левую часть уравнения и подставив значения со-
противлений, определенных в § III.1, получим:
Рр Pw — Gf i Gi + G/.
(Ill 16)
Академик E. А. Чудаков предложил характеризовать тяговые,
или динамические, качества автомобиля динамическим фактором —
разницей между полной силой тяги на ведущих колесах и сопротивле-
нием воздушной среды, отнесенной к единице веса автомобиля
D..pp-pp. =f + i±f.	(HI.17)
Динамический фактор характеризует запас тягового усилия на
единицу веса автомобиля, движущегося со скоростью v, который может
Рис. 1П.6. Примеры динамических характеристик автомобилей:
в —легковые автомобили: 1 — ЗАЗ-968 «Запорожец»; ! — ВАЗ-2103 «Жигули»; 3 — ГА-3 24
«Волга»; 4 — ГАЗ 13 «Чайка»; 5—«Москвич-412»; 6—ЗИЛ-111;
о—грузовые автомобили: 1 — КамАЗ-5320 с полуприцепом; 2—ЗИЛ-130; 3 - ГАЗ-вЭА; 4—
ГАЗ-51А
42
быть израсходован иа преодоление
дорожных сопротивлений f + i и
на ускорение автомобиля /.
Как сила тяги, так и сопро-
тивление воздуха зависят от ско-
рости движения. Поэтому величи-
на динамического фактора не
остается постоянной при измене-
нии скорости. График зависимости
величины динамического фактора
от скорости движения при полной
нагрузке иа автомобиль, назван-
ный Е. А. Чудаковым динамичес-
кой характеристикой (рис. III.6),
используется в Советском Союзе
при тяговых .расчетах на автомо-
бильных дорогах как основной
показатель тяговых качеств авто-
Рпс. III.7. Дополнительная номограм-
ма для учета величины нагрузки
на автомобиль при расчетах
по динамическим характеристикам:
/«-/// — передачи
мобилей.
Графики динамических характеристик обычно строят применитель-
но к случаю полной загрузки автомобилей:
Г) ___	— Pw
^плн f	•
«ПЛИ
При изменении нагрузки на автомобиль стоящее в числителе вы-
ражение не меняется, поскольку оно зависит только от скорости дви-
жения. Поэтому при постоянной скорости соблюдается отношение
^нлн Оши = Gi = Рр — Pw.
Отсюда О, = Опли-^2- , т, е. при неполной загрузке автомо-
биля его динамический фактор обратно пропорционален сумме по-
лезной нагрузки иа автомобиль и его собственного веса Gn.
Для учета степени загрузки автомобилей при расчетах скоростей
движения по предложению проф. Н. А. Яковлева к графику динамиче-
ских характеристик пристраивают вспомогательную номограмму
нагрузок (рис. III.7),
§ II1.3. СЦЕПЛЕНИЕ ШИН С ПОВЕРХНОСТЬЮ ДОРОГИ
Тяговое усилие на колесах автомобиля, обеспечиваемое мощностью
двигателя, может быть развито лишь в том случае, если между веду-
щими колесами и дорогой имеется достаточное сцепление. Величина
отношения максимального тягового усилия Рв к вертикальной нагруз-
ке на колесо GI:, при превышении которого начинается пробуксовыва-
ние ведущего колеса или проскальзывание заторможенного, называют
коэффициентом сцепления и обозначают буквой <р.
43
Для того чтобы улучшить условия сцепления шины с поверхностью
дороги и сделать наиболее эффективным выжимание воды из зоны
контакта шины с дорогой при качении по мокрому покрытию, поверх-
ность беговой доро'жки пневматических шин делают рифленой, устра-
ивая на ней выпуклый рисунок — протектор,
В связи с различной жесткостью шины в направлении качения и в
поперечном направлении сила сцепления шины с покрытием (сопро-
тивление сдвигающему усилию, в плоскости контакта) неодинакова
при разных направлениях приложенной силы. Однако разница в ве-
личине сопротивлений шины сдвигу невелика, и при расчетах, связан-
ных с проектированием дорог, обычно принимают, что в любом на-
правлении сцепление шины с покрытием одинаково.
При расчете элементов дорог всегда соблюдают условие, что гео-
метрическая сумма сил, действующих в плоскости контакта шины с до-
рогой, не должна превышать величины силы сцепления. В связи с этим
нормируют две величины коэффициента сцепления:
коэффициент продольного сцепления — коэффициент сцепления,
соответствующий началу пробуксовывания или проскальзывания ко-
леса при его качении без воздействия боковой силы. Его используют
при вычислении пути, проходимого автомобилем во время торможения,
и при определении преодолеваемых автомобилями подъемов пути;
коэффициент поперечного сцепления — поперечная составляющая
коэффициента сцепления при смещении колеса под углом к плоскости
движения, когда колесо одновременно и вращается, и скользит вбок.
Многочисленные экспериментальные исследования коэффициента
сцепления, проведенные в СССР и за границей, показали, что на его
величину' большее влияние оказывает состояние дорожного покры-
тия, чем его тип.
При любых покрытиях выступающие над их поверхностью твердые
минеральные частицы, которые делают покрытие шероховатым, при
наезде колеса вдавливаются в резину протектора. При проскальзы-
вании колеса они упруго деформируют резину, сопротивление которой
является основной причиной сопротивления колеса смещению по по-
крытию. По мере износа шероховатость покрытия уменьшается, а сле-
довательно, уменьшается и сцепление его с колесом.
Впадины на поверхности покрытия между выступами шерохова-
тости при увлажнении или загрязнении заполняются грязью, пылью,
продуктами износа шин и т. д., что уменьшает возможную глубину
вдавливания выступов в резину. Пленка влаги, смачивая зону контакта
между шиной и покрытием, действует как смазка, разделяющая ре-
зину и покрытие. Все это снижает величину коэффициента сцепления.
При высоких скоростях движения шина не успевает полностью дефор-
мироваться, так как продолжительность контакта с покрытием для
этого недостаточна, а следовательно, неровности покрытия вдавливают-
ся в шину на меньшую глубину. В результате с ростом скорости ко-
эффициент сцепления снижается. На сухих покрытиях снижение ко-
эффициента сцепления со скоростью менее ощутимо, чем на увлаж-
ненных. При сильном износе или при малой высоте и расчлененности,
элементов протектора на мокром покрытии может возникать явление
44
аквапланирования, когда между шиной и покрытием в начальной части
зоны контакта накапливается вода, не успевающая выжаться в сто-
роны. Под шиной образуется водяной клин, создающий гидродинамиче-
скую подъемную силу, снижающую давление колеса на дорогу
(рис. III.8).
При слое воды на покрытии толщиной в несколько миллиметров
нарушение контакта передних колес с покрытием и потеря управляе-
мости автомобиля становятся возможными при скоростях, близких
к 80—100 км/ч,
В среднем можно считать, что коэффициент продольного сцепления
шин, имеющих слабоизиошенный протектор, и гладкого влажного це-
меитобетоииого покрытия следующим образом зависит от скорости:
Скорость,	км/ч , . , , 30	40	60	80	100
Коэффициент сцепле-
BFJt <f................ 0,50	0,45	0,39	0,35	0.32
120	150	175
0,29 0,26 0,24
В связи е тем что во время торможения скорость движения авто-
мобилей меняется в широких пределах, при расчетах тормозного пути
исходят из величии коэффициентов сцепления, относящихся к ско-
ростям 30—40 км/ч, принимая их за среднее для всего процесса тор-
можения. Коэффициенты продольного сцепления <р в зависимости от
состояния покрытия имеют следующие значения:
Покрытие
Сухое шероховатое
» гладкое ..................
Влажное.....................
Мокрое......................
Грязное ................
Обледенелое.................
Условия сцепления пневмати-
ческих шин е поверхностью доро-
ги связаны с погодными условия-
ми. Величина коэффициента сцеп-
ления меняется в течение года в
широких пределах, повышаясь ле-
том и значительно снижаясь в
период зимних гололедиц, когда
для увеличения сцепления иногда
приходится надевать на колеса
автомобиля шины с шипами или
посыпать дорогу растворяющими
лед гигроскопическими солями,
песком или шлаком.
Коэффициент сцепления шины
с покрытием — важнейшее усло-
вие обеспечения транспортных
качеств дороги, так как от него
зависит возможность реализации
Значение ф
0,7 н более
0.6
0.5
0,4—0,3
0,2—0.3
0.1-0,05
Рис. III.8. Схема возникновения вква-
планнроваиня колес:
а — принципиальная зависимость коэффи-
циента сцепления шины е мокрым покры-
тием от скорости; б — схема уменьшения
зоны контакта шины с мокрым покрытием
при .увеличении скорости:
/ — шины с новым протектором; 2 — изно-
шенные шины; 3пленка воды>1 мм; 4 —
водяной клин, образующийся под шиной]
/ — полная зона контакта колеса с покры-
тием] U — уменьшевная зона; /// — зона
контакта отсутствует
45
Т абл ицв [П.2
Условия движения	Характеристике участков дорог	Коэффициент сцепления ф. не меиее
Легкие	Прямые участки, кривые с радиусами более 1000 м, продольный уклон не более 30%^ при укрепленных обочинах	0,45
Затрудненные	Участки с кривыми в плане с радиусами 250 — 1000 м, с продольными уклонами от 30 до 60	0,50-0,45
Опасные	Участки с недостаточной видимостью, уклона- ми. превышающими расчетный, зоны примыканий и пересечений в одном уровне	0,60
тяговой силы автомобиля, устойчивость автомобиля против заноса
иа кривых в плане и возможность своевременно остановить автомо-
биль перед неожиданно возникшим препятствием или пешеходом.
Чем ответственнее назначение дороги и чем труднее условия дви-
жения по отдельным ее участкам, тем более высокие требования предъ-
являются к величине коэффициента сцепления.
При передаче дорог в эксплуатацию Строительные номы и правила
СССР предусматривают требования к коэффициентам продольного
сцепления покрытий в слабоувлажненном состоянии при скорости
движения автомобилей 60 км/ч, приведенные- в табл. 111.2.
Безопасное движение в периоды ухудшения погодных условий по
скользкой поверхности покрытий возможно только при пониженных
скоростях, соответствующих фактическим значениям коэффициента
сцепления.
Условия сцепления ведущих колес с поверхностью дороги огра-
ничивают динамические возможности автомобиля, поскольку при ма-
лых коэффициентах сцепления большие тяговые усилия, обеспечивае-
мые мощностью двигателя, не могут быть использованы из-за недостат-
ка сцепления между колесами и покрытием. Поэтому наряду с дина-
мическими характеристиками по мощности двигателя при тяговых
расчетах используются также динамические характеристики по усло-
виям сцепления, получаемые из уравнения тягового баланса при за-
мене в уравнении (111.15) величины силы тяги Рр по мощности двига-
теля ее максимальным значением, возможным по условиям сцепления
шины с покрытием Рр — G<p, т. е.
G'<p = G/±G(±G/-f-KBw-^-,	(111.18)
где G' — нагрузка от ведущих колес на дорогу; Кв —сопротивление воз-
духа; v — скорость движения автомобиля, км/ч
Относя избыток сцепления над сопротивлением воздушной среды
к единице веса автомобиля, получим выражение динамической ха-
рактеристики по сцеплению:
V*
 С'ф—Квш—-
Осц = f±i±l =------------—	(П1.19)
G
46 j
Рис. Ш.9. Динамические характери-
стики автомобиля;
/ — по силе тяги; 2 — ио сцеплению
Цифры у пунктирных кривых указывают
значение коэффициентов сцепления
Рис. ШЛО. График динамических ха-
рактеристик, используемый для тяго-
вых расчетов
График динамических характеристик по условиям сцепления, при-
мер которого дан иа рис. 111.9, строят для ряда значений коэффициен-
та сцепления ср. Совмещение его е графиком динамических характери-
стик по силе тяги позволяет выделить зоны, при которых обеспечива-
ется возможность полного использования силы тяги (см, § 111,4),
§ 111.4.	ПРОДОЛЬНЫЕ УКЛОНЫ, ПРЕОДОЛЕВАЕМЫЕ
АВТОМОБИЛЯМИ
График динамических характеристик дает возможность решить
ряд задач по исследованию условий движения автомобиля по дороге1
(рис, 111.10):
I.	Определение величины максимального уклона, преодолевае-
мого при той или иной постоянной скорости движения.
Для решения этой задачи на графике динамических характеристик
от абсциссы, соответствующей заданной скорости движения vlt восста-
навливают перпендикуляр до пересечения с кривой динамической ха-
рактеристики. Ордината этой точки А дает значение динамического
фактора Dlt равное сумме ц + / + /.
Поскольку предусматривается, что движение происходит с постоян-
ной скоростью / = 0 и, следовательно, = Dl — f.
2.	Определение постоянной скорости, с которой автомобиль может
преодолеть заданный уклон /2.
1 Следует иметь в виду, что методика расчета скоростей движения по дина-
мическим характеристикам не является единственно возможной. Автомобилисты
яри расчете скоростей не менее широко используют метод мощностного баланса
автомобиля, учитывающий, что в каждый момент времени мощность, подведен-
ная от двигателя к ведущим колесам, равна сумме мощностей, требуемых для
преодоления всех видов сопротивлений движению.
47
Необходимый для выполнения этого условия динамический фактор
равен:
= / 4* ^2'
Отложив это значение на оси ординат и найдя соответствующую
абсциссу точки иа кривой динамических характеристик, определим
скорость движения v2.
Поскольку изложенный метод расчета исходит из величины тяго-
вого усилия на ведущих колесах, полученный результат необходимо
проверить иа достаточность сцепления шин с покрытием. Если точка
иа графике расположена ниже кривой динамической характеристики
по условиям сцепления (например, при коэффициенте сцепления <₽г),
то развиваемое при скорости v2 тяговое усилие не вызывает буксова-
ния. Если же эта точка расположена выше (при коэффициенте сцеп-
ления <р(), то максимальная возможная скорость движения и3 опреде-
лится условиями сцепления.
На участке дороги с большим уклоном is движение окажется
возможным только иа второй передаче со скоростью о4 при условии,
что коэффициент сцепления будет превышать <р2.
В рассмотренных случаях предполагалось, что движение автомоби-
ля происходит при полиостькэоткрытой дроссельной заслонке, т. е.
что полностью используется сила тяги, которую может развить авто-
мобиль. На участках с малыми продольными уклонами «4 скорость
при этом была бы чрезмерно велика, а движение неудобно и опасно.
Поэтому в действительности движение происходит при менее напря-
женном режиме двигателя с меньшей степенью открытия дроссельной
заслонки. Чтобы, например, иа участке с уклоном i4, скорость авто-
мобиля оставалась такой же, как на участке с большим уклоном i2,
достаточна величина динамического фактора D4. Наблюдения каид.
техн.'наук Э. Л. Палшайтиса за режимами движения автомобилей
иа подъемах показали, что большинство водителей устанавливают сле-
дующую степень открытия дроссельной заслонки в зависимости от
уклона:
Уклон,	.................О—20
Степень открытия дроссельной за-
слонки, %	.	- .	.	.40
Передача, используемая грузовыми
автомобилями.........................V,	IV
20—40	40—70 > 70
50-60	60—85	100
V, IV	III, II 1
Поэтому для точных расчетов скорости движения на таких уклонах
необходимо исходить из графиков динамических характеристик, соот-
ветствующих разной степени открытия дроссельной заслонки.
3.	Определение ускорения, развиваемого автомобилем при разгоне.
При коэффициенте сопротивления качению f, уклоне i и некото-
рой начальной скорости v ускорение поступательного движения авто-
мобиля (м/с2) будет:
(1IL20>
dt оВр
где и — скорость автомобиля, м/с; 6ир — коэффициент влияния вращающих-
ся масс автомобиля.
48
4.	Определение длины пути, на котором при увеличении или умень-
шении продольного уклона происходит изменение скорости автомоби-
ля от t'j до v2, соответствующей новому уклону.
Если, например, автомобиль съезжает на участок с большим про-
дольным уклоном, то избыток его живой силы ~ .затрачи-
ваясь на преодоление дополнительного подъема, способствует посте-
пенному изменению скорости.
Поскольку величина динамического фактора при высоких скоростях
движения меняется более значительно, чем при меньших, отрицатель-
ное ускорение при замедлении постепенно уменьшается. Когда оно
уменьшится до нуля, дальнейшее движение происходит с постоянной
скоростью (так называемое равновесное движение). Протяжение уча-
стка, на котором вновь устанавливается равновесная скорость, может
Гыть определено приближенным способом, допускающим принимать
лскоренйе в малыхИнтервалах изменения скоростей постоянным..Впа-
’але на основе графика динамических характеристик (рис. 111.11, а)
строят вспомогательную кривую ускорений, отнимая из величины дн-
! амических характеристик величину дорожных сопротивлений f +Z
(рис. III.II, 6).
Если обозначить в интервале скоростей Vj и (км'ч) через / —
среднюю величину ускорения, то согласно закономерностям равномер-
но-ускоренного движения расстояние, па котором происходит изме-
нение скоростей:
254бВр i
(111.21)
Полная величина расстояния, на котором происходит изменение
скоростей, определится как сумма расстояний L, рассчитанных для
всех выделенных интервалов (рис. III.II. в).
При проектировании дорог иногда бывает необходимо определить,
может ли за счет накопленной инерции автомобиль, входящий на подъем
со скоростью t>j, преодолеть короткий участок дороги длиной L а
уклоном imax, превышающим предельный уклон I, найденный по
О 100 Z00 ООО 000 000 600 700
Расстояния, м, и продольныеуклоны, % о
Рис. III.П. Графическое определение протяжения пути, па котором устанавли*
вается равновесная скорость:
°—график динамических характеристик; б — график ускорений; е — иосцюенме для опре-
деления длины пути изменения скорости
49
условиям равновесного движения. В конце подъема скорость должна
быть ие менее v2. Точное решение этой задачи для каждого конкретно-
го автомобиля может быть получено по уравнению (Ш.28) (см. § II 1.6),
Приближенное решение при допущении постоянства величины сопро-
тивления воздуха движению автомобиля исходит из следующих сооб-
ражений.
При постоянной силе тяги двигателя в начале участка живая сила
автомобиля равна , в в конце участка -^^1. Потеря в живой
силе затрачивается на преодоление дополнительного сопротивления
движению на подъем («тах — »)• Эта работа на пути L составляет
LG (‘таз _ »’)• Отсюда:
iG(Zmax-()=
2М g
или длина инерционного участка о уклоном, превышающим удельный,
равна:
£_ бврН—Р;)
254 (tmax—i)
HI1.22'
Здесь, как и ранее, 6вр — коэффициент влияния вращающихся частей авто-
мобиля, v — скорость автомобиля, км/ч.
§ 111.5.	ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
ПО КРИВОЛИНЕЙНОМУ ПРОДОЛЬНОМУ ПРОФИЛЮ
На современных автомобильных дорогах участки, имеющие раз-
личные продольные уклоны, сопрягают вставкой вертикальных кри-
вых больших радиусов (см. § V.2). В условиях пересеченного рельефа
местности протяжение вертикальных кривых иногда превышает 50%
общей длины дорог высших категорий.
При движении автомобиля по криволинейному продольному про-
филю преодолеваемый продольный уклон непрерывно изменяется, в
связи с чем меняется и скорость
Рис. III.12. Схема к выводу уравнения
Движения автомобиля по вертикаль-
ным кривым
автомобиля. Это делает условными
выводы, вытекающие из рассмотрен-
ных выше формул движения с «рав-
новесными скоростями». Поэтому в
уравнении движения автомобиля
для случая криволинейного про-
дольного профиля сопротивление
-движению иа подъем должно быть
принято переменным (рис. II 1.12).
Как отмечено далее в § V.2, верти-
кальные кривые на автомобильных
дорогах обычно разбивают по квад-
ратичной параболе
!/=+^х2,	(111-23)
80
аппроксимирующим круговую кривую. Знак минус относится к выпук-
лым кривым, внак плюс — к вогнутым.
Если расположить начало координат в начале выпуклой вертикаль-
ной кривой таким образом, чтобы ось х совпадала с хордой вертикаль-
ной кривой, то уравнение вертикальной кривой на ряс. Ш.12 будет
иметь вид:
Уклон в некоторой точке А на кривой равен:
=	=	а + ------(111.24)
dx	2 R
где сс — угол наклона к горизонту хорды, стягивающей вертикальную
d К (У)]
кривую и являющейся одной из осей координат; р = —--------угол наклона
касательной к вертикальной кривой но отношению к хорде (оси х), меняющийся
по длине кривой.
Согласно рис. 111.12, внешний угол перелома проектной линии
СО = *1 + *21
угол наклона хорды к горизонтали
Углы а, р и со должны быть выражены в радианах.
Подставляя найденное значение а в уравнение (111.24), получаем,
что уклон в точке А равен:
=	(Ш.25)
При выводе этой формулы в связи с малой величиной продольных
уклонов, допускаемых на автомобильных дорогах, пренебрегали раз-
ностью в длинах, измеряемых для одной и той же точки по хорде и ее
юрнзонтальной проекции.
Правые части кривых на графиках динамических характеристик
за точкой максимума могут быть выражены уравнениями вида:
,	(111.26)
где G — вес автомобиля, кгс; v — скорость автомобиля, м/с; а и Ъ — пара-
^<тры, характеризующие зависимости силы тяги от скорости движения на разных
передачах и при разных открытиях дроссельной заслонки. Величины а и Ъ оп-
ределяют подбором по графикам кривых динамических характеристик. Их можно
получить и расчетом, исходя из уравнения внешней характеристики двигателя.
Значения параметров а, b и р для случая движения некото-
рых автомобилей на прямой передаче при полном открытии дрос-
сельной заслонки и при полной нагрузке автомобиля приведены в
чабл. 111,3.
51
Таблице 1Ц.!Ё
A ETON (5бИ.Л>	а	ь	р
ГАЗ-13 «Чайка»	1142	1,38	'3,6. ю-’
ГАЗ-21 «Волга»	635	1,45	В.2-10“’
зил и;	781	0,33	0,8-10 ’
ГАЗ-53	2540	25,0	11,8.10-J
ЗИЛ-136	3170	51,8	15,2-10“!
МАЗ-50С)	5268	93,-9	22,4-10“’
Подставля я в основное уравнение динамического фактора автомм
биля (III. 17) значения переменного продольного уклона и уравнений
динамической характеристики D, получаем исходное дифференциаль^
вое уравнение для определения скоростей движения по выпуклому
криволинейному продольному профилю
.а-У-=/+|,-±х- Ле. .	(11)271
б	Р	g dt
Решение дифференциального уравнения о учетом, что
в также с учетом начального условия, что при х = 0 скорость ох
равна начальной скорости с>в (в м/с), развитой в конце предшествую-
щего участка, приводит к выражению
vx — У (vl±k,) е—2px+A2 ,	(111.28)
где	ft = (см. габл. (II .3);
G
k,~	~[a-G(f±i.)U
U	V
.	6
Ы< '
г—основание натурального логарифма; g—ускорение свободного ладения, м/с®,
В формуле (111.28) знаки в верхней строке следует принимать
для выпуклых кривых, знаки в нижней строке для вогнутых. Началь-
ный продольный уклон jj принимают для подъемов со знаком плюс,
для спусков — со знаком минус. Поскольку в выражения (II 1.26),
(111.27) и (II 1.28) входит вес автомобиля G, уравнение (III.28) может
быть использовано для расчетов скоростей движения автопоездов и
автомобилей при разной степени загрузки.
Принимая в уравнении (II 1.28) значение k2 — 0, что соответствует
движению по участку дороги с постоянным уклоном (/? = оо), можно
использовать его для решения задачи о преодолении крутых подъе-
мов после разгона, приближенное решение которого было дано выше
в § III.4. Для расчетов по уравнению (III.28) в работах А. Е. Бельско-
го и К. А. Хавкина даны вспомогательные таблицы. Имеются также
программы для расчетов на ЭВМ.
. б»
§ III.6.	ТОРМОЖЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ
Для экстренной остановки автомобиля или снижения его скорости
применяется торможение. На сухом шероховатом покрытии наиболее
эффективным является торможение, при котором сцепление выключает-
ся, крутящий момент двигателя перестает передаваться на ведущие
колеса й накопленная автомобилем живая сила постепенно поглощает-
ся трением колодок о тормозной барабан. Однако при сырой поверх-
ности покрытия и малой величине коэффициента сцепления такое тор-
можение опасно и может привести к заносу автомобиля. В этих слу-
чаях торможение начинают на режиме холостого хода двигателя при
вк поченном сцеплении и выключают его только после значительного
снижения скорости.
Для характеристики интенсивности замедления автомобиля при
торможении с выключенным сцеплением, когда силой, движущей ав-
томобиль, является его инерция, может быть использовано уравнение
движения автомобиля в следующем виде:
6evGi^PT + Pw±Pt+Pf,	(III.29)
где Pw, Pi и Pf — силы сопротивления движению; Рт =	— тормозная
ста; G — вес автомобиля; ут — коэффициент тормозной силы, (интенсивности
торможения), равный отношению суммы тормозных сил, возникающих на всех
тормозных колесах, к весу автомобиля
Параметр ут зависит от конструктивных особенностей тормозной
системы автомобиля и ее состояния, а также от интенсивности тормо-
жения водителем. Последняя определяется целями торможения и мо-
жет меняться в широких пределах — от легкого притормаживания до
полной блокировки колес с движением юзом при аварийном торможе-
нии. Иа величину параметра у, оказывает влияние также ровность
проезжей части, так как при движении по покрытию, имеющему не-
ровности, возникают колебания автомобиля, при которых в отдельные
моменты рессоры разжимаются, уменьшая давление автомобиля на
дорогу.
Коэффициент ут Характеризует использование тормозных возмож-
ностей автомобиля. У современных автомобилей с тормозами на всех
колесах при ровном покрытии дороги предельное возможное значение
Тт численно равно величине коэффициента сцепления шины с покры-
тием.
Подставляя в уравнение (111.29) значения сопротивлений движе-
нию, получаем, что отрицательное ускорение при торможении, харак-
теризующее интенсивность замедления автомобиля, равно:
6Bt/=-^+vr±‘ + b	(П1.30)
о
Поскольку при торможении скорость движения автомобиля бы-
стро снижается, а при скоростях, меньших 30 км/ч, сопротивление
воздуха незначительно, его влиянием иа процесс торможения обычно
р
пренебрегают, принимая — 0, что вносит в результаты расчета
ошибку, не превышающую 5%.
63
В процессе торможения водитель, нанимая на педаль тормоза,'
создает тормозным приводом усилие трения между тормозными ко.
лодками и барабаном (рис. III. 13). Тормоза современных автомобиле^
могут развивать усилие, большее чем возможное сцепление шины с по-'
крытием. Поэтому при интенсивном торможении происходит блокиров-
ка колес, в результате которой колесо, перестав вращаться, скользи'1
по поверхности покрытия юзом. При этом шина в зоне контакта нал
гревается. Плавление резины понижает сцепление, а шина усиленно!
изнашивается. На покрытии на участках торможения остаются черные)
полосы следов шин. Однако при аварийной ситуации и срочном тор.]
можении водитель не имеет возможности регулировать интенсивность!
нажатия тормозной педали и торможение проходит при пониженных'
коэффициентах сцепления, которые и определяют при эксперимент
тах.
Нормальный эксплуатационный режим торможения соответствует)
неполной блокировке колес, при которой колесо катится по покрытию)
с небольшим пробуксовыванием. 'Такой режим торможения наиболее)
эффективен.	'
Величина пути, на котором водитель может остановить автомобиль,
движущийся с расчетной скоростью, — важная характеристика без-’
опасности движения. Она имеет большое значение для обоснования:
ряда норм на элементы плана и профиля автомобильных дорог.
Между моментом, иогда водитель замечает перед собой препятст-
вие, и моментом, когда начинается полное торможение автомобиля,
проходит некоторый промежуток времени. Подробное исследование
величины тормозного пути приводит к необходимости учитывать про-
должительность периода реакции водителя Zb во время которого он'
осознает необходимость торможе-
ния и переносит ногу с педали по-
дачи топлива на педаль тормоза,
затраты времени 1г на холостой
ход тормозной педали и период
Z3, в течение которого тормозное
усилие в тормозных приводах,
постепенно возрастая, достшает
своего полного значения. -
Продолжительность запаздыва-
ния действия тормозных устройств
составляет примерно 0,1 с для гид-
равлического привода и 0,5 для
пневматического. Период нараста-
ния тормозного усилия равен 0,2 с
для гидравлического привода и
0,6—1 с для пневматического.
Продолжительность реакции
водителей как было установ-
лено при многочисленных специ-
альных исследованиях, непостоян-
на. Она зависит от возраста,
Рис. 111.13. Схема устройства тормо-
зов автомобиля:
1 — тормозные цилиндры, прижимающие
колодки к барабану; 2 — тормозная колод-
ка; 3— тормозной барабан; Мк — крутящий
момент; Рт — тормозная сила; Л1т — тор-
мозной момент: — вес автомобиля, при-
ходящийся на колесо
54
стажа работы, настроения и усталости водителя, от скорости движе-
ния, дорожных условий, в которых происходит движение автомобиля
и колеблется в пределах от 0,3 до 1,5 с и более. Наиболее часто встре-
чающееся значение t, близко к 0,8 с. Таким образом, время, прошед-
шее с момента, когда водитель увидел препятствие, до начала эффек-
тивного торможения, может составить 1,2 с при гидравлическом при-
воде тормозов и 2 с — при пневматическом.
При расчетах тормозного пути для определения элементов плана
и профиля автомобильных дорог принимают суммарное время 4-
+ li + /з, равное 1 с, называя его условно временем реакции води-
теля. Как видно из приведенных выше данных, оно соответствует
большой сосредоточенности внимания водителя при управлении ав-
томобилем.
Путь, проходимый автомобилем за период полного торможения,
можно рассчитать
по формуле равномерно замедленного движения!
o=V2S§;,	(111.31)
в начале торможения, м/с! ST — тормозной путь, м; а —
отрицательного ускорения при торможении, м/с’, равная
(111.32)
где о — скорость
абсолютная величина , ____ „	,____ . ....	. __	. .
(Тт + / ± О g При этом допускают, что сопротивление воздуха отсутствует,
и пренебрегают влиянием вращающихся масс автомобиля.
По действующим в СССР требованиям к тормозным механизмам
автомобилей (ОСТ 37.001.016—70) абсолютная величина замедления,
обеспечиваемая их тормозными системами, должна составлять дл>
грузовых автомобилей и автопоездов 5,5 м/с®, для легковых автомо
билей — 7 м/с®.
Подставляя значения а и ут в уравнение (111.31), получаем выра-
жение для тормозного пути:
' _ и®____________.
1	2§(Ут + /±0’
При расчетах, связанных с определениями геометрических элемен-
тов плана и профиля дорог, условно исходят из аварийного режима
торможения с полной блокировкой колес, принимая ут равным ко-
эффициенту сцепления <р. Однако в реальных условиях эксплуатации
из-за неточной регулировки тормозов, неравномерности распределе-
ния усилия между колесами и колебаний автомобиля при движении
в процессе торможения не удается реализовать теоретически возмож-
ную полную величину тормозной силы. По предложению проф.
Д. П. Великанова, это учитывается введением в формулу тормозного
пути поправочного коэффициента эффективности торможения /<8. По-
этому расчетная величина тормозного пути
S =
1	2g(<F±' + 0
По данным опытов для легковых автомобилей следует принимать
= 1,2, а для грузовых автомобилей и автобусов /<э = 1,3—1,4.
При торможении на скользких покрытиях иа всех колесах тормозные
Усилия достигают максимально возможного значения практически
63
(Ш.33)
Рис. Ш.4. Схема к определению тор-
мозного пути:
5ра<ч — расчетный тормозной путь; Ц —-
путь, проходимый за время реакции во-
дитетя; h—путь торможения; 13— рас-
стояние безопасности
мгновенно. Поэтому при коэффи-
циентах сцепления 0,4 нужно
брать Кп = 1  При расчетах гео-
метрических элементов автомо-
бильных дорог принимают сред-
нюю величину =„1,2.
Уравнение (111.33) дает зани-
женные результаты при расчетах
для скоростей движения, превы-
шающих 90—100 км/ч, поскольку
оно не учитывает особенностей
поведения водителя, тормозящего при высоких скоростях. Из-за
опасности заноса торможение ведется вначале при легком нажиме на
педаль без полного использования, возможности тормозов и лишь со
скорости 70 — 80 км/ч] начинается интенсивное торможение. Проф.
Д. П. Великанов предлагает в этом случае принимать /<8 — 2,3. На
это значение следует ориентироваться при обосновании геометри-
ческих элементов автомобильных магистралей.
При расчетах элементов дорог для обеспечения большей безопасно-
сти движения вводят в величину расчетного тормозного пути —
путь, проходимый за период реакции водителя, и зазор безопасности
между остановившимся автомобилем и препятствием, обычно прини-
маемый равным длине автомобиля (рис. III.14). В этом случае при
скорости v (км/ч) формула для 5расч (в м) принимает вид:
SBaC4 = 11 +h + 13 = — Ч--------—------
расч 1-Г2 1 з 3,6	254 (ф±' + /)
+ /з-
(111.34)
§ Ш.7. ОСОБЕННОСТИ ТОРМОЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
НА ЗАТЯЖНЫХ СПУСКАХ
При назначении величины продольных уклонов дороги не следует
забывать, что каждый подъем для автомобилей, едущих в обратном
направлении, является спуском.
При расчете скорости движения под уклон по графику динамиче-
ских характеристик величина сопротивления от уклона входит в урав-
нение с отрицательным знаком:
С
На крутых спусках ускорение приобретает большую величину,
происходит разгон автомобиля и быстрое возрастание его скорости.
Движение автомобиля под уклон с большими скоростями, особенно
при неровном или скользком покрытии и наличии кривых в плане,
очень опасно. Управление автомобилем затрудняется. Поэтому води-
тели в зависимости от крутизны спуска принимают специальные меры
снижения скорости — уменьшают подачу рабочей смеси, притормажи-
56
вают, не выключая сцепления, или переходят на торможение двигате-
лем, включая одну из понижающих передач.
Торможение автомобилей на спусках, особенно длинных, с исполь-
зованием колесных тормозов нерационально, так как при длительном
торможении коэффициент трения фрикционных, накладок резко умень-
шается из-за нагревания тормозных барабанов. Это снижает эффек-
тивность торможения и приводит к быстрому износу тор» озов.
Сопротивления, возникающие в двигателе в случаях, когда ве-
дущие колеса при посредстве механизмов трансмиссии принудительно
вращают вал двигателя, обусловливаются в основном трением поршней
о стенки цилиндров и коленчатого вала в подшипниках, а также сжа-
тием и принудительным проталкиванием смеси через впускные и вы-
пускные каналы.
Эффект торможения двигателем может быть учтен на основе графи-
ков зависимости крутящего момента, развиваемого двигателем, от чис-
ла оборотов и степени открытия дроссельной заслонки (рис. III. 15).
Такой график может быть получен при стендовых испытаниях. Верх-
няя часть графика характеризует так называемые активные режимы
двигателя, развивающего крутящий момент для преодоления внешних
сопротивлений. Нижняя часть с отрицательными значениями крутя-
щего момента — пассивные или тормозные режимы, когда для
работы двигателя необходимо подвести извне дополнительный мо-
мент, равный моменту внутреннего сопротивления двигателя. Верх-
няя кривая 1 для 100% открытия дроссельной заслонки представляет
собой внешнюю скоростную характеристику (см. § III.2). Нижнюю
кривую 2 для выключенного зажигания
тормозной характеристикой. Кривая,
постью закрытой дроссельной за-
слонке — характеризует работу дви-
гателя на режиме холостого хода с
включенным зажиганием. Промежу-
точные кривые для частично откры-
той дро'ссельной заслонки называют
частичными внешними скоростными
и тормозными характеристиками.
Пусть, например, при движении
автомобиля с постоянной скоростью
при степени открытия дроссельной
заслонки т — 25% число оборотов
коленчатого вала двигателя состав-
ляет п,. Развиваемый двигателем
крутящий момент, характеризуемый
точкой А на графике, расходуется
на преодоление внешних сопротивле-
нии движению. Если снизить степень
открытия дроссельной заслонки, на-
пример до т = 3%, то внутреннее
сопротивление двигателя создает тор-
мозной момент Му (точка В), кото-
и закрытого дросселя называют
соответствующая 0 %, — пол-
Рис. Ш.15. Скоростные и тормоз-
ные характеристики автомобиля
67
рый приплюсовывается к моменту внешних сопротивлений. Скорость
автомобиля начнет снижаться, сопротивление движению уменьшится
и установится новая меньшая равновесная скорость, соответствующая
некоторому числу оборотов двигателя пг (точка С).
Движущей автомобиль'силой будет являться параллельная уклону
дороги составляющая его веса, силами сопротивления движению —
тормозная сила двигателя М,, и сопротивления воздуха и качении;
автомобиля.
Устанавливающаяся при торможении двигателем равновесная ско-
рость может быть рассчитана теоретически на основе общей формулу
уравнения движения, которая в этом случае принимает вид:
—Рт.Л.— Рw _
Тормозное усилие, создаваемое тормозящим моментом двигателя
на ведущих колесах Рт-Д при полностью закрытом дросселе и при двщ
жении на прямой передаче для легковых автомобилей, может быть най-
дено по эмпирической формуле канд. техи. наук Ю. А. Кременца
Рт „ = 9,5117в + в'250181 ,	(111.351
т.и.	в 1000
где — рабочий объем двигателя, л; о’— скорость, км/ч; О — вес ав|
томобиля, кга.
Эффект торможения двигателем проявляется особенно сильно при
включении понижающих передач, обусловливающих при той же ска
рости автомобиля более быстрое вращение вала двигателя. Для раса
четов, соответствующих этому случаю, в уравнении (II 1.35) вместо я
подставляют величину viK, где iK — передаточное число включенной
передачи.
На избираемый водителями режим движения на спусках большая
влияние оказывают особенности восприятия ими условий движения-4
длина спуска, величина продольного уклона, ситуация в конце спуска
. Наблюдения показывают, что на спусках чаще всего используются
следующие режимы движения:
при уклоне i 20°/оо — движение о тяговым усилием на ведущия
колесах независимо от длины спуска;.
при 30°/оо < i < 50°/о0 — движение с выключенным сцеплением на
участках длиной соответственно до 500—300 м, торможение двигата
лем в нижней части для грузовых автомобилей;
при i > 60°/оо — торможение двигателем; при длине спуска менеД
1000 м совместное торможение двигателем и колесными тормозами.
§ 111,8. ОСОБЕННОСТИ ТЯГОВЫХ РАСЧЕТОВ АВТОПОЕЗДОЙ
Одно из действенных средств снижения стоимости перевозок —
и повышения производительности подвижного состава — использовав
ние автомобильных поездов. В равных дорожных условиях производи*
тельность автопоезда в 1,5—2,0 раза выше, чем у автомобиля-тягача
58
без прицепов. Чтобы обеспечить аффективное использование автопоез-
дов, дороги должны удовлетворять более высоким требованиям, чем
в случае движения одиночных автомобилей. Это объясняется тем, что
у автопоезда при большем общем весе сила тяги остается такой же,
как и у одиночного автомобиля, а воздушное сопротивление и сопро-
тивление качению увеличиваются.
Уравнение динамического фактора принимает для автопоезда сле-
дующий вид:
-71±/±/6а,Ц..	(П1-36)
t/a ~г Одр
где Рц,.а.п — сопротивление воздуха движению автопоездов; Ов — вес ав-
томобиля; С„п — вес прицепов; fa — коэффициент сопротивления качению для
глтопоездов; 0а.п — коэффициент учета вращающихся масс автопоезда.
Динамический фактор автопоезда меньше, чем одиночного автомо-
биля. В то же время сопротивление движению у автопоезда выше. Из-
за трения в сцепных приборах и в поворотном круге, а также из-за
раскачиваний прицепов на ходу, сопротивление качению у автопоезда
возрастает с увеличением количества прицепов. Увеличивается также
и сопротивление.воздуха, так как каждый дополнительный прицеп до-
бавляет трение воздуха о боковую поверхность и завихрение воздуш-
ных струй за собой.
Для практических расчетов можно принять, что коэффициент обте-
каемости возрастает от каждого прицепа на 25—30%, а коэффициент
сопротивления качению на 4—5%.
Еще более неблагоприятные результаты дает проверка на обеспе-
ченность сцепления ведущих колес с покрытием при трогании с мес-
та В этом случае при отсутствии сопротивления воздуха уравнение
движения автопоезда имеет вид;
 <г°сц	('1I-37)
g
Проф. Я. X. Закин предлагает учитывать при расчетах на трога-
ние автопоездов с места возникающие дополнительные сопротивления,
увеличивая коэффициент сопротивления качению для летних условий
в 1,5—2,5 раза и для зимних — в 2,5—5 раз.
Для повышения безопасности движения современные автомобиль-
ные прицепы снабжаются тормозами, управляемыми с автомобиля.
Уравнение движения автопоезда при торможении выражается за-
висимостью
—<рРт—Pwa.n. _f ,i+,. ,6а-п. .	ЦП.38)
ба + ^пр	8
В этом выражении Рт — нагрузка на тормозные осн.
Путь, проходимый заторможенным автопоездом, превышает путь
одиночного автомобиля. Интенсивность торможения при остановке
автопоездов ниже, чем одиночных автомобилей, так как резкое тормо-
жение автопоезда вызывает опасность заноса прицепов или наезда их
114 автомобиль.
59
Из изложеннного следует, что при проектировании дорог, по кото- (
рым предполагается интенсивное движение автомобильных поездов, не-
целесообразно применять большие продольные уклоны. Желательно,
чтобы независимо от категории дорог они не превышали 30—40°/оо,
а при невозможности этого на участках подъемов должны быть преду-
смотрены дополнительные полосы проезжей части (см. § V.3).
§ Ш.9. РАСХОД ТОПЛИВА И ИЗНОС ШИН
В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОРОЖНЫХ УСЛОВИЙ
Расход топлива при автомобильных перевозках зависит от дорож-
ных условии и режимов движения. При анализе вариантов дорог сле-
дует учитывать расход топлива 'в связи с необходимостью всемерной
экономии нефти — ценного сырья для химической промышленности.
Для оценки расхода топлива служит предложенный акад. Е. А. Чу-
даковым график экономической характеристики автомобиля, дающий
расход топлива в литрах на 100 км пробега при разных сопротивле-
ниях дороги и скоростях движения (рис. III.16). Поскольку в основу
тягового расчета автомобиля положено условие полного открытия дрос-
сельной заслонки, те же условия выдерживают и при построении эко-
номической характеристики. График экономической характеристики
Рис. Ш.16. Пример графика эконо-
мических характеристик:
Цифры на кривых характеризуют вели-
чину дорожных сопротивлений
I—IH—группы кривых, относящихся к
случаям движения на /—/77-передачах;
1 — кривые максимальных расходов топ-
лива при движении с рашыми скоро,
стямн
строят для разных передач в виде
семейства кривых, каждая из кото-
рых относится к определенному зна-
чению суммы дорожных сопротивле-
ний— сопротивления движению и
сопротивления движению на подъем
(Ф = 7 + 0-
Кривые экономических характе-
ристик имеют минимумы расхода
топлива, соответствующие скоро-
стям, иногда называемым экономи-
ческими скоростями. Это название
неправильное, поскольку экономич-
ность использования автомобильно-
го транспорта определяется выпол-
няемой им работой по перевозкам.
В большинстве случаев некоторый
перерасход топлива при движении
со скоростями, превышающими эко-
номические, окупается снижением
стоимости перевозок в результате
повышения оборачиваемости автомо-
билей.
Эконом 11 чес кие ха р а ктеристики
автомобилей могут быть получены
расчетным путем и сняты экспери-
ментально.
60
Для движении автомобиля со
скоростью v (км/ч) двигатель дол-
жен расходовать мощность (л. с.):
N.= -	, (111.39)
3,6-75т]тр
где SP = Pw + Pt + Pt + Р~
сумма сил сопротивлений, испытывае-
мых ввтомобнлем при движении (см.
§ Ш 1); %р — коэффициент полезного
действия трансмиссии автомобиля.
Подставляя значения сопротив-
лений, получаем для равномерного
движения:
Рнс. III.17. Экономические характери-
стики некоторых советских автомоби-
лей при движении на прямой пере-
даче:
/ — МАЗ-514; 2—КамАЗ-5410 С полуприце-
пом; 3— ЗИЛ 130;	4 - ГАЗ-53А; 5 —
ЗИЛ 117; б-ГАЗ-13 «Чайка»; 7 — ГАЗ-24
«Волга»: 8 — ЗАЗ-966 «Запорожец»; S —
ВАЗ-210! «Жигули»
л, /_Кясо^ G о----------------ш 40
к	/270т|.1в
где ф = / -h i — суммарный коэф-
фициент дорожных сопротивлений
Из курса термодинамики извест-
но, что удельный расход топлива
(граммов на 1 л. с. в час) состав-
ляет:
где 632 — число калорий, эквива-
.ептпое работе, равной 1 л.с в час; Ни —
1 изшая теплотворность топлива, ккал г;
Че — эффективный коэффициент полез-
ного действия двигателя
Фактически qt зависит’от степе-
ни использования мощности и обо-
ротов двигателя и его обычно опре-
. еляют экспериментально. Расход
топлива при движении автомобиля
(.1 ч):
& =	(Ш.42)
где у — плотность топлива.
Расход топлива при построении
графика экономических характе-
ристик принято выражать в литрах
на 100 км пути. В этом случае, учи-
Рис. П118. Схема графического опре-
v деления расхода юплива
61
Рис. 111.19. Зависимость износа шин
ст скорости движения. Различные ус-
ловные знаки относятся к опытам раз-
ных авторов
тывая выражения (III.40) и (III.42),
расход топлива (л/100 км) будет:
10у 7
Qioo = Qs —
о
+Оф
2700цтр т
(III .43)

На рис. 111.17 приведены эко-
номические характеристики неко-
торых советских автомобилей при
движении на прямой передаче с
полностью открытой дроссельной
заслонкой по ровным горизонталь-
ным участкам дороги с усовершен-
ствованными покрытиями.
Расход топлива при движении автомобиля ио заданному участку
дороги может быть определен при помощи графиков динамических и
экономических характеристик Вначале должны быть определены
скорости движения на отдельных участках. В результаты расчетов
вводят поправки на фактические условия движения: ограничение
скорости, движение под уклон при торможении двигателем и т. д.
Для участков, на которых происходят изменения скорости, принимают
ее среднее значение. Затем по скоростям и величинам дорожных со-
противлений ф = f + i устанавливают расход топлива на каждом
нз участков.
Определение удобно вести графически при помощи построения,
показанного на рис. III.18.
Анализируя продольный профиль дороги, определяют протяжение
участков /1, /2, ... 1п с равными величинами дорожных сопротивле-
ний, которые могут, быть пройдены на тех или иных передачах, и
находят по графику динамической характеристики соответствующие
скорости движения. Построив под осью скоростей динамической
характеристики экономические характеристики, определяют соответ-
ствующие каждому участку расходы топлива <21Оо (л/100 км) Отсюда
расход топлива на проезд каждого участка: q =	. В расчет
должны быть введены поправки, учитывающие действительные
условия движения: ограничения скорости, объезды, возможности сто-
янки автомобилей у переездов, спуски с торможением двигателем
и т. д.
Автотранспортные предприятия в своей повседневной работе исхо-
дят из осредненных директивных норм расхода топлива, учитываю-
щих средние условия эксплуатации автомобилей. Согласно этим нор-
мам, расход топлива на 100 км пробега автомобилей с полной на-
грузкой по дороге о твердым покрытием составляет (в литрах):
62
Для грузовых автомобилей
Для легковых автомобилей
ГАЗ-51 А..............	. 21 5
ГАЗ-53А . . 4	. 25.5
ЗИЛ-130................31,5
MA3-S00A .. . . , , . .24,0
ЗИЛ-Ill .................29
ГАЗ-13 «Чайка» .... 18,5
ГАЗ-24 «Волга» . . . ..13
ВАЗ-2103 «Жигули» , . Ю
«Моеквич-412» . . . . . 10.4
ЗАЗ-966 «Запорожец» . . 8,5
От скорости автомобиля на отдельных участках зависит также
изиоо шин. Высокие скорости движения повышают износ шии
(рис. III. 19). Это вызывается значительным нагреванием шин, а так-
же увеличением силы ударов о неровности дорожной одежды. Из-
нос шин зависит также от типа покрытия. Если принять пробег
шии на дорогах с ровным твердым усовершенствованным покры-
тием за 100%, то на дорогах с меиее ровными покрытиями (щебе-
ночные, гравийные, булыжная мостовая) он снижается на 25 — 30%,
а на дорогах с покрытиями с большим количеством выбоин и других
деформаций — на 50%.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ*
Автомобильные транспортные средства Под ред. Д- П. Великанова. М.,
«Транспорт», 1977. 326 с.
Бельский А. Е. Расчеты скоростей движения на ввтомобильных до-
рогах. М., «Транспорт», 1966, 120 с.
Великанов Д П Эффективность автомобиля. М., «Транспорт!,
1969. 280 с.
Дорожные условия н режимы движения автомобилей. Под ред. В. Ф. Баб-
кова. М., «Транспорт», 1967 224 с.
Закии Я X Прикладная теория движения автопоезда. М.» «Транс-
порт», 1967 256 с
И Ларионов В А. Эксплуатационные свойства автомобиля. М.»
«Машиностроение», 1966 280 с.
Кнороз В И, К лен ников Е В Шины и колеса. М., «Маши-
ностроение», 1975 184 с
Проектирование автомобильных дорог (примеры). Под ред. проф. В Ф Баб-
коса М., «Транспорт», 1966 398 с
Фалькевич Б. С. Теория автомобиля. М.» Машгиз, 1963. 239 с.
Хавкин К. А., Дашевский Л. Н. Проектирование продольно-
го профиля автомобильных дорог. М «Транспорт», 1966 239 с.
Чудаков Е. А. Теория автомобиля Избранные] труды Ч. Г М., изд-
ве АН СССР 1961. 464 с
* Приведенные в учебнике перечни дополнительной литературы не являются
исчерпывающими и охватывают только основные источники, рекомендуемые
студентам для более глубокого изучения отдельных разделов курса.
Глава IV
Проектирование кривых в плане
§ IV.1. ОСОБЕННОСТИ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЯ
ПО КРИВЫМ
На автомобиль, движущийся по криволинейному участку дороги,
в точке кривой, радиус кривизны которой равен /?, действует центро-
бежная сила:
ту2
~R~'
(IV.1)
где т — масса автомобиля! о — его скорость.
Центробежная .сила, перпендикулярная к направлению движения,
оказывает на автомобиль, на водителя и на пассажиров опрокиды-
вающее и сдвигающее воздействие. Она осложняет также условия уп-
равления автомобилем.
На кривых малых радиусов центробежная сила вызывает деформа-
цию шин в поперечном направлении. При этом увеличивается рас-
ход топлива и повышается износ шип. В ночное время проезд
криволинейных участков осложняется тем, что свет фар освещает доро-
гу перед автомобилем на меньшее расстояние, чем на прямых участках.
Все указанные отрицательные факторы проявляются тем сильнее,
чем меньше радиус кривой в плане. Поэтому безопасность, удобство
и экономичность движения автомобилей с расчетной скоростью возмож-
ны только при назначении достаточно больших радиусов кривых.
В общем виде выражение для определения радиуса круговых кри-
вых в плане может быть получено из следующих соображений.
При движении по кривой на автомобиль действуют две силы, прило-
цс. IV. 1): центробежная сила С, на-
правленная во внешнюю сторону
закругления (см уравнение (IV.1)):
G - вес автомобиля.
Проектируя обе силы на на-
правление поперечного уклона
проезжей части дороги, получаем:
xz tTIV	, /л j п\
Y — —— cos a±mg/, (1V.2)
где Y — суммарная сила, стремя-
щаяся сдвинуть автомобиль с дороги,
называемая поперечной силой
женные к его центру тяжести
Рис. IV.I. Силы, действующие на ав« ® зависимости от направления
томобиль при движении ио кривой „ поперечного уклона дороги состав-
61
ляющая веся автомобиля, равная mgl, может иметь знак плюс или ми-
нус.
Поскольку угол а мал (cos а т 1), его влиянием можно пренебречь.
Тогда
то8 ,	.
Отсюда находим, что
(IV.3)
(IV.4)
Это уравнение показывает, что требуемая величина радиуса закруг-
ления зависит не от абсолютной величины поперечной силы Y, а о г
ее отношения к весу автомобиля:
У
р<= — .
mg
А. В. Макаров предложил назвать это отношение коэффициентом
поперечной силы.
Вводя обозначение р в уравнение для определения радиуса круго-
вых кривых, получаем
г,2
R = —-—
g (н ±')
(IV 5)
В формулах (IV О—(IV 5) скорость автомобиля выражена в м/с.
Для практического использования этого выражения необходимо
нормировать допустимую величину коэффициента поперечной силы р.
Детальный анализ устойчивости и управляемости автомобилей при
движении по криволинейной траектории дается в курсе «Теория авто-
мобиля».
§ IV. 2. КОЭФФИЦИЕНТ ПОПЕРЕЧНОЙ СИЛЫ
Действующая на автомобиль при проезде по кривой малого радиу-
са поперечная сила оказывает на него ряд воздействий — стремится
сместить его с дороги или опрокинуть, затрудняет управление, снижает
комфортабельность поездки, а также, создавая дополнительное сопро-
тивление движению, увеличивает расход топлива. С учетом этих воз-
действий и определяют предельные допустимые значения коэффициен-
та поперечной силы.
Устойчивость против заноса является важнейшим условием без-
опасного движения автомобиля по кривой. Смещению автомобиля вбок
под действием центробежной силы препятствует сцепление шин с по-
крытием. Приложенные к ведущему йблесу автомобиля поперечная
сила Y и тяговое или тормозное усилие Р создают в плоскости контак-
та шины с покрытием суммарное сдвигающее усилие Q, направленное
3 Вок. 72Б	65
под углом к траектории движения (рис. IV.2). Для устойчивое!и ав-
томобиля необходимо, чтобы было соблюдено условие:
где GK — нагрузка от ведущего или заторможенного колеса на покрытие;
<р — коэффициент сцепления шины с покрытием
При этом делается весьма близкое к действительности допущение,
что величина суммарного сопротивления шины сдвигу GK<p практичес-
ки не зависит от угла, составляемого направлением сдвига к плоскости
качения колеса.
Под воздействием центробежной силы нагрузка между колесами
перераспределяется. При большой величине поперечной силы гиговое
усилие на менее нагруженном внутреннем колесе может превысить
силу сцепления и вызвать буксование колеса. Коэффициент сцепления
при этом снижается еще более, и может возникнуть занос автомобиля.
При анализе условий устойчивости автомобиля против сдвига по
покрытию принимают, что используемые для передачи тягового пли тор-
мозного усилия и обеспечения устойчивости против заноса величины
коэффициентов сцепления в продольном и поперечном <ра направле-
ниях связаны между собой зависимостью:
Фа	ф|.	(IV .6)
Для устойчивости автомобиля на кривой против заноса необходи-
мо, чтобы соблюдалось условие ф/?к > Y, Отсюда вытекает требова-
у
ние, чтобы ф2 > тг = Р, т. е. коэффициент
поперечной силы у не дол-
Рис. IV.2. Соотношение
между поперечными и
продольными усилиями,
действующими на колесо
автомобиля
жен превышать коэффициент поперечного
сцепления ф2. Чем большая часть общего ко-
эффициента сцепления <р используется для
преодоления продольного уклона или для
торможения автомобиля, тем меньшая часть
его поперечной составляющей остается для
сопротивления сдвигу автомобиля на кривой.
Поэтому при нормировании требований
к радиусам кривых в плане приходится зада-
ваться соотношениями между коэффициента-
ми ф! и <р2. Чем большее значение фх прини-
мается за расчетное, тем при меньшем значе-
нии |i возникает опасность заноса автомо-
биля.
В СССР по предложению д-ра техн, наук
А. В. Макарова исходят при расчетах из ве-
личины фъ равной 0,7 ф или 0,8ф. В этом слу-
чае соответственно коэффициент поперечного
сцепления ф2 составляет 0,7ф или 0,6ф.
Устойчивость автомобиля против опро-
кидывания обеспечивается превышением зна-
чения удерживающего момента над опроки-
дывающим (см. рис. IV. 1). Составляя уравне-
66
ние моментов сил, действующих на автомобиль, относительно оси, про-
ходящей через центры площадей контактов внешних колес, получаем:
Yh =mg -------
откуда
Р = — =5T<fc-2A)-	(IV.7)
mg 2h	'
В этом выражении учитывается, что из-за деформации рессор и элас-
тичности шин центр тяжести автомобиля смещается в поперечном на-
правлении на некоторую величину Д.
Для определения коэффициента поперечной силы необходимо ис-
ходить из размеров автомобиля, вернее из отношения ширины его ко-
леи b к высоте h центра тяжести.
На основе опытов величину бокового смещения Д можно принять
равной примерно 0,2b. Отношение^- для современных легковых авто-
мобилей колеблется от 1,8 до 2,5, для грузовых — от 2 до 3 и для авто-
бусов— от 1,7 до 2,2. Принимая для расчета минимальное значение
b — 1,7ft, получаем, что для устойчивости автомобиля против опроки-
дывания необходимо, чтобы коэффициент поперечной силы не превы-
шал 0,6.
В нормальных условиях эксплуатации автомобилей и при обычных
скоростях движения коэффициент поперечной силы не достигает этого
значения. Случаи опрокидывания обычно бывают связаны в наездом
колеса автомобиля на препятствие при заносе.
Удобство поездок для пассажиров при движении автомобиля по
кривой также определяется значением коэффициента поперечной си-
лы.
При въезде на кривую водитель и пассажир ощущают действующую
на них центробежную силу, наклоняющую их вбок. Поэтому важно,
чтобы величина центробежной силы не превышала значения, при кото-
ром проезд по кривой становится неприятным.
Данные опытов, проведенных в СССР (канд. техн, наук Л. П. Ви-
дугирис и др.) и за рубежом, показывают, что при коэффициенте по-
перечной силы р = 0,1 пассажир, не глядящий на дорогу, не может
различить, движется ли автомобиль по кривой или на прямом участке
дороги. При у = 0,15 движение по кривой ощущается слабо, а при
р = 0,2, ясно ощущая движение, пассажир уже испытывает легкое
неудобство. При р = 0,3 въезд с прямого участка на кривую ощущает-
ся как толчок, наклоняющий пассажира вбок. Потому считают, что для
обеспечения удобства проезда по дороге для пассажиров величина
коэффициента поперечной силы у на кривых не должна превышать
0,15, а в сложных условиях 0,2.
Экономичность автомобильных перевозок на криволинейных участ-
ках дорог так же зависит от коэффициента поперечной силы.
Действующая на автомобиль поперечная сила вызывает боковую
Деформацию шин, в результате которой форма площадки контакта ши-
ны с покрытием изменяется, а ее продольная ось образует некоторый
В*	67
угол по отношению к направлению движения (явление бокового уво-
да) Колесо, оставаясь в той же вертикальной плоскости, начинает
смещаться по этому направлению (рис. IV.3).
Водитель должен компенсировать боковой увод соответствующим
поворотом передних колес под углом к движению.
Экспериментальные исследования показали, что при углах боково-
го увода, меньших 3—4° для шин легковых автомобилей и 4—5° для
шин грузовых автомобилей, их величина прямо пропорциональна бо-
ковой силе, приложенной перпендикулярно к плоскости качения коле-
са;
б = ~ ,	(IV.8)
^ув
где F — боковая сила, кгс; /гув — коэффициент сопротивления уводу,
зависящий от упругости пневматической шины в поперечном направлении,
кгс/град; для различных типов шин современных легковых автомобилей значе-
ния feyB составляют от 40 до 70 кгс/град («Москвич»—35, «Волга»—46, ЗИЛ-110 —
60 кгс/град.), для грузовых автомобилей от 100 до 200 кгс/град (ЗИЛ-150 — 135
для шин передних колес и 160 кгс/град— для шин задних колес)
Предложена эмпирическая формула, дающая зависимость feyB от
размеров стандартных шин отечественного производства:
feyB=5fe(p+2W+l),	(IV.9)
где Ъ — ширина профиля, дюймы; D — диаметр обода дюймы; р — дав-
ление воздуха в шине, кгс/см2.
С увеличением угла бокового увода возрастает затрата мощности
двигателя на качение колеса и резко повышается износ шин (pnc.IV.4).
Опытные данные показывают,, что если даже поперечная сила ограни-
чена величиной, при которой угол увода не превышает 1°, износ шин
увеличивается в 5 раз. При этом из-за возрастания сопротивления дви-
жению дополнительные затраты мощности двигателя достигают 15%.
Этим условиям для современных легковых автомобилей соответст-
вует коэффициент поперечной силы, примерно равный:
G G.
Таким образом, чтобы криволинейные участки дорог не являлись
причиной существенного повышения себестоимости автомобильных
Рис. IV.3. Боковой увод колеса:
а — движение при отсутствии боковой силы; б — движение при наличии боковой силы; в —•
форма площадей контакта шипы с покрытием при отсутствии и наличии боковой силы,
С — угол бокового увода
68
Рис. IV.4. Характеристики движения автомобиля по кривой при качении колеса
с боковым уводом:
а — затраты мощностей; б — износ шив
перевозок, необходимо проектировать кривые с радиусами, обеспе-
чивающими при движении автомобилей с расчетной скоростью значе-
ния коэффициента поперечной силы не более 0,1.
§ IV. 3. НАЗНАЧЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАДИУСОВ В ПЛАНЕ
Для обеспечения безопасности, удобства и экономичности движе-
ния с расчетными скоростями следует назначать величины радиусов
кривых в плане на автомобильных дорогах исходя из наименьшего зна-
чения коэффициента поперечной силы р.
В трудных условиях рельефа или в густонаселенной местности,
когда увеличение радиуса ведет к резкому возрастанию объема земля-
ных работ или к необходимости сноса ценных строений, приходится
допускать меньшие значения радиусов, обязательно обеспечивающие
устойчивость автомобиля против заноса при движении с расчетной
скоростью при благоприятном состоянии дороги, но вызывающие сни-
жение удобства и экономичности пользования дорогой на участке кри-
вой. Во всех случаях предельная допустимая величина действующей
на автомобиль при проезде по кривой поперечной силы не должна пре-
вышать силы сцепления его колес с. покрытием. В противном случае
произойдет занос и автомобиль будет сброшен с покрытия.
Поскольку для обеспечения безопасности движения необходимо,
чтобы при проезде автомобиля по кривой имелся определенный запас
устойчивости, для погашения поперечной силы можно использовать
только часть полной величины поперечного сцепления шины с покры-
тием. Поэтому расчетная величина коэффициента поперечной силы,
69
Таблица IV.l
Требования	Предельные допустимые значения ц		
	сухом <р = 0,6	на покрытии мокром <р = 0,4	покрытом льдцм ф=0,2
Устойчивость против опрокидывания	0,60	0,60	0,60
»	» заноса	••• 0,36	0,24	0,12
Обеспечение удобства поездки для пассажира	0,15	0,15	0,15
Экономичность эксплуатации автомо биля	0,10	0,10	0,10
назначаемая исходя из комплексного учета требований устойчи-
вости автомобиля, удобства управления, комфортабельности поездок
и экономичности перевозок, всегда составляет лишь некоторую часть
коэффициента поперечного сцепления.
В табл. IV. 1 сопоставлены допустимые максимальные значения ко-
эффициента поперечной силы для различных требовании устойчи-
вости и использования автомобиля.
Расчетным случаем при разработке норм на проектирование дорог
в СССР является движение по увлажненному незагрязненному покры-
тию. Обеспечить движение с высокими скоростями цри гололеде пли
по грязной поверхности покрытия невозможно, так как при малейшей
неточности в регулировке тормозов и в результате влияния поперечно-
го уклона дороги занос может возникнуть даже при торможении на
прямом участке.
При относительно благоприятных условиях местности для расче-
тов наименьшей величины радиуса целесообразно ориентироваться на
значения ц = 0,05 — 0,1, принимая его тем меньшим, чем выше рас-
четные скорости движения. В СНиП П-Д.5-72 при определении ми-
нимальных радиусов было принято р = 0,12 для расчетной скорости
150 км/ч и р = 0,18 для скорости 20 км/ч.
Отечественные нормы на проектирование автомобильных дорог ус-
танавливают следующие значения допустимых в трудных условиях
радиусов кривых в плане в зависимости от скорости движения по доро-
ге:
Расчетная скорость дви-
жения, км/ч ....	150	120	100	80	60	50	40	30
Категории дорог ...	I	II	III	IV	V	—	—	—
Наименьшие радиусы на
трудных участках (р =
= 0,14—0,15) .... 1000	600	400	250	125	100 60	30
Если дорогу строят в открытой равнинной местности, увеличение
радиуса сокращает ее длину и уменьшает строительные и транспорт-
ные издержки. Потому в благоприятных для проложения трассы ус-
ловиях рекомендуется назначать возможно большие радиусы кривых,
не менее 3000 м, условия движения по которым практически не отли-
чаются от условий на прямых участках.
70
Рис. 1У.5.Освешенность дороги светом фар1
В — ширина земляного полотна
На кривых малых радиусов часто не бывает обеспечена безопасность
движения с расчетной скоростью в ночное время, поскольку участок
дороги, освещенный фарами, оказывается меньше расчетного расстоя-
ния видимости. Важность удовлетворения требований безопасности
в ночное время подчеркивается тем обстоятельством, что при интенсив-
ности движения ночью примерно в 10 раз меньшей, чем днем, полови-
на дорожно-транспортных происшествий елучается в темный период
суток.
Оптические устройства фар концентрируют лучи света в виде эл-
липтической фигуры, которая может быть охарактеризована углом
раствора пучка света фар а, стягивающим в пределах земляного полот-
на изолинию минимальной допу-
стимой освещенности поверхности
дороги, обычно принимаемую рав-
ной 2 лк (рис. IV.5).
Современные фары дальнего
света обеспечивают видимость при
отсутствии встречного движения
на расстоянии около 175, макси-
мум 250 м, что меньше расчетных
расстояний видимости. Однако при
проектировании дорог, рассчитан-
ных на использование в течение
Длительного времени, необходимо
ориентироваться на дальнейший
прогресс техники автомобилестрое-
Рис. IV.6. Схема к определению ра-
диуса кривой из условий освещенно-
сти дороги светом фар:
1 — зова, освещаемая фарами;- 2 — траек-
тория автомобиля
ния, предусматривая возможность
видимости на расчетное расстояние.
Величина радиуса R, при кото-
ром видимость дороги на кривой
71
будет соответствовать расчетному значению видимости S, может быть
найдена из следующих соображений (рис. IV.6). Центральный угол 0,
стягивающий дугу длиной S, равен (в градусах):
0=J8OS e	(JV.1O)
JiR
Поскольку 0 = 2а, то
Л — 28,65
а
или, округляя
.	(IV.11)
а
Угол раствора пучка света для современных фар а — примерно 2°.
Радиус кривых, при которых свет фар освещает проезжую часть иа рас-
стояние видимости (100—300 м), составляет от 1500 до 4500 м.
§ IV.4. ПЕРЕХОДНЫЕ КРИВЫЕ
В момент въезда автомобиля с прямого участка на кривую в плане
условия движения изменяются. Поскольку кривая малого радиуса обес-
печивает меньшую безопасную скорость движения .чем предшествующий
ей прямой участок, водители снижают скорость Наблюдения показа-
ли, что скорость снижается на всех кривых с радиусом менее 600 м.
На автомобиль начинает действовать центробежная сила. Теоретически
она прилагается мгновенно, практически же — в пределах корот-
кого участка, на котором водитель поворачивает рулевое колесо.
Чтобы изменения условий дви-
жения не происходило слишком
Рис. IV.7. Схема к выводу уравнения
переходной кривой:
а — нарастание центробежной силы С при
непосредственном сопряжении прямой и
крпвой; б — то же, прн введении переход-
ной кривой; в — изменение скорости и кри-
визны в пределах переходной кривой;
1 — круговая кривая; 2 — прямая; 3 — фак-
тическое изменение центробежной силы но
время поворота рулевого колеса; 4 — пере-
ходная кривая
быстро, что неприятно для пасса-
жиров, а в неблагоприятных по-
годных условиях может привести
к заносу автомобилей, между пря-
мым участком и кривой малого
радиуса вводят так называемую
переходную кривую, в пределах
которой кривизна оси 'дороги плав-
но изменяется от 0 на прямом
участке до в начальной точке
круговой кривой (рис. IV.7).
Для вывода уравнения переход-
ной кривой примем, что режим
движения автомобиля и изменение
действующих на него сил при
проезде переходной кривой удов-
летворяют следующим требова-
ниям, обеспечивающим удобство
и безопасность движения:
72
1. Скорость автомобиля при въезде на кривую снижается прямо
пропорционально продолжителоньсти проезда от опр до г>ир с постоян-
ным по величине допустимым отрицательным ускорением:
а _ Опр—-Окр
т ’
еле Т — продолжительность проезда переходной кривой, имеющей длину Б,'
2. Центробежное ускорение возрастает прямо пропорционально
продолжительности движения по переходной кривой, т. е.
-у-=Л,	(IV. 12)
где г — радиус в точке переходной кривой, через которую проезжает авто-
мобиль спустя t секунд после въезда на кривую
Пусть эта точка будет расположена на расстоянии I от начала пе-
реходной кривой.
Определим вначале значения параметров а и
Из условия равномерно замедленного движения продолжительность
проезда переходной кривой, имеющей длину L:
Т=—-— , откуда	.	(IV.13)
Опр + Ркр
Параметр J может быть определен подстановкой в уравнение (IV. 12)
данных для конца переходной кривой vT = онр, г — R и t — Т.
Это приводит к выражению
j = ^p±^?>.	(IV.14)
2RL
Для промежуточной точки переходной кривой, согласно уравне-
нию (IV.12)
= Л = 2(р..р-Сг), ;	(IV.15)
г	а
Подставляя в это выражение значения J и а из уравнений (IV.13) и
(IV. 14), получаем, что
__ vf (Опр Окр) R
Ркр(Рпр—Or)
Учитывая по аналогии с уравнением (IV.13), что vT —	— 2al
и вводя обозначения — = и; 75 = У', — ~ х, получаем после преобра-
vKp К г
зований искомое уравнение переходной кривой:
(п — 1) [п2 — X (п‘2— 1)]
у = -—'	А.	(IV. 1б)
II — У пг — х (п2—1)
73
Переходную кривую, описываемую этим уравнением, называют
тормозной кривой. Она хорошо соответствует фактическим траекто-
риям движения автомобилей прй въездах на кривые малых радиусов
с торможением и выездах с кривых с ускорением. Ее применение осо-
бенно целесообразно на примыканиях дорог, пересечениях дорог в
разных уровнях, на кривых малых радиусов горных дорог, на участ-
ках с недостаточной видимостью.
На автомобильных дорогах I—III категорий автомобили проезжают
кривые без снижения скорости. В этих случаях применяют переходные
кривые несколько иного очертания. Их уравнение можно получить,
приняв в уравнении (IV. 16) п = 1, т. е. onp = Ркр, что после раскрытия
неопределенности приводит к уравнению:
r = 2?L=-£. или C = rl.	(IV.17)
Выражение (IV. 17) представляет собой уравнение клотоиды (ра-
диоидальиой спирали, радиоиды, спирали Корню) — основной переход-
ной кривой, применяемой на современных автомобильных дорогах1.
Радиус кривизны клотоиды возрастает обратно пропорционально
ее длине. Если к переходной кривой не предъявляются <пециальные
требования обеспечения зрительной плавности трассы (см.§ XII.3), то
длину ее назначают исходя из условия, чтобы центробежная сила на-
растала во время проезда кривой достаточно замедленно, не вызывая
неприятных ощущений у пассажиров. Для этого скорость нарастания
центробежного ускорения J !см. уравнение (IV. 14)] должна быть
ниже значений, вызывающих неприятные ощущения пассажиров.
При разработке технических условий различных стран величину
J принимают в пределах от 0 3 до 1 м/с3. Нормы на проектирование
дорог СССР исходят из величины J = 0,8 м/с3, что близко соответст-
вует фактическим режимам движения на дорогах.
Время проезда переходной кривой, в течение которого величина
центробежного ускорения равномерно возрастает от нуля до , сосчав-
ляет t = 757 (где v — скорость автомобиля, м/с).
Отсюда необходимая длина переходной кривой (в м):
или, выражая скорость v в км/ч, получим L (в м):
47HJ
(IV. 18)
1 За рубежом используют уравнение клотоиды в виде Л2 = rL. Различие
величин и размерностей параметров А и С необходимо учитывать при пользо-
вании изданными за границей таблицами для разбивки переходных кривых,
74
По действующим в СССР нормам переходные кривые устраивают
на дорогах всех категорий на кривых с радиусами менее 2000 м:
Радиусы круговых кри-
вых, м............ 60 100 200 300 500 600—1000	1000-2000
Длина переходных кри-
вых, м............ 40 50 70 90 ПО 120	100
Приведенные длины переходных кривых следует рассматривать
как минимально допустимые. Нормативную длину переходных кри-
вых целесообразно увеличивать в 1,5—2 раза, поскольку это придает
трассе дороги зрительную плавность, способствующую проезду кривой
без снижения скорости.
При проектировании автомобильных дорог, предназначенных для
движения с высокими скоростями, переходные кривые превращаются
из вспомогательного элемента кривых малых радиусов в самостоятель-
ный элемент трассы дороги в плане и профиле, равноправный с пря-
мыми и кривыми (см. § II.1).
Кроме клотоиды, при проектировании автомобильных дорог для
разбивки переходных кривых иногда применяют уравнения других
кривых, в общем удовлетворяющие требованиям закономерного изме-
нения кривизны. Наибольшее распространение после клотоиды имеют:
кубическая парабола — кривая, у которой радиус кривизны об-
ратно пропорционален абсциссе (р =
лемниската Бернулли — кривая, у которой радиус обратно про-
порционален длине хорды а, стягивающей начало координат с рассмат-
риваемой точкой на кривой (р —
Различие в ординатах переходных кривых, рассчитанных по раз-
ным формулам, часто находится в пределах точности разбивки и мень-
ше, чем возможные отклонения автомобиля при движении от средней
траектории движения. Раньше уравнения переходной кривой выби-
рали преимущественно из соображений удобства составления таблиц
для разбивки. В настоящее время в связи с использованием для этой
цели электронных вычислительных машин, указанные соображения
потеряли свое значение. В СССР, как и в других странах, наибольшее
распространение получила разбивка переходных кривых по клотоиде
(рис. IV.8), исходные предпосылки о режиме движения автомобилей,
по которой наиболее логичны.
Уравнение клотоиды в прямоугольной системе координат имеет
вид:
х — I —-------1---— ;
40С2	3456С	,]у jg.
/а/?	/"	\	)
J 6С ЗЗбС-з 42240С-’
где С = RL; I — длина участка кривой, соответствующего координатам
х и у. Ряды для х и у быстро сходятся, и при составлении таблиц обычно поль-
зуются двумя первыми членами уравнений (IV. 19).
75
Рис. IV.8. Переходная кривая по клотоиде!
а—клотоида: б —сопряжение клотоидой прямолинейного участка трасса с круговой кривой
Переходные кривые по клотоиде имеют следующие особенности:
угол (в радианах), образуемый касательной к клотоиде в точке ее
сопряжения с круговой кривой, характеризуется длиной кривой L
и радиусом R:
L Р
т= — =-------;
2/? С
если между двумя клотоидами соблюдаются соотношения L, —
—кЬг, = kR^uyTСу = ky^Ciiraek — коэффициент пропорциональ-
ности), то они геометрически подобны. Это дает принципиальную
возможность, составив таблицы для разбивки переходной кривой!
при С — 1,-пользоваться ими при любых значениях С, умножая аб-
сциссы и ординаты соответствующих точек на У С.
Введение переходных кривых вызывает смещение основной кру-
говой кривой внутрь угла (рис. IV.9). Это обстоятельство должно учи-
тываться при назначении углов поворота и радиусов кривых, так как
величина биссектрисы увеличива-
Рис. IV.9. Смещение основной кривой
при введении переходных кривых:
L — переходная кривая
ется на величину сдвижки кри-
вой внутрь угла
Р=Уо~К О -cos fl), (IV 20)
где — ордината переходной кри-
вой в точке примыкания к круговой
- R- L
кривой; р -----— радиан,
27?
Часть основной круговой кри-'
вой при этом заменяется переход-
ной кривой. Согласно рис. IV.9,
разбивка переходной кривой воз-
можна лишь при условии 2fl < а.
Если это условие не соблюдается,
76
должна быть уменьшена длин:, переходной кривой или увеличен
радиус R.
Иногда считают, что введение переходных кривых становится из-
лишним, если величина сдвижки меньше 0,2 м.
§ 1 V.5. УШИРЕНИЕ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ НА КРИВЫХ
При повороте автомобиля каждое колесо его движется по само-
стоятельной траектории, в результате чего ширина занимаемой авто-
мобилем полосы проезжей части увеличивается (рис. IV. 10). Чтобы
условия движения по кривой были аналогичны условиям движения
на прямом участке, проезжую часть на кривых малых радиусов необ-
ходимо уширять. Исходя из допущения, что траектория движения ав-
томобиля в пределах кривой является окружностью, можно получить
приближенное выражение для необходимого уширения одной полосы
движения на кривой.
Из подобия треугольников АВС и BCD находим:
или AC(2R -ЛС)=Р.
Пренебреги в скобках величиной АС малой по сравнению с 2R по-
лучаем, что необходимая величина уширения одной полосы движения
Д = АС=-^-.	(IV.21)
Полученная формула уширения на кривой основывается на чисто
геометрических соображениях и не учитывает неизбежных отклонений
автомобиля при движении от средней траектории. Поэтому она приме-
нима только для малых скоростей движения. При больших скоростях
Гис. 1\'.Ю.Схема к определению ширины полосы движения на кривой
77
движения уширение рекомендуется принимать большим, учитывая
влияние скорости движения р (км/ч) по эмпирической формуле:
д = -£г + —(1V-22)
Более сложно определение уширения для движения по дороге авто-
поездов, у которых каждый прицеп движется по собственной траекто-
рии, причем ширина полосы, занимаемая автопоездом, возрастает с
числом прицепов. Схема поворота автопоездов зависит от их конструк-
ции. Она различна для поездов с седельным прицепом, одноосными и
двухосными прицепами. В прицепах наиболее совершенных типов
сцепные устройства обеспечивают следование прицепов точно по траек-
тории автомобиля. При обычных сцепных устройствах во время по-
ворота прицепы смещаются внутрь кривой, причем каждая ось авто-
поезда поворачивается вокруг собственного мгновенного центра враще-
ния.
Для определения габаритов полосы, занимаемой на проезжей час-
ти автопоездами во время поворота, предложены аналитические и гра-
фо-аналитические методы. При малых радиусах поворота ширина по-
лосы существенно увеличивается. Поэтому на горных и промышлен-
ных дорогах, предназначенных для вывозки длинномерных грузов
(бревна, трубы), в некоторых случаях размеры земляного полотна и
ширину покрытия иа кривых малых радиусов необходимо обосновы-
вать индивидуальными расчетами.
Строительные нормы и правила предусматривают уширение проез-
жей части дорог с двумя полосами движения на кривых с радиусами
менее 1000 м (табл. IV.2)
Проезжую часть уширяют с внутренней стороны кривой за счет обо-
чины. Ширину земляного полотна увеличивают лишь в тех случаях,
когда остающаяся часть обочин имеет ширину менее 1,5 м на дорогах
I—111 категории и 1 м — на дорогах 1V-V категорий.
В пределах кривой уширение имеет постоянную величину, а затем
постепенно уменьшается на протяжении переходных кривых.
На горных дорогах в виде исключения допускают на кривых малых
радиусов частичное размещение уширения на внешней обочине.
Таблица IV.2
Радиус кривой м	Продельная допустимая длина авто- поезда. м	Уширение, м |	Радиус кривой, м	Предельная допустимая длина авто- поезда, М	Уширение, м
1000	25	0—0,7	100—90	20	1,1—3,5
700—600	25	0,4—1,0	80	1S	1,2—3 5
400—450	25	0,5—1,7	50	15	1,5—3 5
200—250	25	0,8—2,8	30	11	2.2
Примечание. Первая цифра уширения относится к случаю движения автомобильных
поездов длиной (от переднего бампера до задней оси автомобиля) до П м, вторая—длиной
25 м.
78
§ IV.6. ВИРАЖИ
При проезде по кривым автомобили, движущиеся по внешней сторо-
не проезжей части, уклон которой направлен от центра кривой, обла-
дают меньшей устойчивостью, чем автомобили, следующие во встреч-
ном направлении, поскольку составляющая веса, параллельная укло-
ну проезжей части, складывается с соответствующей проекцией цент-
робежной силы. Кроме того, осложняется управление автомобилем
в связи с большей, чем для полосы встречного движения, величиной
бокового увода шин. Между тем, устройство кривых больших радиусов
не всегда возможно по местным условиям. Поэтому для повышения
устойчивости автомобиля и большей уверенности управления на кри-
вых устраивают односкатный поперечный профиль — вираж — с ук-
лоном проезжей части и обочин к центру кривой.
Долгое время виражи рассматривали только как дополнительный
элемент дороги на кривых малого радиуса, необходимый для безопас-
ности движения автомобилей. Однако опыт эксплуатации автомобиль-
ных магистралей показал, что виражи оказывают положительное пси-
хологическое воздействие на водителей, способствуя уверенному
проезду кривых с той же скоростью, как и на примыкающих прямых
участках. При отсутствии виражей скорость на кривых снижается.
Поэтому в настоящее время в СССР виражи устраивают на1 всех кривых
с радиусами, меньшими 3000 м на дорогах I категории и 2000 м — на
остальных.
Поперечный уклон виража, необходимый для обеспечения скорости
движения v (м/с), при заданной величине радиуса кривой может быть
определен путем преобразования выражения (IV.5).
'впр
и2
I1 = — — <₽2.
(IV.23)
где <р2 — расчетная величина коэф-
фициента поперечного сцепления колес
с дорогой; в данном случае за основной
из всех критериев, определяющих ве-
личину коэффициентов поперечной силы
(см. § IV.2), принимают устойчивость
автомобиля против заноса; v—скорость
автомобиля, м/с.
Расчетные величины попереч-
ного уклона на вираже для высо-
ких скоростей движения при ма-
лых радиусах кривых могут по-
лучаться значительными. Такие
виражи делают, например, на
автодромах, предназначенных для
автомобильных гонок.
На современных автомобильных
дорогах поперечные уклоны вира-
Рис. IV.1I. Схема виража на дороге
। с двускатной проезжей частью:
L — отгон виража н переходная кривая;
Кгв круговая кривая; В — ширина проез-
жей части
79
жей обычно не превышают 60°/оо. Лишь в районах с незначительной
продолжительностью снегового покрова и редкими случаями гололеда
допускается принимать поперечный уклон проезжей части на вираже
до 100°/оо. Однако такие крутые виражи неудобны для грузовых авто-
мобилей, движущихся со скоростью, меньшей расчетной.
При проектировании виражей на автомобильных магистралях, рас-
считанных на высокие скорости движения, исходят из заданного допу-
щения о пропорциональном распределении поперечной силы между
сопротивлением шины сдвигу вбок по покрытию и сопротивлением под-
нятию автомобиля вверх по виражу.
Рис. IV.12. Способы перехода от двускатного
а —при повороте поперечного профиля около оси проезжей части; б — при повороте
Z—5 — отметки характерных точек
80
Обычно считают, что вираж воспринимает 1/3—1/4 поперечной ви-
лы. Обозначим его долю в общем виде 1/п. Тогда
поперечного профиля к односкатному на виражах;
поперечного профиля, около uuyipvuueft бровки и середгшь/ проезжей части;
поперечною .профиля
81
Из последнего выражения
д, _ (я—1) . &
л № *
Подставляя найденное значение R в выражение (IV.23), получаем
после преобразований
«ВИР = -^.	(1V.24)
п— I
При	<р2 =0,18 и п = 4 (вир =0,06.
Действующие Строительные нормы и правила дают следующие зна
чения уклонов виражей на кривых разных радиусов:
Радиусы кривых в ила;.
не, м............. 2000 ,	.000	700	650	600 н менее
и более1
Поперечный уклон вира-
жа, %о .............. 20	30	40	50	60
В районах с частыми туманами и длительными периодами гололеда
уклоны виражей не должны превышать 4Оо/оо.
Переход от двускатного поперечного профиля проезжей части на
прямом участке к односкатному профилю на вираже осуществляют
плавно в пределах участка, называемого отгоном виража (рис. IV. 11).
При поперечном уклоне виража, равном уклону проезжей части на
прямом участке, для перехода к односкатному профилю постепенно
поворачивают внешнюю половину проезжей части вокруг оси дороги.
При более сложном и в то же время частом случае разбивки вира-
жа с уклоном, превышающим уклон проезжей части дороги, для пе-
рехода к односкатному профилю производят одновременный поворот
внутренней половины поперечного профиля около внутренней кромки
покрытия, а внешней — около оси проезжей части. При этом ось про-
езжей части смещается внутрь на половину величины уширения по-
крытия А (рис. IV. 12).
Поперечный уклон обочин на виражах принимают равным уклону
проезжей части дороги. Уклон обочин изменяют на протяжении 10 м
перед началом виража. Для безопасности движения необходимо, чтобы
внешняя обочина имела уклон в ту же сторону, что и проезжая часть.
В этом случае при случайном заезде колеса на обочину поперечная си-
ла не меняется. Однако при неукрепленных обочинах на про-
езжую часть во время дождей стекает грязь, уменьшающая коэф-
фициент поперечного сцепления. Поэтому неукрепленным обочинам
часто вынужденно придают обратный уклон от центра кривой.
Длйна отгона виража не должна быть слишком короткой, так как
в этом случае при движении автомобиля с большей скоростью по меня-
ющемуся поперечному профилю дороги возникает неприятное для пас-
сажира боковое раскачивание автомобиля. Минимальную необходи-
мую длину отгона виража определяют исходя из дополнительного укло-
на, возникающего у внешней кромки проезжей части в результате ее
82
Рис. IV.13. Схема к определению дли-
ны обгона виража
поднятия при устройстве вира-
жей.	,
Если продольный уклон оси
дороги 1пр, то общий уклон кром-
ки проезжей части на участке от-
гона вйража
«01Г = «ИР + Y =	+ f«on> <IV-25)
где В — ширина проезжей части;
L — длина отгона виража; 1П — попе-
речный уклон покрытия.
Минимальная длина отгона виража составляет, согласно рис. IV. 13:
£от, = —вир •	(IV.26)
Поскольку при расположении кривой на участке с большим про-
дольным уклоном величина продольного уклона внешней кромки мо-
жет превысить допускаемый уклон для данной дороги, необходимо,
ч гобы общий уклон по кромке проезжей части на участках отгона ви-
ража не превышал допускаемого на дороге в исключительных случаях.
Дополнительный продольный уклон на отгоне виража для дорог I и
II категории не должен превышать 5°/00, а для прочих дорог— 1О°/оо
в равнинной н пересеченной местности и 20°/оо — в горной.
§ IV.7. ТРЕБОВАНИЯ К ВИДИМОСТИ НА ДОРОГАХ
На прямом горизонтальном участке водитель видит перед собой до-
рогу на большом расстоянии. На кривых в плане и у переломов про-
дольного профиля видимый участок дороги значительно сокращается.
В таких местах при проектировании должна быть искусственно обес-
печена расчетная видимость — расстояние перед автомобилем, на ко-
тором водитель должен видеть перед собой дорогу, чтобы заметив пре-
пятствие, осознать его опасность и успеть его объехать или затормозить
и остановиться.
В теории проектирования дорог предложено много схем видимости,
рассматривающих условия движения автомобилей, а также распо-
ложение автомобилей и препятствий на 'дороге. Все эти схемы могут
быть разделены на две принципиально различные группы:
схемы, предусматривающие остановку автомобиля перед препят-
ствием или встречным автомобилем;
схемы, исходящие из объезда автомобилем препятствия или
обгона попутного автомобиля с заездом на смежную полосу движения'.
В первом случае используют формулу для определения расстояния
(в метрах), на котором водитель может остановить автомобиль:
5 = Л +	+ а».	<1V-27)
3,6	2а4 (q>± i-j-f)
где и — скорость, км/ч.
83
Рис. IV.14. Схема определения расстояния видимости из условия обгона
В зависимости от исходных предпосылок может рассматриваться
остановка автомобиля перед препятствием или встречное движение
двух автомобилей по одной полосе. В последнем случае расстояние
видимости складывается из суммы тормозных путей двух автомоби-
лей и зазора безопасности между ними.
Многочисленные схемы для расчета видимости из условия обгона
основаны на определении пути, необходимого для обгона автомобиля,
едущего с меньшей скоростью, более быстрым и .неизбежно содержат
ряд допущении о режимах и траекториях движения автомобилей.
Исследования, проведенные канд. техн, наук Ю. М. Ситниковым, по-
казали, что наблюдаемые на практике режимы движения при обгоне
зависят от многих факторов и не могут быть охвачены какой-либо
одной схемой1. Поэтому при определении расчетного расстояния види-
мости из условия обгона целесообразно исходить из схем, достаточно
простых и обеспечивающих запас надежности, например схемы, пред-
ложенной проф. М. С. Замахаевым (рис. IV. 14), которая предусмат-
ривает следующий процесс движет я.
По этой схеме началом обгона считается момент, когда обгоняющий
автомобиль 1 приблизится к обгоняемому автомобилю 2 на расстоя-
ние, равное разности их тормозных путей (St — S2) и пути, который
автомобиль проходит с момента принятия водителем решения об обго-
не. По аналогии с процессом торможения это время можно принять
равным 1 с. За этот период автомобиль проходит расстояние 1Х. Поэто-
му заезд на полосу встречного движения начинается на расстоянии от
обгоняемого автомобиля:
/s=4+(Si-S2) -4+
где t>8 — скорость переднего автомобиля, м/с; щ — скорость заднего авто-
мобиля, м/с; <р — коэффициент продольного сцепления; Кд —.коэффициент
експлуатационного состояния тормозов, принимаемый для обоих автомобилей
одинаковым.
1 Дорожные условия и режимы движения автомобилей. Под ред. В Ф. Баб-
кова М., «Транспорт», 1967. 224 с.
84
При разности скоростей автомобилей fa — о2) задний автомобиль
нагонит передний и поравняется с ним, пройдя путь
j __ ~Ь gli ______ (G 4~ Т>) *’i	। fa 4~в2)
01 —р.	01—Ч	2 о (ф)
где Ц — длина автомобиля.
После того как задний автомобиль поравняется о обгоняемым, он
должен вернуться на свою полосу движения. По соображениям без-
опасности место входа на свою полосу должно быть расположено пз-
ред местом, где будет находиться обгоняемый автомобиль, на расстоя-
нии, равном длине его тормозного пути S2, увеличенном на некоторое
расстояние безопасности /0 = 5 4- Юм и на длину автомобиля /4:
Отсюда путь, проходимый поравнявшимся автомобилем 1 до воз-
вращения на свою полосу движения.
£г =	+<«) ”i. = (Ка + / + Л
И1— Vs \	2g<J;	/ к,— в2
Предельный случай возможности осуществления обгона с выходом
на полосу встречного движения соответствует возвращению обгоняю-
щего автомобиля на свою полосу к моменту встречи со встречным ав-
томобилем <3, идущим со скоростью og, который за период обгона про-
ходит путь
Гз=	(IV.28)
Отсюда расстояние видимости из условия обгона
S=L1 + L2+rs=(/0 + /1 + 2/1 + 4^-)-!i±S .	(IV.29)
\	2£ф / сд— v2
Наибольшее расстояние видимости получается при расчете на
встречный легковой автомобиль (os = oj, несколько меньшее — при
расчете на встречный грузовой автомобиль (va = v2).
Расстояния видимости, обеспечиваемые на дорогах СССР, согласно
требованиям СНиП И-Д.5-72, в зависимости от расчетной скорости
движения указаны в табл. IV.3.
Технические условия большинству стран также предусматривают
обязательные расстояния видимости 200—300 м. Однако за рубежом
Таблица IV.3
Видямне предмета	Минимальные расстояния виднмовти, м, при pa счетных скоростях км/ч							
	1В0	120	100	80	60	50	40	30
Поверхность пороги	250	175	МО	100	75	60	50	40
Встречный автомобиль	—	350	280	200	150	120	100	80
83
Рис. IV.15. Схема определения рас-
стояния боковой видимости:
В — ширина проезжей части
при проектировании дорог маги-
стрального типа с высокими ско-
ростями движения стремятся обес-
печить видимость не менее 750 м,
так как это увеличивает уверен-
ность водителей при управлении
и повышает безопасность движения.
Для дорог в густо застроенной
местности, особенно в городских ус-
ловиях, а также на пересечениях с
автомобильными и железными’доро-
гами в одном уровне обеспечение безопасности движения требует до-
статочной боковой видимости придорожной полосы. Водитель авто-
мобиля должен иметь возможность заблаговременно увидеть на улице
ребенка, выбежавшего со двора или с тротуара, а на пересечениях в
одном уровне — приближающийся автомобиль или поезд.
Минимальное необходимое расстояние боковой видимости
(рис. IV. 15)
s60K = ^-s,	(IV.30)
где va — расчетная скорость автомобиля; vn — скорость движения пе-
шехода или транспортного средства по пересекающей дороге;|для бегущего че-
ловека может быть принята 10 км/ч; S — расчетное расстояние^ видимости
из условия остановки перед препятствием [уравнение (IV 27)].
§ IV 8. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВИДИМОСТИ НА КРИВЫХ В ПЛАНЕ
Видимость на кривых в плане проверяют для автомобиля, следую-
щего по крайней внутренней полосе движения. Принимается, что глаз
водителя расположен в 1,5 м от внутренней кромки покрытия и на вы-
соте 1,2 м. Это соответствует положению водителя легкового автомо-
биля. Поскольку под видимостью подразумевается длина пути, кото-
рый автомобиль проходит по дороге, расстояние видимости при про-
верке измеряют по траектории движения автомобиля.
Наиболее исчерпывающий математический анализ видимости в
плане проведен инж. В. И. Ксенодоховым, который исследовал урав-
нение кривой, огибающей систему лучей взгляда водителя при движе-
нии автомобиля по круговой кривой с переходными кривыми и уши-
рениями *.
На практике для построения границ срезки препятствий в зо-
не видимости чаще всего применяют графический метод. На плане за-
кругления, вычерченном в крупном масштабе (рис. IV. 16), на траек-
тории движения автомобиля намечают ряд точек, от которых откла-
дывают расстояния видимости. Затем концы этих отрезков соединяют
прямыми линиями, огибающая которых определяет границу видимости.
1 Расчет срезок для обеспечения видимости иа автомобильных дорогая.
Информационное письмо ДОРНИИ № 50/51, М., Дориздат, 1953.
86
Намечая уровень срезки в выемках, необходимо учитывать зараста-
ние их в дальнейшем травой и выпадение снега. Поэтому низ срезки
нужно располагать не менее чем на 0,3—0,5 м ниже уровня глаза во-
дителя. Наиболее целесообразно доводить срезку в выемках до уровня
поверхности дороги.
Для проверки обеспеченности видимости дороги в плане и упро-
щенного построения границ зоны видимости можно ограничивать-
ся установлением величины срезки в середине кривой по биссектрисе.
Рассмотрим наиболее общий случай, когда длина кривой К меньше,
чем необходимое расстояние видимости S.
Согласно рис. IV. 17 необходимая величина срезки
Рис. IV.16. Схема обеспечения видимости на кривых в планез
о — графическое построение границ срезки видимости; б — граница вырубки леса; в — гра-
ница срезки в выемке; В — ширина проезжей части; П — полоса движения автомобиля;
J — расчистка для обеспечения видимости в лесу; 2 — граница зоны видимости; 3 — срезкг»
в выемке; 4 — минимальный необходимый уровень срезки; 5 —наиболее целесообразный
уровень срезки; 6 — положение глаза водителя
8?
В этом выражении DE = Ri — ОЕ, где — радиус траектории
автомобиля. Но ОЕ — RL cos где а — центральный угол кривой.
Отсюда:
ОЁ=^(1 -cos-^j;
ЕН — AF - FM sin —.
2
Но	FM ~ ~(S—K)=—(s
2	'	2 К 180 /
Отсюда	ЕН = AF = — (s--^2-^sjn — .
2 ( ISO /	2
Общая величина срезки
б =^/1 - cos—) +	sin(IV.31)
к	2 )	2 (	180/2	'	'
В частном случае, когда К > S, выражение (IV,31) упрощается и
принимает вид:
б = /?т(1 — cos-^-),	(IV.32)
где at — угол, стягивающий дугу окружности, равную расстоянию види-
мости, град., и составляющий
В обоих случаях в пределах кривой величину срезки можно при-
нять постоянной и провести границу срезки по концентрической ок-
ружности. Срезка должна начинаться на прямой или на переходной
кривой на расстоянии видимости S от начала и конца кривой.
/Г
Рис. IV.17. Схема к определению срезки видимости!
Г ~~ приближенная границе срезки видимости
88
Если видимость ограничивается пролетными строениями мостов
с ездой понизу или опорами путепроводов, для ее обеспечения чаще
всего оказывается необходимым перетрассировать дорогу, устранив
кривую или существенно увеличив ее радиус.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Дорожные условия и режимы движения автомобилей Под ред В Ф. Баб-
кова М., «Транспорт», 1967. 224 с.
Закин М. X. Прикладная теория движения автопоезда. М., «Транс-
порт», 1967. 256 с.
Замахаев М. С. Переходные кривые на автомобильных дорогах. М.,
«Транспорт», 1965. 114 с.
Замахаев М. С., Афанасьев М. Б. Разбивка клотоидных кривых.
М., «Высшая школа», 1966. 76 с.
Руководство по разбивке переходных кривых и виражей иа закруглениях
автомобильных дорог. М , Автотрансиздат, 1963, 64 о.
Глава V
Требования к элементам дороги в продольном
и поперечном профилях
§ V.1, НОРМИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ПРОДОЛЬНЫХ
УКЛОНОВ НА ДОРОГАХ
Изложенные в § И 1.4 методы расчета уклонов, преодолеваемых
автомобилями, позволяют рассчитать величину предельного подъема
применительно к конкретному типу автомобиля и заданным условиям
нагрузки.
Однако при разработке технических условий на проектирование
дорог и нормировании предельных величин продольных уклонов необ-
ходимо учитывать ряд технико-экономических соображений.
Поток движения по дорогам состоит из автомобилей разных ти-
пов, загруженных в разной степени и имеющих различное тех-
ническое состояние. Состав транспортных потоков может меняться
в процессе службы дороги. Поэтому возможность нормирования тре-
бований 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
89
автомобильного транспорта — скорость движения, расход топлива
и использование грузоподъемности автомобилей.
Если, например, в пересеченной местности допустить крутые подъе-
мы на дороге и тем, существенно, уменьшив объемы земляных работ,
снизить стоимость строительства', то движение автомобилей будет
.происходить в малыми скоростями. Чтобы обеспечить движение с вы-
сокими скоростями, потребовалось бы строить дорогостоящую дорогу
с малыми продольными уклонами. Поэтому при нормировании вели-
чины продольного уклона исходят не из расчетных скоростей, кото-
рые даже на подъемах средней крутизны могут развить только
некоторые типы автомобилей, а из соображений минимума суммар-
ных затрат на строительство дороги и на эксплуатацию автомобиль-
ного транспорта на построенной дороге. При этом не следует забывать,
что допущенное для снижения стоимости строительства ухудшение
условий движения будет отражаться на эксплуатации автомобильного
транспорта в течение длительного срока и через некоторое время может
потребоваться реконструкция дороги. Таким образом, нормирование
величины продольного уклона — задача технико-экономическая.
В принципе подход к нормированию величин продольного уклона
сводится к следующему.
При преодолении какого-либо участка подъема с разными про-
дольными уклонами на стоимость строительства в основном влияют
объемы земляных работ. Стоимость строительства, отнесенная к одному
прошедшему автомобилю за срок, в течение которого должны оправ-
даться затраты на строительство (директивный срок окупаемости,
см. ч. II настоящего учебника), будет выражаться в зависимости от ве-
личины продольного уклона гиперболическими кривыми (рис. V.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 миниму-
му суммарных затрат. Оно тем меньше, чем выше расчетная интенсив-
ность движения.
В СНиП П-Д.5-72 установлены следующие максимальные продоль-
ные уклоны при разных расчетных скоростях:
Расчетная скорость, км/ч. . .	150	120	100	80	60	50	40	30
Продольный уклон %о ...	30	40	50	6 0	70	80	90	100
Одновременно рекомендуется, если это не связано с чрезмерным
удорожанием стоимости строительства, проектировать дороги всех
категорий с уклонами, не превышающими 30°/оо.
В особо трудных условиях местности разрешается увеличивать ве-
личину продольного уклона дорог не более чем на 15—20% против
приведенных выше норм при условии технико-экономического обосно-
вания народнохозяйственной эффективности этого решения. Однако
90
применение этого исключения на
коротких трудных участках дорог,
проходящих на большей части про-
тяжения в относительно благопри-
ятных условиях рельефа, приво-
дит к резкому ухудшению транс-
портно-эксплуатационных характе-
ристик дороги в целом и к обра-
зованию на ней неудобных и
опасных для движения участков.
Поэтому увеличение продольных
уклонов оправдывается лишь в
горной местности на участках с
особо крутыми склонами, где ско-
рости на всей дороге невелики.
Чем больше протяжение подъема,
гем сильнее проявляется влияние
продольного уклона на условия
движения автомобилей.
На основе опытных данных канд. техн, наук В. В. Сильянова мож-
но рекомендовать следующие предельные длины участков с разными
1лрцР=$1]0ЬаЫс!11п
Рис. V.I. Схема к обоснованию вели-
чины предельных продольных укло-
нов:
I — строительные расходы на один аатомо-
•биль за срок окупаемости; 2 — эксплуата-
ционные расходы на один автомобиль; 3 —
суммарные расходы
уклонами:
Уклон, %о............... 20	30 -10 50	60	70	80	90	100
Предельная длина
подъема, м, в местно-
стях:
горной................—	— 1500 1200	700	500	400	350	300
равнинной и холми-
стой ............. 2000	1200 600 400	300	250	200	150	150
Нормы максимальных продольных уклонов в СССР мало отличают-
ся от норм, принятых в других странах.
§ V.2. ВЕРТИКАЛЬНЫЕ КРИВЫЕ
Вертикальные кривые на автомобильных дорогах описывают по
квадратичной параболе с уравнением
(V»)
где я — радиус кривизны в начале координат, расположенном в вершине
кривой Знак «плюс» соответствует выпуклым кривым, знак «минус» — вогну-
тым.
В связи с малой величиной продольных уклонов на автомобильных
дорогах абсциссу х можно принять без сколько-нибудь ощутимых
погрешностей равной длине участк^кривой I. Уклон в некоторой точке
вертикальной кривой А на расстоянии 1А от ее вершины:
= A	(V.2)
dx R ~ R '
91
Эта приближенная зависимость позволяет получить ряд формул,
связывающих уклоны касательных к кривой с другими ее элемента-
ми (рис. V.2):
расстояние от вершины кривой до точки А с уклоном
Ia=RIa,	(V.3)
расстояние между точками кривой А и В, имеющими уклоны 1а и 1в‘
1=1а— Ib = R(Ia — 1вУ,	(V.4)
разница отметок точки С с уклоном io и вершины кривой
С 2R 2R 2
(V.5)
разница отметок точек, уклоны которых составляют 1А и 1с'
Нс = —-, Н& 
2R	2R *
1о—1д R
^Н = Нс-НА=~^-=^(Ц-П).	(V.6)
Z
Рис. V.2. Схема к определению эле-
ментов вертикальных кривых на авто-
мобильных дорогах
Рис. V 3. Схема к расчету радиуса
вертикальной выпуклой кривой из
расчета видимости
Величину радиуса выпуклых
круговых вставок определяют из
условия обеспечения расчетной ви-
димости поверхности дороги води-
телем автомобиля. Сравнительные
расчеты показали, что!удовлетворе-
ние этого требования обеспечивает
и требования безопасности и удоб-
ства движения, так как в этом слу-
чае отрицательное влияние на уп-
равляемость и устойчивость автомо-
биля центробежной силы, возника-
ющей при проезде кривой и умень-
шающей сцепной вес автомобиля,
весьма невелико.
Расчет исходит из простых
геометрических соотношений
(рис.У.З). Пусть — возвышение
глаза водителя над поверхностью
дороги, —возвышение препятст-
вия, видимость которого должна
быть обеспечена. Согласно чертежу,
расчетная величина видимости на
выпукпой кривой состоит из двух
отрезков: 1г и /2. Распространяя на
рассматриваемый случай закбно-
92
мерности, справедливые для круговых кривых, получаем из подо-
бия треугольников АВС и ACD-
= ~ или ~ВС -CD ~АС\	(V.7)
AC CD
Поскольку радиусы вертикальных кривых значительно превышают
величины ht и h2, можно, не допуская существенной ошибки, принять
CDtvZR—h^R-, AC = 1г.
Подставляя эти значения в уравнение (V.7), получаем:
4 =
Аналогично можно определить /2 — У2h2 R.
Следовательно, расчетное расстояние видимости
L = 1г +1г = (УУ + УУ) У У,
откуда	R = -	.
2(У,+У/1е)
Для случая встречи двух однотипных автомобилей, пренебрегая
разницей между уровнем глаз водителя и высотой автомобиля, полу-
чим
/2
(V.8)
Ofli
При расчете на видимость поверхности дороги величина h2 =s 0 и,
следовательно,
/з
•	(V.9)
Радиус вогнутых кривых определяют исходя из величины центро-
бежной силы, допустимой по условиям самочувствия пассажира и пе-
регрузки рессор.
При допускаемом центробежном ускорении b имеем
-^-=6, откуда R= -у-.	(V.10)
При разработке норм на проектирование вертикальных кривых
в СССР принимали b = 0,5 — 0,7 м/с2.
Вогнутые кривые малых радиусов неудобны для движения в ночное
время, так как свет фар освещает поверхность покрытия вблизи от ав-
томобиля на расстоянии, меньшем расчетной видимости. Поэтому
радиусы вогнутых вертикальных кривых, определенные из величи-
ны центробежной силы, должны быть также проверены на обеспечение
видимости при свете фар.
' 93
Рис. V.4 Видимость вогнутой кривой
при свете фар
Согласно рис. V.4, при угле
распространения пучка лучей фар в
вертикальной плоскости 2<х верхняя
граница освещенного участка про-
езжей части возвышается над на-
чалом координат на величину
H—h^ + S Чп а.
где — возвышение центра фары над поверхностью дороги; S — расчетное
расстояние видимости
По геометрическим закономерностям, связывающим хорду и радиус:
,AC'^2RCB или S2 = 2/? (/гф 4-S sin а).
Отсюда
_
2 (Аф + S sin а)
Строительные нормы и правила СССР рекомендуют, если это воз-
можно по местным условиям и не ведет к удорожанию строительства,
применять радиусы вертикальных выпуклых кривых не менее 70 000 м
(длина кривой более 300 м) и вогнутых кривых — 8000 м (длина кривой
не менее 100 м).
В зависимости от сложности условий рельефа в пределах одной
категории дороги допускается изменение радиусов в весьма широких
пределах. Так, например, для дорог II категории радиусы выпуклых
кривых принимают от 15 000 до 2 500 м.
§ V.3. ШИРИНА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ И ОБОЧИН
Как показывают наблюдения, даже при стремлении водителя ехать
точно по прямому направлению, автомобиль фактически движется по
некоторой синусоидальной траектории. Отклонения этой траектории
от прямой тем больше, чем выше скорость движения. Поэтому, чем вы-
ше скорость движения автомобиля, тем большая ширина полосы дви-
жения ему необходима на проезжей части. Проф. Я. В. Хомяк считает,
что расстояние, на которое водитель удаляет автомобиль от края смеж-
ной полосы движения зависит от скорости углового перемещения
встречного автомобиля в поле его зрения1 (рис. V.5).
Если водитель смотрит пря-
мо перед автомобилем, то дви-
жение встречного автомобиля
воспринимается им, пока этот
автомобиль находится в преде-
’Хомяк Я В Организация
и безопасность движения на автомо-
бильных дорогах (на укр. языке).
Киев, изд. КАДИ, 1977 г., 64 с.
Рис. V.5 Схема к определению зазора
между встречающимися автомоби-
лями
94
лах зоны видимости, ограниченной углом ясного зрения 20, равным
30° в горизонтальной плоскости. Угловая скорость перемещения
встречного автомобиля в поле зрения водителя о определяется ско-
ростью изменения угла а:
(V.12)
Относительная скорость двух автомобилей (в м/с)
I	л*	&
Vj + v2 = -— или at = ------,
di	Vi 4* V2
dfarcctg-y-) (u.+vj
откуда Ю =	.	(V. 13)
dl	?(l + tg’P)
По проф. В. С. Кравкову, предел угловой скорости перемещения
изображения по сетчатке о>тах, при которой движущиеся предметы
распознаются глазом, составляет 2п в секунду.
Отсюда
или другими словами расстояние между встречными автомобилями,
которое стремятся выдерживать водители, пропорционально относи-
тельной скорости этих автомобилей.
Необходимая ширина полосы движения складывается из ширины
кузова автомобиля и расстояний от кузова до края смежной полосы
движения и от колеса до кромки проезжей части. Эти расстояния за-
висят от индивидуальных особенностей водителей и меняются в из-
вестных пределах. Поэтому необходимые их значения могут быть ус-
тановлены только на основе большого числа наблюдений. Такие
наблюдения проводились в СССР неоднократно (М. С. Замахаев,
Д. П. Великанов, Н. Ф. Хорошилов и др.). В основу рекомендации
СНиП П-Д.5-72 положены результаты многолетних исследований
Н. Ф. Хорошилова, который предлагает определять ширину проез-
жей части дороги 6 двумя полосами движения (рис. V.6) по формуле
В = b 4- с + 2у 4- х,	(V.I5)
где Ь — ширина кузова автомобиля м; с—колея автомобиля (расстояние
между внешними гранями следа наиболее широко расставленных колес), ы,
х — зазор между кузовами встречных втомобилей; у — расстояние от внешней
грани следа колеса до края проезжей части
Расчетные значения величин х и у Н, Ф. Хорошилов предлагает
определять по эмпирическим формулам.'
х = 0,3 4- 0,1 j/oi4-1>2;
у =/0,1 4-0,0075b,
(V.’16)
где х и у в метрах, V — в км/ч.
95
(V.17)
При движении в одном направлении, по смежным полосам проез*
жей части, например при обгоне!
х = 0,3 + 0,075 ]/ о, +с2;
£/ = /0,1 +0,0075о.
Структура формул (V. 16) и (V.17) отличается от теоретической
зависимости (V.14). Это объясняется тем, что при выводе уравнения
(V.14) предполагалась свободная возможность смещения автомобиля
вправо. В фактических условиях движения этому препятствует боязнь
водителей съехать с покрытия, в результате чего они удаляются от
встречных автомобилей на меньшее расстояние.
Формулы предусматривают случай движения по проезжей части,
сопрягающейся в одном уровне с прочными ровными обочинами. При
наличии у кромки проезжей части возвышающегося'бордюра, как по-
казывает опыт, водители, боясь наезда на них, не используют край
покрытия на ширину, равную двум-трем высотам бордюра.
В настоящее время при расчетах ширины проезжей части дорог
I—III категорий исходят из меньших скоростей движения, чем при
обосновании требований к элементам плана и продольного профиля.
Это решение является вынужденным, поскольку дорожная одежда
является самой дорогостоящей частью дороги, а большие задачи до-
рожного строительства в СССР требуют максимально экономичного
использования средств, выделяемых на дорожное хозяйство.
Уширить проезжую часть всегда возможно в процессе последующей
эксплуатации, тогда как реконструкция дороги в плане и профиле час-
то бывает затруднительна или даже невозможна.
При обосновании необходимой ширины полосы движения следует
рассматривать два возможных случая встречи автомобилей: первый —
легковых автомобилей, имеющих небольшую ширину, но высокие ско-
рости, второй —грузовых автомобилей с широкими кузовами, но дви-
жущихся с меньшими скоростями.
Рис. V.6. Схема к определению ширины полосы движения
99
Назначение ширины проезжей части — задача технико-экономи-
ческая. На дорогах с малой интенсивностью движения для снижения
расходов па строительство принимают меньшую ширину полосы дви-
жения, сознательно предусматривая снижение скорости при немного-
численных встречах автомобилей. В сложных горных условиях иногда
допускают постройку дорог с проезжей частью на одну полосу движе-
ния с устройством специальных уширений, на которых один из авто-
мобилей ожидает проезда встречного. С каждого уширения должно
быть видно следующее.
Строительные нормы и правила предусматривают следующую ши-
рину одной полосы движения, в общем удовлетворяющую средним сов-
ременным условиям движения по дорогам:
На порогах I и II категорий........................................3,75	м
»	» Ш	»	................................3,5 »
»	> IV	»	................................3,0 &
На дорогах V категории и IV категории при интенсивности движе-
ния менее 200 авт./сут разрешается’устраивать проезжую часть ши-
риной 4,5 м, что предопределяет заезд автомобилей одним колесом на
обочину при встречах и обгонах.
Ширина полос движения на дорогах за рубежом и в СССР имеет
близкие значения.
В пересеченной местности, где автомобильные дороги состоят из
чередующихся подъемов и спусков, скорость автомобилей меняется на
протяжении подъемов и спусков. Многие водители автомобилей спе-
циально увеличивают скорость в нижней части спусков, чтобы накопив
кинетическую энергию легче преодолеть последующий подъем. Поэто-
му на участках высоких скоростей желательно устраивать более широ-
кую проезжую часть. Строительные нормы и правила предусматривают
увеличение ширины полосы движения в пределах средней части вогну-
тых вертикальных кривых при алгебраической разности сопрягаемых
уклонов 6О°/оо и более на 0,5 м для дорог II и III категорий и на 0,25 м
на дорогах III н IV категорий.
Подъемы круче 30—40°/оо автомобили большой грузоподъемности,
имеющие малый запас мощности, и автопоезда могут преодолевать
лишь с весьма низкими скоростями, часто не более 10—15 км/ч, вы-
нуждая весь транспортный поток следовать за ними с той же ско-
ростью. Попытки отдельных автомобилей совершись обгон с выездом
на полосу встречного движения часто приводят к дорожным проис-
шествиям.
Для отделения из основного потока автомобилей, обладающих низ-
кими динамическими качествами, на дорогах с интенсивным движением
(150—200 авт/ч в сторону подъема) проезжую часть уширяют, устраи-
вая дополнительные полосы в направлении, ведущем на подъем
(рис. V.7). Ширину дополнительных полос назначают не менее 3,5 м.
Чтобы перестроение автомобилей не создавало помех движению транс-
портного потока, дополнительные полосы должны начинаться не ме-
нее чем за 50 м до начала подъема и продолжаться не менее чем на
4 Зак. 725	97
Дополнительная /голоса
>100
Рнс. V.7. Схема планировки дополни-
тельной полосы на подъеме:
а — продольный профиль; б — план;
1 — дополнительная полоса: .2 — линия раз-
метки, которая разрешает обгон; 3 — линия
разметки, запрещающая обгон; 4 — участок
отгона дополнительной полосы
100 м за подъемом. Для эффектив-
ной работы дополнительную полосу
необходимо выделить из основной
проезжей части нанесенной на по-
крытии разметочной линией и
обозначить указательными зна-
ками.
Устройство обочин по обе сто-
роны проезжей части должно обес-
печивать прочность краев дорож-
ной полосы и возможность съезда
и стоянки автомобилей. При ре-
монтах покрытий на обочинах
складывают материал, а иногда
используют их для объезда. Мини-
мально допустимой является такая
ширина обочин, при которой габа-
риты остановившегося на ней автомобиля не вдаются в пределы
проезжей части. Для большинства типов автомобилей этому условию
удовлетворяет ширина 3,75 м, принятая для дорог I и II кате-
горий.
На дорогах высших категорий и в пределах населенных пунктов
обочины должны быть укреплены, так как заезд колеса на грязную
обочину во влажный период года с большой скоростью опасен из-за
возможности заноса, а дорога загрязняется грунтом, заносимым коле-
сами.
Около проезжей части на дорогах 1, II и III категорий с капиталь-
ными типами покрытий обочины укрепляют устройством краевых по-
лос шириной 0,75 м, а на дорогах III и IV категорий с усовершенст-
вованными покрытиями — на 0,5 м. При отличии цвета краевых полос
от цвета покрытия они четко обозначают край покрытия и способствуют
повышению дисциплины движения.
§ V.4. ПОЛОСА ОТВОДА
Полоса местности, выделяемая для расположения на ней дороги,
постройки вспомогательных сооружений и посадки придорожных зеле-
ных насаждений, называются полосой отвода. Она передается в рас-
поряжение дорожных организаций и изымается из ведения тех земле-
пользователей, за которыми была закреплена до постройки дороги.
В связи с высокой народнохозяйственной ценностью земель, пригод-
ных для сельскохозяйственного использования и лесного хозяй-
ства согласно Нормам отвода земель для автомобильных дорог
(СП 467-74)* ширину отводимой полосы земли ограничивают факти-
* Сборник норм отвода? земель для строительства линейных; сооружений.
М , Стройиздат, 1977 г. 96 с (Госстрой СССР).
98
ческими границами земляного полотна, увеличенными с каждой сто-
роны на 1 м.
При строительстве дорог на орошаемых или осушенных землях,
а также землях, занятых виноградниками и фруктовыми садами, паш-
нями, не разрешается устраивать боковые резервы и кавальеры. В
случаях, когда невозможно заложить в стороне от дороги грунтовые
карьеры для отсыпки насыпи, в порядке исключения отводят во вре-
менное пользование полосу для закладки неглубоких резервов с тем,
чтобы при строительстве дороги был сохранен плодородный гумус-
ный слой. После отсыпки насыпи резерв должен быть выровнен, по-
крыт растительным грунтом и приведен в состояние, пригодное для
использования в сельском хозяйстве (рис. V.8).
Дополнительные площади, необходимые для устройства нагорных
канав, спрямления русел под мостами, срезок для обеспечения види-
мости, посадки декоративных насаждений, сооружений водоотвода,
пересечений дорог, стоянок для автомобилей и площадок отдыха, зда-
ний обслуживания движения и других дорожных сооружений, отво-
дятся на основе детального обоснования потребности в них в проек-
тах.
При современных методах механизированного строительства до-
рог нельзя обеспечить выполнение работ, ограничиваясь шириной са-
мой дорожной полосы. Необходимы места для размещения удаленного
растительного, грунта, устройства временных дорог для перевозки ма-
териалов во время строительства, объездов во время перестройки до-
рог и т. д. Для этой цели в распоряжение строителей временно выде-
ляют дополнительные площади, которые по окончании работ должны
быть возвращены землепользователям в состоянии, пригодном для
сельскохозяйственных работ.
В табл. V.1 приведены осредненные площади отвода земель для
строительства автомобильных дорог на 1 км протяжения дороги при
поперечном уклоне местности менее 1:20; при уклонах от 1:20 до 1:10
п,пощади постоя того отвода для дорог всех категорий, кроме III, уве-
личивают на 0,1 га, а дорог III категории — на 0,2 га.
Рис. V.8 Схема приведения резервов в состояние, пригодное для сельскохозяй-
ственных работ:
а — профиль с кюветамн-резервами; б—мелкий резерв рядом с боковой канавой;
— размещение растительного грунта во время строительства дороги; 2 — расстояние, обес-
печивающее нормальную работу землеройных машин; 3— слой укладываемого обратно рас-
тительного грунта; 4 — слой растительного грунта, удаляемый перед возведением насыпи
4*	99
Таблица УД
Категория дороги	Число полос движения	Общая площадь полосы отвода, га, на землях			
		сельскохозя йственного назначения		не пригодных для сельского хозяйства	
		Постоянный отнод	Временный ОТВОД	Постоянный отвод	Временный I отвод
I	8	6,3	1,8	7.4	2,3
	6	5,5	1,7	6.4	2,2
	4	4,7	1,6	5.5	2,1
и	2	3,1	1.4	3,9	2.0
III	2	2,6	1,3	3,6	2,0
IV	2	2,4	1,3	3,5	2,0
V	2	2,1	1.2	3,3	2,0
Таким образом, средняя ширина полосы отвода в зависимости от
категории дороги колеблется от 63 до 21 м на плодородных сельскохо-
зяйственных угодьях и от 74 до 33 м — на землях, не пригодных для
сельского хозяйства.
Глава VI
Закономерности движения транспортных потоков
§ VI.1. РЕЖИМЫ ДВИЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ
Рассмотренные в гл. V требования к элементам дороги обеспечивают
возможность движения с расчетной скоростью одиночных автомоби-
лей, водителям которых ничто не препятствует избирать наиболее при-
емлемый для них режим движения и реализовать динамические воз-
можности автомобилей.
Фактически по дорогам происходит одновременное движение боль-
шого числа автомобилей разных типов с разной степенью загрузки и в
разном техническом состоянии. Ими управляюг водители разной
квалификации, обладающие индивидуальными особенностями вожде-
ния и различной продолжительностью реакции на изменение обста-
новки движения. Поэтому все проектные решения, принимаемые на
основе нормативов, разработанных применительно к движению оди-
ночного автомобиля, должны анализироваться с точки зрения удовлет-
ворения ими требований движения транспортных потоков.
Следуя из разных мест отправления в разные места назначения,
автомобили образуют на дороге транспортные потоки, движущиеся
навстречу друг другу. В каждом транспортном потоке осуществляется
взаимодействие автомобилей. Между автомобилями устанавливаются
интервалы, величина которых зависит от скорости движения и инди-
видуальных особенностей водителей, стремящихся выдержать расстоя-
100
иие от идущего впереди автомобиля, которое им кажется безопасным.
Изменение дорожных условий вызывает соответст вующее изменение рас-
стояний между автомобилями (сгущение или растягивание транспорт-
ного потока). Различие в условиях движения, которые кажутся раз-
ным водителям оптимальными, приводит к возникновению в каж-
дом транспортном потоке внутренних помех. Происходят обгоны мед-
ленных автомобилей более быстрыми. На дорогах с проезжей частью
для двух полос движения обгоны связаны с выездом обгоняющих ав-
томобилей на смежные полосы встречного движения, что создает по-
мехи для встречного транспортного потока.
Изучение закономерностей движения транспортных потоков яв-
ляется предметом развивающейся в последние годы теории транспорт-
ных потоков — науки, описывающей закономерности движения авто-
мобилей в различных дорожных условиях с учетом их динамических
качеств' и психофизиологических особенностей водителей. Она основа-
на на положениях теории автомобиля, инженерной психологии и теории
вероятностей.
Условия движения по дороге существенно меняются с увеличени-
ем интенсивности движения. На степень удобства проезда по дороге,
легкость управления автомобилем, эффективность использования ав-
томобильного транспорта и расход топлива непосредственное влияние
оказывает загрузка дороги движением. В зависимости от степени за-
грузки дороги автомобилями различают несколько характерных
режимов транспортных потоков, связывая с ними понятие об уровнях
удобства движения:
свободный поток (уровень удобства движения Л) — одиночные ав-
томобили, едущие по дороге на таком расстоянии друг за другом,
что они не оказывают взаимного влияния на условия движения
(рис. VI. 1, а). Проезд по дороге неутомителен для водителей и пасса-
жиров. Из этого случая исходили ранее при обосновании требований
к отдельным элементам дорог;
частично связанный поток (уровень удобства движения 5)—дви-
жение происходит в виде групп, состоящих из нескольких автомо-
билей, которые отличаются по динамическим качествам и следуют на
близком расстоянии друг за другом (рис. VI. 1, б). Обычно это вызы-
вается гем, что передний автомобиль, движущийся более медленно,
задерживает задние. Водители их вынуждены ехать медленнее, чем
хотели бы, ожидая удобного момента для совершения обгона с
выездом на соседнюю полосу, после чего получают, возможность про-
должать движение с.режимом одиночного автомобиля, пока не нагонят
следующую группу. Средние скорости потока снижаются, управление
автомобилем осложняется. Если движение на близком расстоянии
друг от друга предписано группе водителей, едущих в одно место, мы
имеем случай организованного колонного движения;
связанный поток (уровень удобства движения В) — движение про-
исходи! в виде больших групп автомобилей (рис. VI. 1, в). Все автомо-
били оказывают взаимное влияние и сразу после обгона одиночного ав-
томобиля или пачки скорость автомобиля начинает вновь определяться
движением едущего перед ним автомобиля. Обгоны осуществляются
101
Рис. V 1.1. Движение по дороге при разной насыщенности транспортного потока
с тем большей трудностью, чем выше интенсивность движения. Ком-
фортабельность поездок существенно ухудшается. От водителей тре-
буется повышенная внимательность;
плотный, или насыщенный поток (уровень удобства движения Г)—
автомобили следуют друт за другом (рис. VI. 1, г). Обгоны стано-
вятся практически невозможными. Скорость движения резко снижает-
ся. В местах ухудшения дорожных условий возможно возникновение
заторов.
В связи с колебаниями интенсивности движения в разные дни и часы
суток на одном и том же участке дороги режимы движения изменяют-
ся.
Поскольку условия движения автомобилей для каждого из указан-
ных режимов различны, они описываются различными закономернос-
тями теории транспортных потоков.
102
§ VI.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕЖИМОВ ДВИЖЕНИЯ
ПОТОКОВ АВТОМОБИЛЕЙ
Движение по дороге потока автомобилей представляет собой свое-
образный неустановившийся процесс, в котором взаимное расположе-
ние и скорости автомобилей все время меняются случайным образом.
Поэтому режим движения потока может быть охарактеризован только
средними статистическими показателями.
Измерения на каком-либо участке дороги скоростей движения ав-
томобилей показывает, что они меняются в сравнительно широком
интервале, но для основной массы автомобилей располагаются вблизи
некоторого среднего значения. Чем плотнее транспортный поток, тем
меньше в нем различие в скоростях отдельных автомобилей. При ин-
тенсивности движения, соответ-
ствующей устойчивому транспорт-
ному потоку, кривые распределе-
ния числа автомобилей по скоро-
сти движения (рис. VI.2) имеют
колоколообразное очертание, ха-
рактерное для нормальной кривой
распределения.
Скорости и режимы движения
транспортных потоков характери-
зуют также кумулятивными кри-
выми, показывающими, какой про-
цент из общего количества авто-
мобилей движется со скоростями,
меньшими заданной (рис. VL2, б).
Средняя часть кривой соответст-
вует основной части потока. Ниж-
няя часть кривой примерно до 15%
обеспеченности показывает, с ка-
кой скоростью движутся наиболее
медленные автомобили, вызываю-
щие основную потребность в обго-
нах. Обеспеченность 50% выра-
жает среднюю скорость транспорт-
ного потока.
Ее принимают за i основную
характеристику режима движения
транспортного потока. Изгиб верх-
ней части кривой, примерно от 80—
90% -ной обеспеченности, выделяет
наиболее быструю группу автомо-
билей, в число которой входят и
автомобили, нарушающие требо-
вания безопасности движения. По-
этому за наибольшую скорость
движения автомобилей, для кото-
Рис. VI.2. Закономерности распреде-
ления движения между автомобиля-
ми в транспортном потоке:
а — кривая распределения скоростей для
однородного транспортного потока; б — ку-
мулятивная кривая;
/.— наиболее характерная (модальная) ско-
рость; 2— скорость 85%-ной обеспеченно-
сти; 3 — средняя скорость; 4 — скорость
15%-иой обеспеченности
ЮЗ
Скорость, км/ч
Рис. VI.3. Кривая распределения ско-
ростей для потока разнотипных авто-
мобилей:
/ — кривая распределения скоростей для
медленных автомобилей н автопоездов; 2 —
то же, для основной массы грузовых авто-
мобилей; <3 — то же, для легковых автомо-
билей; 4 — суммарная кривая распределе-
для транспортного потока
Рис. VI.4. Кривые распределения ве-
личин интервалов во времени:
I — распределение Пуассона (при низкой
интенсивности движения); 2 — распределе-
ние Пирсона III типа при высокой интен-
сивности
Рис. VI.5. График зависимости между
плотностью транспортного потока и
интенсивностью движения
рой должна быть обеспечена безо-
пасность, принимают обычн) ско-
рость 85%-ной обеспеченности. Из
этой скорости исходят при разра-
ботке мер по организации движе-
ния.
Если’ транспортный поток скла-
дывается из нескольких групп
автомобилей, которые обладают
резко отличающимися динамичес-
кими качествами, но при сравни-
тельно малой интенсивности дви-
жения практически не влияют на
условия движения друг друга,
кривые распределения для потока
в целом являются суммой кривых
для отдельных составляющих его
групп и могут иметь несколько
вершин (рис. VI.3)
Для проектирования пересече-
ний и примыканий дорог, а также
разработки мероприятий по орга-
низации движения необходимо
определить интервал во времени
между проходами следующих друг
за другом автомобилей. Разным
•интенсивностям движения соответ-
ствуют разные законы распределе-
ния.
При малых интенсивностях (до
200 авт/ч по одной полосе) рас-
пределение интервалов по времени
близко к распределению Пуассона,
при высоких (до 650 авт/ч)—к рас-
пределению Пирсона Ill типа
(рис. VI.4).
Важной характеристикой пото-
ков движения является также
плотность транспортного пото-
ка — количество автомобилей,
приходящееся на единицу длины
однородного по транспортным
качествам участка дороги, обычно
Протяжением 1 км:
<7= —, (VI.1)
V
где N — интенсивность движения,,
авт/ч; v — скорость движения, км/ч.
104
График зависимости плотности транспортного потока от его интен
сивности (рис. IV.5) имеет явно выраженный максимум, соответствую-
щий наибольшему количеству автомобилей, которое может пропустит!
данный участок дороги.
§ VI.3. ТЕОРИИ ТРАНСПОРТНЫХ ПОТОКОВ
Сложность процессов, протекающих в транспортном потоке, и влия-
ние на скорость каждого автомобиля большого числа факторов не поз-
воляют то*но описать режимы движения потока математическими зави-
симостями. Поэтому высказанные в разное время многочисленные ги-
потезы теории движения транспортных потоков исходят из рассмотре-
ния упрощенных схем (моделей). Их можно разделить на две основные
группы:
теории, основанные на динамических моделях потоков автомоби-
лей. Они исследуют расстояния при различных скоростях между авто-
мобилями, следующими друг за другом без обгона по одной полосе про-
езжей части и распространяют установленные закономерности на весь
транспортный* поток. Эта схема лучше всего соответствует высрким
интенсивностям движения, когда обгоны практически невозможны или
сопряжены с весьма большим риском;
теории, основанные на вероятностных моделях. Они анализируют
движение двух встречных потоков автомобилей в целом, учитывая воз-
можность обгонов с заездом на полосу встречного движения.
Из динамических моделей при обосновании требований к дорогам
пока наибольшее распространение имеет упрощенная динамическая
модель, которая предполагает, что движение всех автомобилей про-
исходит с равными скоростями и на одинаковом расстоянии друг от
друга, зависящем от длины тормозного пути.
Несколько более совершенна динамическая теория «следования за
лидером». Она предполагает, что в пределах транспортного потока рас-
стояния между автомобилями не являются постоянными и все время
меняются. В каждой паре автомобилей задний движется с ускорением,
пропорциональным разности скоросте! этих автомобилей:
о3=——(оп—»з).
al I
где оп и-о3 — скорости переднего и заднего автомобилей; t — время реак-
ции водителя.
Возможность'проведения аналогии между движением транспорт-
ного потока и течением по руслу вязкой жидкости привела к появле-
нию «гидродинамической модели», позволяющей исследовать скорость
сжатия и растягивания транспортных потоков при возникновении и по-
следующем удалении препятствия на пути потока автомобилей, движу-
щегося с постоянной скоростью.
В дальнейшем должны широкое распространение получить вероят-
ностные модели, учитывающие возможность обгона, поскольку они
105
точнее учитывают реальные условия движения на дороге. Вероятност-
ные модели рассматривают характеристики режима движения каждо-
го автомобиля — скорость, выдерживаемый интервал и выходы на об-
гон — как случайные события, возникновение каждого из которых в
малой степени связано с предшествующими. Для оценки этих харак-
теристик на практике наиболее широко используется теория массового
обслуживания (проф Я. А. Калужский, доц. В. В. Филиппов), являю-
щаяся одним из разделов теории вероятностей.
Основной областью использования вероятностных моделей явля-
ются задачи, в которых решаются вопросы взаимодействия потоков
средней интенсивности, когда еще возможны обгоны автомобилей, дви-
жущихся по различным полосам, например по пересечениям в одном
уровне, участкам слияния и переплетения потоков, а также технико-
экономические задачи.
§ VI.4. ПРОПУСКНАЯ СПОСОБНОСТЬ ДОРОГИ
Количество автомобилей, которое может пройти по дороге за оп-
ределенный отрезок времени, — пропускная способность — зависит от
их скорости и от степени организованности движения.
В связи с этим можно различать следующие виды пропускной спо-
собности как характеристики дороги:
максимальную теоретическую способность, определяемую расче-
том по формулам динамической задачи теории движения транспортных
потоков для идеализированного колонного движения однотипных авто-
мобилей в благоприятных дорожных условиях (прямой горизонталь-
ный участок с сухим шероховатым покрытием);
практическую типичную пропускную способность — наибольшее
число автомобилей, которое может быть пропущено участком дороги
в благоприятных погодных условиях. (В нормах приводится для сред-
них дорожных условий применительно к смешанному транспортному
потоку в различных условиях рельефа и выражается в приведенном
числе автомобилей).
Пропускная способность того или иного участка дороги, в условиях
эксплуатации может меняться в широких пределах в зависимости от
погодных условий, состава движения и предписанных мер по организа-
ции движения.
Для определения максимальной пропускной способности восполь-
зуемся упрощенной динамической задачей теории транспортных по-
токов. Рассмотрим пропускную способность полосы движения, по кото-
рой следует с соблюдением постоянных расстояний между однотипны-
ми автомобилями транспортный поток. Определим минимальное безо-
пасное расстояние между двумя автомобилями в потоке.
(После того как водитель первого автомобиля по какой-либо причи-
не начинает торможение, задний автомобиль за время 4 — период реак-
ции водителя — проходит путь 1± = Ь».
Вследствие возможного различия в состоянии тормозов переднего
и заднего автомобилей тормозной путь первого может оказаться мень-
ше
Шим и тогда задний автомобиль дополнительно к 4 приблизится к пе-
реднему на расстояние
/ __с с _____ v (Кз ‘КЛ)
(о — Он-О|Т---------------,
‘254(q>±--H)
где S3 и Sn — тормозные пути заднего и переднего автомобилей; Кв и Кп —
коэффициенты эксплуатационного состояния тормозов обоих автомобилей; v —
скорость автомобиля, км/ч.
Для безопасности движения водители должны соблюдать также не-
который запас расстояния между остановившимися автомобилями /3.
Отсюда безопасное расстояние между автомобилями:
S = I, + /2 + /3 =— +	+ /	(VI.2)
1	3	3.6	254 (<p±Z+fi 3
а длина участка, приходящегося на один автомобиль на дброге L =
= S + /4, где /4 — длина автомобиля.
При скорости v (км/ч) количество автомобилей, прошедших через
рассматриваемое сечение дороги в одном направлении за час, т. е. про-
пускная способность полосы движения (авт/ч) составляет:
1000ц ______________1000а________
L V сЧК-Кп)
---------- _|_ -------!Е_ _|_ (
3,6 ' 254 (<р± / + /) ' ;i‘
(VI.3)
В целях лучшего учета режимов движения различные авторы, пред-
лагая формулы для определения пропускной способности, делают раз-
ные допущения о режиме торможения и о состоянии тормозов передне-
го и заднего автомобилей.
Наиболее распространено предположение о мгновенной остановке
переднего автомобиля (/3 = 0), что физически можно себе представить
как падение с грузового автомобиля какого-либо предмета, наезд на
который представляет опасность для заднего автомобиля.
В этом случае
=____________12—------------.	(V1.4)
v	K.v1
— -4-	4-1? /4
3,6	254 (ф±1-Н)	3
Математическое исследование уравнения (VI.4) показывает, что оно
имеет максимум в пределах 1100—1600 авт/ч, соответствующий макси-
мальной пропускной способности при скорости движения 20—40км/ч.
При дальнейшем возрастании скорости пропускная способность мед-
ленно снижается (рнс. VI.6).
Второе допущение исходит из предпосылки об одинаковом состоя-
нии и режиме торможения переднего и заднего автомобилей (К3 =
В этом случае
Л'2 =	10(Ж'	,	(VI.5)
+'з+‘4
где v — скорость, км/ч.
107
Рис. VI.6. Теоретическая пропускная
способность полосы движения при
разных значениях коэффициента сцеп-
ления:
/’—по уравнению (VIA): 2 — по уравне-
нию (VI.5)
Рис. VI.7. Зависимость средней скоро-
сти движения по дороге от интенсив-
ности движения:
/ — одни легковые автомобили; 2 — сме-
шанный транспортный поток, типичный для
дорог СССР
Рис. VI.8. Зависимость пропускной
способности дороги от скорости дви-
жения:
/ — зависимость скорости транспортного
потока от интенсивности; 2 — пропускная
способность, рассчитанная по интервалам
между автомобилями при разных скоро-
стях движения; 3 — типичная пропускная
способность полосы; 4 — скорость прн ти-
пичной пропускной способности
Согласно уравнению (VI.5), про-
пускная способность дороги воз-
растает со скоростью. Это пред-
положение может осуществиться
только при организованном колон-
ном движении однотипных автомо-
билей или при введении автомати-
ческого управления движением.
В результате многочисленных
наблюдений в разных странах за
режимами движения транспортных
потоков на дорогах разных типов
был опубликован ряд эмпиричес-
ких формул, сохраняющих струк-
туру выражений (VI.4) и (VI.5),
в которых в зависимости от мест-
ных условий были установлены
различные коэффициенты при о и
v2 и числовые значения 13 и Z4.
Анализ семейства кривых на
рис. VI.6, построенных для Z8=5m
и Z4 = 3 м, дает возможность сде-
лать принципиально важный вы-
вод о том, что количество автомо-
билей; которое может быть про-
пущено дорогой за единицу време-
ни — пропускная способность —
не является постоянной величиной,
своеобразной характеристикой до-
роги, как иногда считают.
Значительное изменение про-
пускной способности при колеба-
ниях величины коэффициента
сцепления ср в связи с погодными
условиями показывает, что интен-
сивность движения по дороге, при
которой обеспечивается безопас-
ность, изменяется в течение года.
При неизменном состоянии покры-
тия (ср = const) пропускная спо-
собность зависит от скорости дви-
жения транспортного потока, а
поскольку эта скорость не одинако-
ва на разных участках дороги, раз-
лична и их пропускная способ-
ность. Очевидно, что участок доро-
ги с наименьшей пропускной спо-
собностью определяет пропускную
способность всего перегона дороги
108
между смежными населенными пунктами или примыканиями других
дорог. Поэтому пропускную способность дорог как характеристику
их работоспособности и транспортных качеств устанавливают для тех
же стандартных условий — ровного, чистого, слегка увлажненного по-
крытия, исходя из которых определяются требования к элементам до-
роги в плане.
Теоретические расчеты пропускной способности одной полосы дви-
жения по схемам упрощенной динамической теории транспортного по-
тока нуждаются в поправках. В реальных условиях эксплуатации до-
рог автомобили в потоке движутся с различными скоростями, интер-
валы между автомобилями непостоянны, и происходят обгоны, внося-
щие помехи в движение по встречной полосе проезжей части.
С увеличением интенсивности движения взаимные помехи автомо-
билей возрастают и средние скорости потока снижаются (рис. VI.7),
подчиняясь для дорог с двумя полосами движения эмпирической зави-
симости
v = vn — aN,	(VI.6)
где о0 — скорость движения одиночного автомобиля при отсутствии помех,
км/ч, которая зависит от дорожных и погодных условий; N — интенсивность
движения в обоих направлениях, авт/ч; а — коэффициент снижения скорости,
который зависит от состава движения По данным канд техн, наук В. В Силья-
нова для дорожных условий СССР а = 0,016 при 20% легковых автомобилей
в составе транспортного потока, 0,012 при 50% и 0,008 при 80% легковых авто-
мобилей.
Интервалы между отдельными автомобилями в их группе зависят от
скорости движения и обычно удовлетворяют требованиям безопаснос-
ти и удобства вождения. Поэтому максимальная интенсивность движе-
ния, соответствующая полной загрузке дороги автомобилями и высо-
кой организованности движения определяется выражением IV 1.5)
д. = КЮОр
+ <Я-Ма
8,6
где /3 — длина автомобиля, м; lt — запас расстояния между остановив-
шимися автомобилями, м; v — скорость автомобиля, км/ч.
С другой стороны, каждой интенсивности движения, как показы-
вают наблюдения, соответствует определенная скорость потока, оп-
ределяемая уравнением (VI.6).
Поэтому максимально возможная в нормальных условиях движе-
ния скорость, которой и соответствует практическая пропускная
способность, определяется точкой пересечения на графике кривых
(рис. VI.8), выражаемых уравнениями (VI.5) и (VI.6). Если интенсив-
ность движения по дороге меньше пропускной способности, интервалы
между автомобилями соответственно увеличиваются или группы ав-
томобилей следуют с разрывами. Если интенсивность возрастает по
сравнению с пропускной способностью, движение происходит с мень-
шими интервалами между автомобилями, с повышенной трудностью
для водителей и риском наездов. Скорость существенно снижается, и
возникают заторы.
109
Т аб л и ц а VI.1
Категория дороги	Средняя практическая пропускная способность одной полосы движения прн разном рельефе, авт/ч		
	равнинном	|	пересеченном	горном
II	1200	1100	1000
III	1000	900	800
IV	850	800	650
V	650	550	400
При разработке норм на проектирование дорог (СНиП П-Д.5-72)
канд. техн, наук Н. Ф. Хорошилов определял пропускную способ-
ность полосы движения, используя установленные путем наблюдений
кривые зависимости средней скорости транспортного потока и интер-
валов между автомобилями от скорости. Полученные им величины прак-
тической пропускной способности, названные им типичной пропуск-
ной способностью, приведены в табл. VI. 1.
Эти значения могут служить лишь для самой общей ориентировки,
так как фактическая пропускная способность каждого участка дороги,
зависящая, согласно рис. VI.8, от возможной па нем скорости движе-
ния транспортного потока, будет различна для разных участков дороги.
Практические методы определения пропускной способности изложены
в гл. XXIV (ч. II).
§ V1.5. ЗАГРУЗКА ДОРОГ ДВИЖЕНИЕМ И ПРОПУСКНАЯ
СПОСОБНОСТЬ ПОЛОСЫ ДВИЖЕНИЯ
Типичная пропускная способность полосы движения характеризует
максимальную интенсивность движения при частично связанном режи-
ме транспортного потока, с некоторым снижением скорости по сравне-
нию с одиночными автомобилями.
Дорога имеет возможность пропустить и большее количество авто-
мобилей по сравнению со средними значениями (см. табл. VI. 1), но о
дальнейшим снижением скорости движения и возникновением зато-
ров в местах ухудшения дорожных условий.
В зависимости от интенсивности движения по дороге изменяются
количество помех для движения автомобилей и режимы их движения.
Чем меньшая интенсивность по одной полосе проезжей части предусмат-
ривается при проектировании дороги, тем большие удобства будут
обеспечены для пользующихся дорогой в период эксплуатации. Поэто-
му необходимо, чтобы типичная пропускная способность не была достиг-
нута в пределах принятых при проектировании расчетных сроков экс-
плуатации дороги. Всегда должен быть предусмотрен резерв пропуск-
ной способности на случай внеплановых интенсивных перевозок, а так-
же для обеспечения удобства и безопасности перевозок в часы сезонных
и суточных пиков интенсивности движения.
110
Таблица VI.2
Уровень удобства движения	Состояние транспортного потока	Условия движения автомобилей	Степень за- грузки дороги движением по отношению к пропускной впоаобиостн	Скорость потока по отношению к скороети одиночного автомобиля	Условия работы водителя
А	Свободный	Взаимные помехи отсутствуют	Менее 0,2	0,9—1,0	Лег к ие
Б	Частично связанный	Появление групп автомобилей, частые обгоны	0,2—0.45	0,7—0,9	Нормальные
в 	Связанный	Группы автомоби лей увеличиваются. Между ними сохраня- ются интервалы. Ус- ловия обгона ослож няются	0,45—0,70	0,55—0,7	Затруднен- ные
Г	Насыщен- ный	Образуется сплош- ной поток автомоби лей, скорость значи- тельно снижается. На участках осложнения дорожных условий возможны заторы	0,7-1,0	0,4—0,55	Напряжен- ные
Режимы движения на дороге зависят от загрузки автомобилями по-
лос движения, характеризуемой коэффициентом загрузки г, который
представляет собой отношение фактической интенсивности движения
Л'(1)к практической типичной пропускной способности полосы движения.
Различают четыре характерных состояния транспортного потока при
различной загрузке дороги движением (табл. VI.2).
Расчетная загрузка дороги движением, предусматриваемая при ее
проектировании, не должна превышать 0,45—0,55 от ее практичес-
кой пропускной способности с тем, чтобы к моменту окончания рас-
четного срока и возникновения потребности в реконструкции исполь-
зуемая часть пропускной способности не превышала 0,65—0,75, т. е.
на дороге не создавалось бы насыщенных транспортных полос. Соот-
ветственно этому назначают число полос движения на проезжей части.
Строительные нормы и правила на проектирование дорог общего
пользования СНиП И-Д.5-72 предусматривают на дорогах II—V ка-
тегорий две полосы движения с использованием для обгона полосы
встречного движения. При назначении числа полос на многополосных
автомобильных магистралях, "а также выявлении мест устройства
дополнительных полос движения (на подъемах, у пересечений й др.)
общее количество полос движения определяют по формуле
где N4 — интенсивность движения, авт/ч, приведенная к легковым автомо-
билям; е — коэффициент сезонной неравномерности движения; г — коэффици-
ент загрузки, соответствующий оптимальному уровню удобства; Wup — ти-
пичная пропускная способность.
Ill
Новые дороги с тремя полосами движения в СССР не строят, так
как преимущественное использование третьей полосы для обгона созда-
ет повышенную опасность столкновения автомобилей. Технические
условия некоторых стран допускают постройку дорог с тремя полоса-
ми движения при обеспечении повышенного расстояния видимости.
§ VI.6. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ
ДОРОГ
Методы тяговых расчетов позволяют обосновать требования к пла-
ну и профилю автомобильных дорог применительно к движению каж-
дого определенного типа автомобиля. Однако, как уже подчеркива-
лось выше, по дорогам происходит движение транспортных потоков
автомобилей разных марок, с разной нагрузкой и с различной сте-
пенью износа, управляемых водителями, отличающимися друг от дру-
га по психологическим особенностям и квалификации. Поэтому для
практического руководства при проектировании дорог разрабатывают
нормы на элементы дороги — технические условия, основанные на тя-
говых расчетах, исходящих из некоторых осредненных условий движе-
ния автомобилей по дороге..
Нормы учитывают опыт эксплуатации построенных дорог, показы-
вающий, в какой степени принятые решения удовлетворяют требова-
ниям движения.
Большое значение для уточнения норм имеют также материалы
исследования причин дорожно-транспортных происшествий, вызван-
ных дорожными условиями, в частности, неудачным сочетанием эле-
ментов дороги в плане и профиле.
Технические условия на строительство дорог СССР неоднократно
переребатывались по мере роста автомобильного парка страны, накоп-
ления опыта и развития научной базы строительства и проектирования
дорог.
При этом требования к элементам дорог неизменно повышались.
Технические условия Министерства путей сообщения дореволю-
ционной России 1881 и 1917 гг. предусматривали только движение
конных повозок. Технические условия Центрального управления до-
рожного транспорта (Цудортранс) НКПС 1931 и 1934 гг. уже учиты-
вали требования смешанного автогужевого движения. В технических
условиях Главного управления шоссейных дорог Гушосдора НКВД
СССР 1938 г. и Главного дорожного управления РСФСР (Главдорупр)
1939 г. впервые все элементы плана и профиля были обоснованы из ус-
ловия обеспечения движения автомобилей с постоянной расчетной
скоростью.
В настоящее время проектирование дорог ведут на основе гл. 5, раз-
дела Д II части Строительных норм и правил «Автомобильные дороги.
Нормы проектирования» (СНиП Н-Д.5-72), утвержденных Государст-
венным комитетом СССР по делам строительства.
Не следует считать разработку норм законченной. Природные усло-
вия СССР весьма разнообразны. Поэтому условия работы дорог, харак-
112
терные, например, для северной части страны (избыточное весеннее, ув-
лажнение оснований дорожных одежд, заболоченные грунты или воз-
можность зимних гололедиц, совершенно нетипичны для южных рай-
онов страны. В юго-восточных районах страны из-за искусственного
орошения, широкого распространения засоленных грунтов и сыпучих
песков к дорогам предъявляются специфические требования, нехарак-
терные для других районов страны.
В процессе дальнейшего развития теории проектирования дорог не-
сомненно будут разработаны самостоятельные технические условия на
проектирование применительно к характерным естественно-истори-
ческим районам СССР. Объединяющим элементом этих региональных
технических условий будет служить постоянная расчетная скорость
для дорог разных категорий, обеспечиваемая в течение достаточно дли-
тельного периода года.
Это потребует внимательного учета природных и климатических
условий для назначения расчетной величины коэффициента сцепления
шин с поверхностью дорожных покрытий при проектировании элемен-
тов дорог в плане и профиле. Принимаемые значения коэффициента ф
должны соответствовать наиболее типичным для каждого из природных
районов неблагоприятным условиям погоды. В ряде районов при назна-
чении ширины проезжей части, особенно на дорогах низших категорий
необходимо учитывать движение специальных типов сельскохозяйст-
венных и транспортных машин. Для районов с равномерным или, на-
оборот, ярко выраженным сезонным распределением перевозок в тече-
ние года найдут применение различные методы определения расчетной
интенсивности движения. Уточнение данных о водно-тепловом режиме
земляного полотна и дорожных одежд даст возможность конкретизи-
ровать их конструкции применительно к характерным природным
районам.
Наряду с тщательным учетом при проектировании дорог достиже-
ний в области теории автомобилей, особенностей их конструкции и ме-
тодов эксплуатации в условиях планового социалистического народ-
ного хозяйства СССР перед автомобильной промышленностью СССР
должна быть поставлена и обратная задача — необходимость лучшего
приспособления выпускаемых автомобилей к характерным условиям
эксплуатации в типичных природных районах Советского Сою та
В своей практической деятельности инженер должен ясно пред-
ставлять себе, что требования любых норм и технических условий отра-
жают уровень наших знаний периода их .составления и не должны
рассматриваться как непреложный закон математики или физики, от-
ступление от которого всегда приводит к ошибкам. Тщательно анали-
зируя местные природные условия, закономерно'-™ движения, особен-
ности новых типов транспортных средств, свойства местных материа-
лов и т. д., инженер, в случае необходимости обязан предложить на
рассмотрение органов, утверждающих проекты дорог, обоснованные
собственные решения, отличающиеся от нормативных.
Приводимые в технических условиях нормативы на элементы дорог
разных категорий учитывают динамические качества наиболее распро-
страненных отечественных автомобилей и затраты на строительство до-
113
рог в различных условиях рельефа, допуская из экономических сооб-
ражений некоторое недоиспользование возможностей автомобилей на
дорогах, строящихся в Трудных условиях рельефа, а также на дорогах
низших категорий с малой интенсивностью движения.
Технические условия разрабатывают с учетом перспективы развития
автомобильного транспорта, определяя тем самым на ряд лет вперед
техническую политику в области дорожного строительства. Необхо-
димость весьма продуманного использования средств, вкладываемых
в дорожное строительство, требует, чтобы технические условия обес-
печивали возможность постепенного совершенствования дорог по мере
возрастания интенсивности движения (стадийность строительства).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
дорожные условия и режимы движения автомобилей Пол ред В Ф Баб-
кова. М., «Транспорт», 1967 224 с
Дрю Д Р Теория транспортных потоков и управление ими. М , «Транс-
порт», 1974. 424 с.
Применение теории массового обслуживания в проектировании автомобиль-
ных дорог. М , «Транспорт», 1969. 136 с. Авт : Я. А. Калужский, И. В Бегма,
В. М. Кисляков, и др.
Пропускная способность автомобильных дорог. М., «Транспорт», 1970.
152 с. Авт.: Е. М. Лобанов, В. В. Сильяиов, Ю М. Ситников, Л Н Сапегин.
Сильянов В В Теория транспортных потоков в проектировании
дорог и организации движения М., «Транспорт», 1977. 303 с.
114
Раздел третий
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОГ
Глава VII
Влияние на работу дороги природных факторов
§ VI 1.1. ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ
Работа автомобильной дороги зависит от воздействия на нее много-
численных природных геофизических факторов, из которых наиболее
сильное влияние оказывают климат и гидрологические условия, а так-
же рельеф и почвенно-геологическое строение местности.
Влияние отдельных природных факторов на дорогу часто трудно
выделить, так как, помимо своего непосредственного воздействия на
условия строительства или эксплуатации дороги, каждый из них нахо-
дится во взаимосвязи с другими, ослабляя или усиливая их действие.
Поэтому при общей оценке природных условий района проложения
трассы дороги их необходимо рассматривать в комплексе применитель-
но к отдельным ландшафтным зонам, характеризующимся определен-
ными сочетаниями природных факторов. Следует учитывать перспекти-
вы изменения этих факторов природных условий под влиянием произ-
водственной деятельности человека. Так, например, искусственное
орошение часто повышает уровень грунтовых вод и создает более мяг-
кий микроклимат, вырубка лесов приводит к осушению местности и др.
Рельеф местности обусловливает величину применяемых при выбо-
ре трассы продольных уклонов, необходимость развития линии по скло-
нам, обхода заболоченных и затапливаемых мест. От рельефа местности
зависит количество воды, притекающей к малым мостам и трубам. Вод-
ный и температурный режимы земляного полотна в горной и сильно
пересеченной местностях зависят от экспозиции склонов, по которым
проложена дорога. Во время строительства дороги особенности релье-
фа приходится учитывать при выборе способов производства земляных
работ и при назначении путей перемещения нагруженных транспорт-
ных средств.
Условия рельефа отражаются в процессе эксплуатации дороги на
стоимости автомобильных перевозок. Крутые подъемы могут вызывать
необходимость снижения нагрузок на транспортные средства и повы-
шенный расход топлива. Движение по участкам дорог с большими ук-
лонами опасно при скользком покрытии, особенно при гололедицах.
115
Особенности рельефа неразрывно связаны с геологическим строе-
нием поверхностных слоев земной коры и должны рассматриваться в
динамике их развития. Наименее устойчивые формы рельефа — песча-
ные холмы, сланцевые обнажения, крутые грунтовые склоны, на кото-
рых уничтожен растительный покров,— настолько подвержены про-
цессам эрозии, что это подлежит учету при проектировании дорог.
Изучением и описанием форм земной поверхности занимается спе-
циальная наука — геоморфология.
Основные элементы рельефа можно классифицировать следующим
образом:
равнины — участки суши со слабо расчлененным' рельефом, отли-
чающиеся сравнительно малыми колебаниями относительных высот от-
дельных точек. При общей ровности поверхности, в отдельных местах
возможны местные повышения или понижения (холмы, котловины, ов-
раги и балки);
холмы — возвышённости, не превышающие 200 м над уровнем их
подошвы, плавно переходящие в равнину;
горы — более высокие возвышенности, обладающие резко очерчен-
ной подошвой. Переходя одна в другую горные возвышенности вытяну-
той формы образуют горные хребты;
Нормативная литература по проектированию дорог рассматривает
элементы рельефа с точки зрения трудности проложения трассы и чао-
тоты применения предельных продольных уклонов и кривых малых ра-
диусов. К трудной категории относят пересеченную местность, проре-
занную часто чередующимися глубокими долинами с разницей отметок
долин и водоразделов более 50 м на расстоянии не более 0,5 км, с бо-
ковыми глубокими балками и оврагами, в отдельных случаях с не-
устойчивыми склонами. Трудными участками горной местности счита-
ют участки перевалов через горные хребты и горные ущелья со слож-
ными, сильно изрезанными или недостаточно устойчивыми склонами.
Применительно к проектированию дорог могут быть выделены пять
категорий рельефа (табл. VII. I).
Чем более сложен рельеф местности, тем большие продольные укло-
ны приходится допускать при трассировании дороги, тем более изви-
листой она получается:
Категории сложности
рельефа............ .1	2	3	4	5
Коэффициент удлине-
ния трассы ....	1,1 1,1—1.15 1,15—1,25 1,25—1,4 1,5
Объемы земляных работ на дорогах разных категорий при разной
сложности рельефа приведены в табл. VI 1.2.
Геологические условия характеризуют степень устойчивости горных
пород в районе проложения трассы (рис. VII. 1).
При неустойчивых поверхностных напластованиях (оползни, осыпи
и карстовые полости) в проектах*, приходится переносить трассу на
другие, более устойчивые участки, а при невозможности этого — пре-
дусматривать специальные мероприятия по обеспечению устойчивости
земляного полотна и дорожных сооружений,
116
Таблица VII.I
Категория сложности	Наименование рельефа	Характеристика рельефа
1	Равнинный	Равнины с широкими водоразделами, пологими склонами речных долин
2	Слабохолмис- тый	Местность с отдельными невысокими холмами и котловинами, пологими водоразделами, расчле- ненная редкими оврагами и балками
3	Сильно пере- сеченный	Сильно холмистая местность с пересеченным рельефом, узкими извилистыми водоразделами и большим числом лощин и оврагов. Предгорья и иижние части склонов гор. Места с густо распо- ложенными сопками
4	Гористый	Склоны гор и предгорий с сильно расчлененным рельефом, узкими ущельями и долинами горных рек, большой крутизной склонов и русел водото- ков
5	Горный	Чередующиеся хребты, извилистые горные ущелья с очень крутыми обрывистыми, сильно изрезанными горными склонами. Перевальные у частки горных хребтов
Таблица VII.2
Категория до pm	<.редние объемы земляных работ, тыс м* иа I км при рельефе		
	равнинном	сильно пересеченном	терном
1	60—90	90—120		
II	25—50	50—70	70—130
. Ill	15—30	30—50	50—100
IV	10—20	20—40	40—70
V	5—15	15—30	30—50
Геологические данные позволяют выявить наличие местных дорож-
но-строительных материалов — камня, песка и гравия, которым следу-
ет отдавать предпочтение перед привозными материалами при исполь-
зовании в дорожных одеждах.
При выборе направления трассы приходится учитывать и почвен-
ный покров, и грунтовые условия. Сильно заболоченные и засоленные
частки, участки сыпучих, развеваемых ветром песков по возможности
•тремятся обходить, если это не вызывает значительного удлинения
трассы. Гранулометрический состав грунтов предопределяет необхо-
димое возвышение бровки земляного полотна и глубину осушительных
1 анав. При назначении конструкции дорожной одежды учитывают
расчетные показатели прочности грунтов (модуль упругости). При ор-
ганизации и производстве земляных работ приходится считаться с
трудностью разработки грунтов, от которой зависит производитель-
ость дорожных машин. В процессе эксплуатации дорог грунтовые и
гидрологические условия во многом определяют возможность повреж-
дения дорог пучинами, размыва водой откосов земляного полотна,
придорожных и водоотводных канав.
117
Рис. VII.1. Проложение трассы дороги с учетом сложных геологических условий
местности (по проф. Б. М. Гуменскому):
1 — торф хорошо разложившийся, средней плотиостн; 2 — озерные илистые отложения,
малоустойчивые под нагрузкой; 3 — гравий; 4 — покровная супесь; 5 — моренные суглинки;
6 — плотные слоистые глины (девонские отложения); 7 — известняк; 8 — способ указания
пород, залегающих под покровными; 9 — среднезериистый песок; 10 — места зондировки
болот и толщина слоя торфа; 11 — места выхода грунтовых вод в виде источника; /2 ~ глу-
бина залегания грунтовых вод; 13 — глубина залегания напорных вод; 14 — оползневые
к	участки
Климатические условия оказывают особенно большое влияние на
условия эксплуатации дорог. К ним относятся амплитуда и быстрота
колебания температуры, максимумы и минимумы температуры, осадки
и испарение, направление и скорости ветров, мощность снегового по-
крова, глубина промерзания. Эти факторы приходится учитывать и
при проектировании земляного пОлотна. Климатические условия часто
ограничивают продолжительность строительного сезона или требуют
применения специальных способов производства работ, осложняющих
их выполнение.
Снегопады и метели могут прерывать движение по дороге. Объем
снега, приносимого к дороге, зависит от ее расположения по отноше-
нию к господствующим в зимний период ветрам и величины бассейна
снегосбора. Гололед, уменьшая коэффициент сцепления пневматичес-
кой шины с покрытием, создает опасность дорожно-транспортных про-
исшествий. В замерзшем земляном полотне возникают процессы пере-
распределения влаги и образования ледяных прослоек, которые, от-
таивая весной, вызывают переувлажнение грунта и снижение прочно-
сти дорожной одежды.
Для сопоставления климатических условий района проложения
дороги в отдельные периоды года строят график климатических хара к-
теристик (рис. VII. 2), на котором отмечают годовое изменение темпера-
туры, количество выпадающих осадков, глубину промерзания и высоту
118
Mffl 1	++/г + + 5	----------w
z	•••...-------------------------11
N\N J	---------S	= 1Z
_____O __ if	---------9	---x---X--7/
I’hc. VH.2. График климатических характеристик района проложения доропп
— осадки дождевые; 2 — осадки снеговые; <3 — периоды распутицы на грунтовых дорога^
температура; 5 — продолжительность светового периода дня; 6 — высота снегового по-
ДРова; 1 — глубина промерзания; 8 — период производства земляных работ и устройства
-^новании; 9 — постройка малых мостов и труб; 10 — постройка асфальтобетонных покрытий;
постройка облегченных ^совершенствованных покрытий; 12 — постройка цементобетониых
покрытий; 13 — разработка притрассовых карьеров
119
снегового покрова и другие характеристики, которые могут оказаться
полезными при конструировании элементов дороги и при организации
строительства. Для планирования числа рабочих смен и расчета ис-
кусственного освещения строительных площадок на графике показы-
вают продолжительность светлого периода суток. Зная температуры,
при которых возможно проведение тех или иных дорожных работ, на
графике климатических характеристик отмечают периоды, когда эти
работы могут выполняться. При этом следует учитывать, что с ростом
механизации строительства и с переходом на индустриальные методы
его выполнения, а также при применении новых дорожных конструк-
ций п усовершенствовании технологии производства работ, влияние
климатических факторов снижается. Многие работы, например земля-
ные, и устройство каменных оснований теперь с успехом выполняют
зимой. Дорожники СССР успешно борются за ликвидацию сезонности
в дорожном строительстве.
Гидрологические и гидрогеологические условия характеризуются ко-
личеством выпадающих осадков, условиями стока и испарения воды,
толщиной снегового покрова и интенсивностью весеннего таяния, глу-
биной залегания грунтовых вод и Особенностями их режима, режимом
рек и ручьев. Всеэти условия подлежат учету при проектировании во-
доотвода и при выборе конструкции земляного полотна.
При оценке влияния природных факторов на условия работы авто-
мобильной дороги следует учитывать обратную зависимость — изме-
нение природных условий в результате постройки дороги. Так, напри-
мер, вырубка растительности на полосе отвода и расчистка придорож-
ной полосы способствует ее осушению, более глубокому промерзанию
грунта зимой и более быстрому оттаиванию весной. Пересечение боло-
та насыпью, сжимающей торф, может прервать просачивание, грунто-
вых вод и изменить процесс заболачивания.
§ VII.2. ИСТОЧНИКИ УВЛАЖНЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Насыщение земляного полотна дороги влагой — крайне опасное
явление, так как при этом сильно снижается прочность дорожной
одежды и устойчивость откосов насыпей и выемок. Задача борьбы с
переувлажнением грунтов земляного1 полотна осложняется тем, что
вода может попадать в земляное полотно двумя путями — просачи-
ваясь с поверхности и поднимаясь по капиллярам и в виде паров и
пленок от уровня грунтовых вод.
Выпадающая дождевая вода частично стекает по поверхности зем-
ли, а частично просачивается вглубь, скапливаясь над водонепрони-
цаемыми слоями в порах вышележащего грунта. Поверхность образо-
вавшейся таким образом грунтовой воды, заполняющей поры нижней
части водонепроницаемого слоя, представляет собой до некоторой сте-
пени смягченную копию рельефа местности. Уровень грунтовой воды
приподнимается под холмами и слегка снижается под долинами.
В местах, где уровень грунтовых вод выходит на поверхность зем-
ли, образуются ключи или болота. В этом месте уровень грунтовых вод
120
понижается. На грунтовом профиле в плоскости направления течения
воды поверхность грунтовых вод образует кривую депрессии, которая
тем круче, чем менее водопроницаем грунт.
Промежутки между грунтовыми частицами имеют малые размеры и
образуют тонкие каналы неправильной формы и переменного сечения —
капилляры. По этим капиллярам вода распространяется.под действием
молекулярных сил от уровня грунтовых вод и из мест застоев на по-
верхности'грунта. Таким образом, над уровнем грунтовых вод и в по-
верхностном слое грунта после дождей имеются двё зоны капиллярной
воды: поднимающаяся от уровня грунтовых вод и так называемая под-
вешенная, не связанная с уровнем грунтовых вод, а образующаяся у
дневной поверхности мелкозернистых грунтов после выпадения атмос-
ферных осадков.
Уровень, которого достигает вода, поднимаясь от поверхности
грунтовых вод по капиллярам, зависит от крупности грунтовых час-
тиц и от степени уплотнения грунта. В песках высота капиллярного
поднятия невелика (менее 30—50 см), а в пылеватых грунтах может
достигать несколько метров.
При повышении уровня грунтовых вод соответственно поднимается
и уровень капиллярного поднятия. Слой грунта выше уровня капил-
лярного поднятия содержит воду в виде тончайших пленок, измеряе-
мых долями микрона (связанная вода), а также в виде водяных паров,
содержащихся в воздухе, который находится в порах между части-
цами.
Отдельные виды грунтовой воды в земляном полотне не остаются
в течение года в статическом равновесии. Под влиянием притока воды
извне, а также при изменении температуры и атмосферного давления
происходят колебания уровня грунтовых вод и уровня капиллярного
поднятия, а также перемещение водяных паров и пленочной влаги из
мест с более высокой температурой в места с температурой более низ-
кой.
Таким образом, источниками увлажнения земляного полотна явля-
ются: выпадающие осадки, приток воды от дождей и таяния снега со
склонов местности, капиллярное поднятие от уровня грунтовых вод,
конденсация водяных паров из воздуха и перемещение пленочной вла-
ги по поверхности грунтовых частиц.
В зависимости от климатического района, местных условий и от-
времени года могут преобладать те или иные причины увлажнения зем-
ляного полотна.
§ V1I.3. ВОДНЫЙ РЕЖИМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Количество влаги W, находящееся в земляном полотне, не остается
в течение года постоянным и изменяется за определенный промежуток
времени согласно уравнению водного баланса:
Г = (Д 4- В + С) — (D + Е + F),
где А — осадки, выпадающие на земляное полотно; В— просачивание воды,
притекающей с прилегающей к дороге местности; С — приток воды от уровня
121
грунтовых вод по капиллярам, а также в результате пленочного и парообразного
перемещения влаги; D — сток воды с земляного полотна; Е — испарение влаги
с поверхности грунта; F — просачивание воды из земляного полотна в глубин-
ные слои грунта.
Исследованием водного режима земляного полотна автомобильных
и железных дорог в СССР занимались профессора Г. Д. Дубелир,
Н. В. Орнатский, А. К. Бируля, Н. А. Пузанов, Г. М. Шахунянц,
М. Н. Гольдштейн, А. Я Тулаев, И. А. Золотарь, В. М. Сиденко и
др. Их работы позволили существенно прояснить механизм перемеще-
ния влаги и установить картину циклического изменения влажности в
разных слоях земляного полотна в течение года.
На изменения водного режима земляного полотна, помимо атмос-
ферных осадков, значительное влияние оказывают колебания темпера-
туры в течение года, создающие в теле земляного полотна температур-
ные градиенты, под влиянием которых солержащая' Я в грунте вода
перемещается из более теплых мест к более холодным.
В годовом цикле изменения влажности грунтов земляного полот-
на, по предложению А. Я. Тулаева, различают следующие периоды:
I — первоначальное накопление влаги осенью в результате просачи-
вания дождевых осадков; II — промерзание земляного полотна и зим-
нее перераспределение влаги; III — оттаивание земляного полотна
и весеннее переувлажнение грунта; IV — летнее просыхание земляного
полотна.
Источника
увлажнения
земляного
рол от на и,
лочВенный
разрез
Ландшафтная
---зона —
Характерный
piun паче •
Характерн ое ~
ние состояние грунта
Относительная '
влажность _
1000 ч
600
Тундра
б'.^ОгВ-
Лес
Осадки.
Подзолистая
Текучее
,. .см
Тундровая
ZOO
см
Лесная
мягкопластш-
_____ное -____
0,75'1,0
Вечная
мерзлота
Рис. VII.3. Изменение климатических факторов и источников увлажнения земля-
ного полотна в пределах европейской территории СССР. Влажность выражена
в долях предела текучести;
1 — испаряемость; 2 — осадки; 3 — уровень грунтовых вод; / — частые пучины; If — возмож-
ные пучины; HI — увеличенная влажность нз-за конденсации паров; А, В.С и G — харак-
терные почвенные горизонты (А — гумусовый и элювиальный; В — иллювиальный; С — поч-
вообразующие породы; G — оглеенный)
ию
iso


122
Характер изменения водного режима существенно зависит от мест-
ных климатических условий, поскольку влияние факторов, входящих
в уравнение водного баланса, по-разному проявляется в разных клима-
тических зонах.
На рис. VII.3 показано изменение роли источников увлажнения
земляного полотна при передвижении с северо запада на юго-восток
европейской части СССР. В связи с увеличением глубины залегания
уровня грунтовых вод, уменьшением количества выпадающих осадков
и ростом испарения по мере приближения к югу водный режим земля-
ного полотна становится все более и более благоприятным, при этом
одновременно с уменьшением интенсивности увлажнения снижается и
влияние зимних температурных перемещений влаги. Поэтому в южных
засушливых зонах роль грунтовых вод в изменениях водного баланса
снижается, а роль парообразного перемещения влаги повышается.
Важнейшими источниками увлажнения земляного полотна в степной
зоне являются атмосферные осадки и конденсация водяных паров в
порах грунта. В более северных зонах в увлажнении земляного полот-
на соответственно возрастает роль капиллярного поднятия грунтовых
вод, расположенных вблизи от поверхности грунта, и уменьшается роль
испарения влаги.
По мере приближения к югу консистенция грунтов в весенний пе-
риод в основании дорожной одежды становится все более плотной, а
Влажность, выраженная в долях предела текучести, — меньшей.
§ VII.4. ЗИМНЕЕ ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАГИ
В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ И ПРОЦЕСС
ПУЧИНООБРАЗОВАНИЯ
Для дорог, построенных в северных районах страны с дождливой
осенью и холодными морозными зимами, характерны процессы зимнего
перераспределения влаги в земляном полотне, приводящие к накопле-
нию влаги в верхних слоях грунта.
В процессе замерзания в теле земляного полотна создается разность
температур в пределах от 4—6° выше нуля у уровня грунтовых вод
до отрицательных температур в промерзшей зоне грунта. Под влия-
нием разности температур влага начинает перемещаться от теплого
грунта к границе промерзания. Имеется несколько путей перемещения
воды в промерзающем грунте:
перемещение влаги по пленкам, обволакивающим грунтовые час-
тицы, от более теплых частиц к более холодным, которые обладают боль-
шей поверхностной энергией;
путем конденсации на поверхности охлажденных грунтовых частиц
водяных паров, приносимых содержащимся в грунте воздухом из ниж-
них теплых слоев при конвекционной циркуляции в порах грунта.
Парообразное перемещение влаги прекращается при влажности грун-
та, близкой к капиллярной влагоемкости, когда капилляры начинают
замыкаться кольцами менисков воды;
123
по тонким капиллярам, из которых незамерзающая вода всасыва'
ется в мерзлую часть грунта к центрам кристаллизации.
В пределах промерзшей толщи грунта вода в капиллярах замерза-
ет при температуре минус 0,2° С. При понижении температуры ниже
0° С вода, замерзая, образует в отдельных крупных порах кристаллы
льда.
Молекулы воды в поверхностных слоях водных пленок на грунто-
вых частицах, соприкасающихся с кристаллами льда, при понижении
температуры начинают подтягиваться к кристаллам льда, включаясь в
их кристаллическую решетку. В мелкозернистых грунтах эти кристал-
лы постепенно увеличиваются в объеме, притягивая к себе влагу из
окружающего грунта и из расположенных ниже незамерзших слоев
грунта. Возникающая всасывающая сила, природа которой в полной
мере еще не изучена, заставляет воду по системе пленок передвигаться
из незамерзших слоев к центрам замерзания, вызывая накопление в
грунте прослоек льда. По данным проф. Н. А. Пузакова, перемеще-
ние влаги протекает интенсивно при температурах от 0 до —3° С. При
более низких температурах большая часть рыхло связанной пленоч-
ной воды замерзает и перемещение влаги в грунте практически пре-
кращается.
Количество воды, подтянутой к растущим ледяным кристаллам,
бывает тем больше, чем дольше продолжается процесс постепенного
промерзания грунта, т. е. чем более длительный период времени тем-
пература какого-либо слоя грунта находится в пределах от 0 до —3° С.
При быстром промерзании грунта количество влаги, которое успевает
подойти к каждому центру кристаллизации, невелико, так как по мере
опускания границы промерзания в грунте возникают новые центры
кристаллизации, к которым направляется поток влаги. Горизонты на-
копления ледяных прослоек обычно соответствуют периодам, когда
границы промерзания удерживаются на одном уровне
Растущие ледяные кристаллы, заполняя поры, имеющиеся в грун-
те, образуют ледяные прослойки, которые раздвигают грунтовые
частицы и вызывают поднятие (пучение) поверхности грунта,
(рис. VI 1.4). При весеннем оттаивании грунта сопротивление сильно
увлажненного гунта земляного полотна нагрузкам резко снижается.
На дорогах, где дорбжиая одежда имеет недостаточную прочность,
возникают характерные деформации, связанные с проломами дорожной
одежды (весеннее пучение).
Сопротивление, оказываемое весом расположенных выше слоев
грунта, затрудняет накопление льда и противодействует образованию
ледяных прослоек. Поэтому с увеличением глубины промерзания ин-
тенсивность образования в грунте ледяных кристаллов уменьшается.
Процесс перемещения влаги и ее накопление в мерзлом грунте наи-
более интенсивно протекает в пылеватых грунтах с большим содер-
жанием частиц размером от 0,05 до 0,002 мм. В этих грунтах поверх-
ность грунтовых зерен достаточно развита, чтобы обеспечить подтя-
гивание к центрам кристаллизации большого количества пленочной во-
ды. Поры грунта также достаточно крупны, чтобы в них присходило.
и парообразное перемещение влаги.
124
Рис. VI 1.4. Увеличение глубины промерзания и вспучивания грунта в течение
зимнего периода:
1 — вспучивание покрытия: 2—промерзание грунта земляного полотна; 3 —линзы льда;
4 — оттаннание грунта; 5 — дорожная одежда; 6 — грунт земляного полотна
В грунтах с большим содержанием глинистых частиц вода переме-
щается замедленно, поскольку в тончайших порах глинистых грунтов
вязкость связанной воды очень велика, а микроструктура грунтов
создает значительные сопротивления для перемещения влаги.
Характеристикой интенсивности процесса зимнего влагопакопления
в грунте может служить коэффициент пучения Кп, который выражает
отношение высоты поднятия поверхности грунта к глубине промерза-
ния. Поданным проф. Н. А. Пузакова, при благоприятных грунтовогид-
рологических условиях Kt! = 2—3%. В неблагоприятных случаях,
например при близком к поверхности грунта стоянии уровня грунтовых
вод, Кп может достигать 15—20%. Для определения общего количест-
ва влаги, накопившейся в земляном полотне за зимний период при раз-
личных источниках увлажнения земляного полотна, разработан ряд
методов (проф. В. М. Сиденко и др.). Наиболее простой из них, вполне
удовлетворяющий требованиям расчетов водного режима земляного
полотна, предложен проф. Н. А. Пузаковым.
Рассмотрим процессы, зимнего влагонакопления в охлаждаемом
сверху столбике грунта с площадью сечения, равной единице.
В зависимости от источников увлажнения имеются три схемы рас-
чета.
1.	Сухие местности о обеспеченным стоком поверхностных вод,
глубоким залеганием уровня грунтовых вод и относительно малым ко-
личеством осадков.
Накопление влаги в верхних слоях земляного полотна происходит
в этом случае за счет перераспределения пленочной влаги в зоне отри-
цательных температур. Наблюдения за промерзанием грунтов (см.
рис. VII. 4) показывают, что глубина распространения определенной
отрицательной температуры в грунте с достаточной точностью может
быть найдена по эмпирической .зависимости
=	(VII. 1)
125
ат —коэффициент, зависящий от рассматриваемой температуры и климати-
ческих условий местности, см2/сут; t — продолжительность промерзания, сут.
Значения ат для каждой местности могут быть установлены по
данным многолетних наблюдений на метеорологических станциях.
Средние значения для изотермы — Г С, при которой практически на-
чинает замерзать грунт, колеблются в пределах от 50 до 150 см2/сут и
более (рис. VII. 5).
Для изотермы — 3° С, при которой адсорбированная вода практи-
чески утрачивает подвижность, значение составляет в зависи-
мости от типа грунта от 0,1 a_i «с ДО 0,85 a_IoG.
Мощность мерзлой зоны, в пределах которой происходит пере-
мещение влаги через t дней после начала промерзания согласно
рис. VII. 6, а и формуле (VII.1) составляет
L = Н — I °с—Д—з°с =	I° —	з») K2Z. (VII.2)
Рис. VII.5. Карга изилишш климашчехиию uapaaicipa <x-ioc (по Н. А. Пузакиву)
126
Рис. VII.6. Схемы к определению количества влаш, поступающей в зону про-
мерзания:
а — изменение во времени мощности зоны пучения грунта; б — средний путь перемощения
незамерзающей влаги; в — путь перемещения в зоне капиллярного увлажнения
Лабораторные опыты показали, что количество незамерзшей воды
на изотерме — 1° С близко к молекулярной влагоемкости И'о, а на
изотерме — 3е С — к утроенной гигроскопичности грунта IV’i. Вели-
чины IFo и Шу выражены в долях объема, занимаемых водой.
Таким образом, разность IV п — Wt характеризует количество рых-
ло связанной воды, которая может перемещаться под влиянием темпе-
ратурных градиентов. Распространяя общие закономерности механи-
ки грунтов на случай перемещения пленочной влаги, принимают, что
аналогично гравитационной фильтрации воды через грунт скорость
пленочного перемещения воды может быть выражена зависимостью,
сходной с формулой Дарси:
,	(VH.3)
где kM — коэффициент молекулярной влагопроводимости грунта, величина
которого может быть определена опытным путем. Поскольку в уравнении (VI 1.3)
градиент влажности выражен в относительных объемах, а не в приведенных
высотах слоя воды, коэффициент молекулярной влагопроводимости имеет раз-
мерность см2/сут; L — путь перемещения влаги — расстояние между изотер-
мами, см.
В период от начала промерзания до достижения критической глу-
бины Акр, ниже которой давление грунта препятствует возникновению
линз льда, средний путь перемещения незамерзшей пленочной влаги
(рис. VII. 6, б) равен:
J _ Ч=о+Ч=/ир _	(KK-i°~l^g-3°c) /VII 4)
ер	2	2	‘	'
Значения /?кр для средней части европейской территории СССР при-
ведены в табл. VI 1.2.
Следовательно, скорость перемещения влаги
у = --- ^м.(Уо-У|)	.	(VIL5)
j/2/Kp (a_j<>c—з°с)
127
Отсюда количество влаги (см3/см2), поступившее за период промер-
зания грунта /кр:
Q1 = F vdt^	=
J J 0 E-1"C ] а_з«с)
=	...._(VII.6)
Г о-— 1°с — V а— з°с
2.	Районы с достаточным количеством осадков и с затрудненным
стоком воды от земляного полотна.
За осенние месяцы верхний слой грунта насыщается влагой и соз-
дается столб подвешенной капиллярной воды со средней влажностью,
превышающей 0,6 от предела текучести грунта.
Увлажнение грунта в зоне отрицательных температур происходит
в результате перемещения пленочной и капиллярно-подвешенной во-
ды. Количество перемещающейся влаги определяют аналогично пре-
дыдущему случаю, но с учетом того, что влажность грунта изменяется
от начальной капиллярной влажности U7,, до молекулярной влагоемко-
сти.
По мере промерзания весь подвешенный столб капиллярной воды
подтягивает! я кверху. Таким образом, во втором расчетном случае
учитывают перемещение воды в зоне положительных температур. Ана-
лиз, проведенный А. Н. Пузаковым, показал, что путь фильтрации во-
ды изменяется пропорционально корню квадратному нз продолжи-
тельности охлаждения
А=] 12/гкгвР.	(VII.7)
Средний за время /ьр путь фильтрации
L=^_/12Vkd.	(VI1.8)
Следовательно, условный градиент притока капиллярной влаги в
этом случае равен:
,	2(11?^ — 1Г„)
J = ~	.	(VII.9)
где kK — коэффициент капиллярной влагопроводимости грунта, см/сут;
/Кр— продолжительность промерзания
Скорость притока капиллярной влаги
у,.--=2^	.	(VII. 10)
К I2ft„ <кр
Приток капиллярной влаги в мерзлую зону
гкр
Q2= CoKd/=2/iBfe^K2^ = l,15(W'B-U70) rv7p(VII.ll)
о	Iх Н/гк
128
3.	В местностях с близким от поверхности стоянием горизонта
грунтовых вод (постоянно сырые места) путь фильтрации сокращается
по мере роста глубины промерзания (рис. VII. 6, в);
'L = H~hnv^H	1 -с *вр ,	(VII. 12)
где Н — глубина уровня грунтовых вод от поверхности грунта.
Аналогично предыдущему
va =kKJK = 2feK	. (VIJ.I3)
Приток воды в зону промерзания
Q8= f vBdl = 2kK^^f2,3H 1g----------Л----------Г2а_,°сЛР V
J	a-1 Ч,Д	H — |Л2a_ boc zKp	)
(VII. 14)
Уравнение (VII.13) отражает процесс перемещения влаги лишь при
/inp < Н. При hnp = Н знаменатель становится равным нулю п ско-
рость получается бесконечно большой. Поэтому формула (VII. 13)
применима лишь до йпр < 0,75 Н. Для больших глубин проф. М. Б.
Корсунский предложил пользоваться эмпирической формулой
= ---2kB(W,f-Wn)-	(VII. 15)
0Л25Не2-К1'-“^Н
где е—основание натуральных логарифмов.
Зная количество воды, поступившей в промерзающую зону за опре-
деленное время, можно, допуская что вся вода замерзает, определить
для всех случаев увлажнения соответствующую высоту пучения
/uyq = l,lQ. л	(VII. 16)
Средние значения входящих в формулы коэффициентов молекуляр-
ной и капиллярной влагопроводимости для разных грунтов по данным
Н. А. Пузакова, приводятся в табл. VII. 3.
Таблица VII.3
Грунты	Критическая глубина про- мерзай ня % см	Коэффициент влагопро- В0ДИМОСТИ			ka (№„-»,)
		молекулярной. вм2/сут	капиллярной, см/сут		
Глины	120—160	1,20	17,0	0,18	0,12
Суглинки	120—160	1,10	10,0	0,13	0,14
Пылеватые суг- линки	140	1,20	—	—	0,14
Пылеватые супе- си	120—130	2,80	7.1	0,10	0,31
Мелкие супеси	120	1,85	—	—	0,19
Супеси	120	1.70	6,6	0,05	0,17
Пылеватые пески	80	1.65	'—	—	0,16
5 3®« 725
129
30'	35'	40-	45’	Б0"	55“	€0“	05’	70'
§ VII.5. ДОРОЖНО КЛИМАТИЧЕСКОЕ РАЙОНИРОВАНИЕ
СССР
Условия водного режима земляного полотна зависят от местных
климатических условий района проложения дороги. Разнообразие
климатических, почвенно-грунтовых и гидрологических условий на
обширной территории СССР ие позволяет проектировать земляное по-
лотно и дорожную одежду во всех геометрических зонах СССР по еди-
ным правилам.
Построенная автомобильная дорога, подвергаясь воздействию кли-
матических факторов, участвует во всех естественно-исторических про-
цессах, протекающих в поверхностных слоях земной коры. Поэтому в
основу деления территории СССР на дорожно-климатические зоны
положено естественно-историческое районирование, которое делит
территорию СССР на ряд зон, отличающихся общностью климата,
гидрологических и геоморфологических условий. Следствием отно-
сительного постоянства в пределах каждой зоны тепла и влаги явля-
ются примерно однородные типы почв и растительности.
Предусматриваемые при проектировании дорог возвышение низа
дорожной одежды над источниками увлажнения и очистка дороги от
снега в процессе эксплуатации, увеличивающая глубину промерзания
земляного полотна несколько меняют водно-тепловой режим земляно-
го полотна по сравнению с прилегающей местностью. Поэтому границы
дорожно-климатических зон не совпадают точно с границами естествен-
но-исторического районирования.
Однако сопоставление карты дорожного районирования со схемой
распространения почвенных типов (рис. VI 1.7) и с картой ландшафтных
зон на территории СССР по Л. С. Бергу (рис. VI 1.8) показывает, что
зоны дорожного районирования достаточно хорошо соответствуют гра-
ницам почвенных и лаидшафтно-географических зон.
По дорожно-климатическим условиям территория СССР разделена
на пять зон:
I — зона распространения многолетнемерзлых грунтов (вечной
мерзлоты) — севернее линии Мончегорск — Поной — Несь — Ош-
курья —Сухая Тунгуска — Канск — Госграница СССР и Биробид-
жан—Де-Кастри. Эта зона включает в себя зоны тундры, лесотундры
й северо-восточную часть лесной зоны, охватывая районы распрост-
ранения вечномерзлых грунтов, характеризующиеся переувлажне-
нием верхних слоев'грунта. Просачиванию воды вглубь препятствует
расположенный вблизи от поверхности грунта мерзлый грунт.
Испарениё незначительно в связи с кратковременностью теплого
периода года.
Рис. VII.7. Дорожно-климатические и почвенные зоны европейской части CCCPj
1 — тундровые почвы; 2 — подзолистые и заболоченные почвы; <3 — горно-лесиые подзолистые
почвы; 4 — дерновые перегнойио-карбонатвые почвы вперемешку с подзолистыми; 5— серые
лесные земли и другие почвы лесостепи; 6 — черноземные почвьЦ 7 — каштановые почвы и
солонцы; 8 — бурые почвы, солонцы и развеваемые пески; 9— буроземы южных лиственных
лесов Кавказа и Крыма; 10—красноземы, желтоземы и субтропические подзолистые почвы.
Римские цифры обозначают дорожно климатические зоны
5*
131
Рис. VII 8. Ландшафтное районирование СССР (по акад. Л С. Бергу) и дорожно-климатическо? районирование азиатской
части СССР1
1 — тундра! Ъ — тайга; & — смешанный лес; 4 — лесостепь; 6 — степь; 6 — полупустыня; 7 — пустыня; й — субтропики; У — горные районы;
10 — широколиственные и смешанные леса
Так как исключительно сильно проявляется зависимость глубины
залегания вечномерзлого слоя от растительного покрова, рельефа и
экспозиции склонов по отношению к странам света, типовых рекомен-
даций по конструкциям земляного полотна и дорожной одежды для I
дорожно-климатической зоны не дается. Имеются предложения разде-
лить I зону на три подзоны по рекомендуемым конструкциям земляного
полотна.
II—зона избыточного увлажнения — ограничивается с юга ли-
нией Львов — Житомир — Тула — Горький —Ижевск — Кыштым —
Томск — Канси и далее на участке Биробиджан — Де-Кастри южнее I
зоны до Государственной границы с КНР. В нее входят таТже Саха-
лин и южная часть Камчатки.
Положение южной границы зоны в пределах европейской части тер-
ритории СССР примерно соответствует северной границе серых лес-
ных почв и лесной ландшафтной зоны. В западной части зона включает
заболоченные территории Полесья.
И юна характеризуется избыточным увлажнением грунта вследст-
вие значительного количества выпадающих осадков, малой испаряемо-
сти и высокого расположения уровня грунтовых вод Коэффициент
увлажнения, по проф Г. Н Высоцкому (отношение выпадающих за
год осадков к величине испарения за тот же период), для II зоны пре-
вышает 1. Частично встречается верховодка. Зона характеризуется
таежными и смешанными лесами и почвами подзолистого типа.
В отличие ст остальных зон И дорожно-климатическвя зона вклю-
чает значительную часть территории СССР с резко различающимися
по климатическим условиям районами. Несомненно, что в дальнейшем
в ее пределах окажется необходимым выделить самостоятельные подзо-
ны. При этом придется дополнительно учитывать географические за-
кономерности распределения природных факторов, влияющих на про-
ектирование дорожных одежд— осеннее влагонакопление в грунтах,
скорость промерзания и зимнее влагонакопление.
III — зона значительного увлажнения в отдельные годы — ограни-
чивается с юга линией Кишинев — Кировоград — Белгород — Куй-
бышев — Магнитогорск — Омск — Бийск — Туран. В нее входят
также Кубань и Западная часть Северного Кавказа. Южная граница
зоны соответствует северной границе распространения черноземных
почв. По почвенным типам III зона располагается в пределах оподзо-
ленных почв лесостепи и выщелочных черноземов, грунтовые воды за-
легают глубоко. Зона характеризуется избыточным увлажнением вес-
ной и осенью. Среднегодовой коэффициент увлажнения для разных
районов зоны находится в пределах 1—0,6. Условия увлажнения непо-
стоянны. В отдельные годы приток влаги может превышать расход, в
другие — может происходить обратное явление.
IV — зона недостаточного увлажнения — охватывает обширные
территории, покрытые черноземами, а в южной части каштановыми поч-
вами. К ней относятся также Черноморское побережье и степи Север-
ного Кавказа. В северной части зона относится к лесостепи, на право-
бережье Днепра распространены смешанные леса, южная часть лево-
бережья представляет собой степь. Зона характеризуется умеренной
133
влажностью верхних слоев грунта вследствие значительной испаряемо-
сти и небольшого количества осадков. Коэффициент увлажнения со-
1вляет 0,6—0,3. Грунтовые воды расположены на большой глубине.
V — засушливая зона — расположена юго-восточнее линии Джуль-
фа — Степанакерт — Буйнакск— Кизляр — Волгоград и далее, южнее
на 200 км линии Уральск—Актюбинск—Караганда до неверного по-
бережья оз. Балхаш.
Зона характеризуется незначительным увлажнением грунтов вслед-
ствие сильной испаряемости. Коэффициент увлажнения не превышает
0,3—0,12, однако в весенний период на участках искусственного оро-
шения и на участках с высоким уровнем грунтовых вод и засоленными
грунтами земляное полотно может переувлажняться. Границы V до-
рожно-климатической зоны примерно совпадают с ландшафтной зоной
сухих степей и полупустынь, которые характеризуются распростране-
нием бурых и. каштановых почв с включением части солонцов и солон-
чаков.
В европейской части СССР условия промерзания грунтов более бла-
гоприятны в западной части выделенных климатических зон, чем в вос-
точной, где климат более континентален, количество осадков меньше,
а скорость промерзания выше. Границу между западными и восточны-
ми частями зоны условно принимают по рекам Северной Двине и Вол-
ге.
Высокогорные районы Кавказа и Средней Азии не охватываются
дсрожнс-.члиматическим районированием. Подчинение расположения
почв в этих районах вертикальной зональности, распространение скаль-
ных и каменистых грунтов, а также резкая зависимость условий ув-
лажнения от высоты над уровнем моря и от экспозиции склона относи-
тельно стран света не дают возможности дать общую дорожно-клима-
тическую характеристику этих районов.
В пограничных районах дорожно-климатических зон отдельные
участки дорог при проектировании следует относить к той или иной зо-
не на основе анализа местных условий и учета опыта службы дорог,
построенных в аналогичных условиях.
§ VII.6. ОПЕНКА ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ
И ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ МЕСТНОСТИ
Для назначения рабочей отметки и толщины дорожной одежды боль-
ное значение имеет правильная оценка гидрологических и гидрогеоло-
гических условий придорожной полосы, влияющих на влажность
грунта в земляном полотне.
Дорожно-климатическое районирование дает лишь общую характе-
ристику географического района. Особенности проложения трассы до-
роги могут в пределах каждой зоны существенно изменять условия ра-
боты грунта в земляном полотне, что учитывается введением понятия
о гидрологической группе местности.
Рациональным проектированием дороги всегда можно значительно
смягчить влияние неблагоприятного сочетания гидрологических и
134
гидрогеологических факторов. Однако это может быть связано со зна-
чительным удорожанием стоимости строительства и должно обосновы-
ваться технико-экономическими расчетами по сравнению с вариантами
обхода неблагоприятных участков.
Участки трассы по условиям увлажнения могут быть разделены на
три типа:
1.	Сухие места без избыточного увлажнения, к которым относят
участки с. обеспеченным поверхностным водоотводом без признаков за-
болачивания. Осенью перед началом промерзания уровень грунтовых
вод расположен ниже расчетной глубины промерзания не менее чем
на 2,5 м в глинах, тяжелых и пылеватых суглинках, на 1,5 м в легких
суглинках, тяжелых и пылеватых супесях и 1 м в легких непылева-
тых супесях. При такой глубине залегания они не влияют на увлажне-
ние верхней толщи грунтов.
2.	Сырые места с необеспеченным поверхностным водоотводом и за-
стоями воды на поверхности весной и осенью, грунтовые воды при этом
не оказывают существенного влияния на увлажнение поверхностных
слоев грунта. К этому типу относятся участки с признаками поверхно-
стного заболачивания и участки с затрудненным стоком при слабопро-
ницаемых почвах (западины и блюдца на широких водораздельных
платр, низины, равнины, котловины и нижняя часть затяжных зале-
сенных склонов).
3.	Мокрые места с постоянным избыточным увлажнением. Верхняя
толща грунтов постоянно увлажнена близкостоящими грунтовыми во-
дами или застаивающимися на длительное время (более 20 сут) поверх-
ностными водами. Почвы торфяные, оглеенные, с признаками забола-
чивания. К этому же типу местности относят солончаки и постоянно
орошаемые территории засушливой зоны.
При отнесении участка проложения трассы к тому или иному типу
гидрологических условий руководствуются оценкой по рельефу мест-
ности, условий притока и отвода воды, положением уровня грунтовых
вод и признаками заболоченности и оглеения грунта. Хорошей харак-
теристикой грунтовых и гидрогеологических условий часто является
растительность, поскольку отдельные виды растительности встреча-
ются только при определенных сочетаниях почв и гидрогеологических
условий.
Растительный покров чутко реагирует на изменение природ-
ных условий it легко доступен для наблюдений. Различия в раститель-
ном покрове хорошо отражаются на аэрофотоснимках и широко испол-
зуются при их дешифрировании.
Резкое изменение растительности обычно связано с изменением ус-
ловий увлажнения.
Признаком выхода грунтовых вод служит появление влаголюби-
вой растительности среди более сухолюбивой, свежесть растений,
сочность их листвы, густота дернового покрова.
Известны группы растений, произрастающих только в определен-
ных грунтовых условиях, например, псаммофиты (песчаный овес,
песчаные осоки), растущие только на песках, галофиты — на засолен-
ных почвах (солянки, тамариксы, полыни).
135
Знание связи между типами растительности и почвенными и гидро-
геологическими условиями мест их произрастания может оказать изыс-
кателю значительную помощь в оценке места проложения трассы во
время рекогносцировки на местности или при выборе трассы по аэро-
фотоснимкам.
§ VII.7. ТРЕБОВАНИЯ К ВОЗВЫШЕНИЮ БРОВКИ
ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НАД ПОВЕРХНОСТЬЮ
ГРУНТА И РЕГУЛИРОВАНИЕ ВОДНОГО РЕЖИМА
ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Земляное полотно воспринимает на себя все давление транспортных
средств, передающееся через дорожную одежду. Поскольку сопротив-
ление грунта сильно меняется при колебаниях его влажности, для на-
дежной работы дорожной одежды необходимо, чтобы было обе< печено
постоянство водного режима земляного полотна в течение всего года.
Одним из основных мероприятий для этого является предотвраще-
ние проникания в земляное полотно по капиллярам й в результате про-
цессов зимнего перемещения воды от уровня грунтовых вод и из мест
застоев поверхностных вод при необеспеченном водоотводе.
Источники увлажнения верхних слоев земляного полотна и продол-
жительность их действия зависят от гидрологических условий и клима-
та В северных районах избыточного увлажнения и в заболоченных
районах около дороги почти все время находится вода. В южных за-
сушливых районах застои воды бывают кратковременными, так как
вода быстро испаряется.
Поэтому необходимое возвышение бровки земляного полотна над
источниками увлажнения в разных дорожно-климатических зонах не-
одинаково. Изложенные выше методы расчета количества воды, посту-
пающей в верхние слои земляного полотна во время промерзания, да-
ют принципиальную возможность рассчитать наиболее рациональное
из экономических соображений возвышение бровки земляного полотна.
Принципиальные основы этой методики заключаются в следующем.
Сопротивление грунта нагрузкам зависит от его влажности (рис.
VII.9). Чем большее количество влаги проникнет в верхние слон зем-
ляного полотна в зимний и весенне-осенний периоды, тем сильнее
снижается прочность грунта, а следовательно, более толстая требуется
дорожная одежда (см-§ XV. 9).
При наиболее сложных условиях увлажнения грунта земляного
полотна (рис. VII. 10) в зону промерзания поступает на зиму количест-
во влаги (в см3/см2), равное, согласно уравнению (VI 1.14):
2feK (Wk-W-'o)
i°c
(^иас + гпр)
2.3]g (^n.u l ^up) _
VAiat "Нг гир)
(VII. 17)
136
При весеннем оттаивании влаж-
ность грунта, равная W ач промер-
зшей зоны, увеличивается до вели-
чины
^ = ^Нач+—• (VII. 18)
г
Чем выше насыпь, тем больше
путь движения воды, проникающей
в промерзающую зону, и, следо-
вательно, меньше весенняя влаж-
ность. При этом уменьшается стои-
мость дорожной одежды, но увели-
чиваются затраты на сооружение
земляного полотна. Наиболее ра-
циональной является высота насы-
пи, при которой стоимость построй-
ки дороги имеет наименьшую
величину.
Строительные нормы и правила
устанавливают минимальные воз-
вышения бровки земляного полот-
на, определенные из указанных
соображений (табл. VI 1.4).
Необходимое возвышение зем-
ляного полотна обусловлено так-
же высотой снежного покрова.
Чтобы не происходило заносов
дороги во время метелей, земля-
ное полотно должно возвышаться
Рис. VII9. Слияние влажности грун-
тового основания на величину его
модуля деформации и на относитель-
ную стоимость дорожной одежды:
1 — модуль деформации; 2 — относительная
стоимость. Влажность выражена в долях
влажности, соответствующей наиболее не-
благоприятной степени увлажнения за рас-
четный срок службы дорожной одежды
Рис. VII 10. Схема к определению воз-
вышения бровки земляного полотна
над источниками увлажнения:
1 — глубина зимнего промерзания
над снеговым покровом.
Возвышение бровки земляного полотна над уровнем снегового по-
крова, определенным по данным метеорологических станций, при веро-
ятности превышения 5%, должно быть не менее:
Категория дороги....................... I	II	II1	IV V
Возвышение бровки, .................... 0,8	0,6	0,6	0,5	0 5
В некоторых случаях при проектировании дороги оказывается не-
возможным поднять бровку земляного полотна до указанной высоты,
например, когда отметка дороги определяется уровнем пересекаемой
железной дороги и автомобильной дороги более высокой категории или
отметками застройки при проходе через населенный пункт. В подоб-
ных случаях постоянство водного режима верхней части земляного по-
лотна может быть обеспечено устройством внутри земляного полотна
изолирующих прослоек, прерывающих перемещение влаги. Это создает
благоприятный водный режим верхней части земляного полотна, хотя
грунт, расположенный ниже прослойки, будет при этом оставаться
сильно переувлажненным.
137
Т а б л и ц а VII .4
Г рунт насыпи	Минимальное расстояние от ннз а дорожной одежды до уровня грунтовых вод, м, в дорожно-климатическнх зонах			
	П	ш	IV	V
Песок средний и мелкий,	0,7 (0,5)	0,6 (0,4)	0,5 (0,3)	0,4 (0,2)
супесь легкая, крупная Песок пылеватый, супесь	1,2 (0,6)	0,8 (0,5)	0,8 (0,4)	0,7 (0,3)
легкая Супесь пылеватая, суг-	1.9 (0,8)	1,7 (0,6)	1,4 (0,5)	1,3 (0,4)
линки легкие и пылеватые Суглинок тяжелый, глины	1,9 (0,7)	1.4 (0,6)	1.1 (0,4)	1.0 (0,4)
Примечание. Цифры в таблице указывают возвышение низа дорожной одежды над
уровнем грунтовых или длительно (более 20 сут) застаивающихся поверхностных вод. Цифры
в скобках — возвышение низа дорожной одежды над поверхностью земли на участках с необес-
печенным поверхностным стоком илн над уровнем кратковременно стоящих поверхностных вод.
Прослойки бывают двух видов (рис. VII. 11):
водонепроницаемые из грунта (3—8 см), обработанного битумом или
другими гидрофобными материалами, лолиэтиленовых пленок, толя
или рубероида. Они прерывают как капиллярное, так и пленочное и
парообразное перемещение влаги;
капилляропрерывающие, устраиваемые из крупнозернистого хоро-
шо фильтрующего материала (гравия, щебня или гравелистого песка).
Их устраивают толщиной 15—20 см. Чтобы не происходило заиление
материала прослоек вымываемыми водой более мелкими частицами
грунта, их изолируют сверху и снизу слоями грунта с частицами про-
межуточной крупности (супесь, мелкий гравий), задерживающими
мелкие частицы.
Водонепроницаемые прослойки устраивают в IV—V дорожно-кли-
матических зонах, где грунтовые воды расположены глубоко и увлаж-
нение земляного полотна происходит в результате парообразного пере-
Рис. VII.II. Прослойки земляного полотна:
а — водонепроницаемые; б — капилляропрерывающне; *
I — щебень; 2— крупнозернистая прослойка; 3 — противозаиливающие прослойки; 4 — уро-
вень грунтовых вод; 5 — слой грунта, обработанного органическими вяжущими материалами
или прослойка водонепроницаемых материалов; 6 — возвышение над горизонтом поверхно-
стных вод не менее 0,2 м
138
метения. Капилляропрерывающие прослойки применяют во II и III
дорожно-климатических зонах.
Прослойки устраивают сквозными на всю ширину земляного полот-
на. Низ их располагают на высоте 20 см над уровнем источника увлаж-
нения.
Верх прослоек располагают на следующих расстояниях от уровня
проезжей части:
Дорожно-климатическая зона .....	1 HI IV V
Глубина заложения верха прослоек, м . .	0.90	0,80	0,75	0,65
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Л а р и н И В Определение почв и сельскохозяйственных угодий по
растительному покрову. М., «Сельхозгиз», 1953. 114 с
П у з а к о в Н. А., Золотарь И А., Сиденко В М. Водно-
тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. М , «Транспорт», 1971.
414 с
Справочник-определитель литологического состава поверхностных отло-
жений и глубины залегания подземных вод Под ред. Н. Г, Верейского и Е. А.
Востоковой. М., «Сельхозгиз», 1963. 320 с.
Глава VIII
Дорожный водоотвод
§ VIII.1. СИСТЕМА СООРУЖЕНИЙ ПОВЕРХНОСТНОГО
И ПОДЗЕМНОГО ВОДООТВОДА И ПРИНЦИПЫ
ИХ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Система дорожного водоотвода состоит из ряда сооружений и от-
дельных конструктивных мероприятий, предназначенных для предотв-
ращения переувлажнения земляного полотна. Система служит для
перехвата и отвода воды, поступающей к земляному полотну, или для
преграждения доступа воды в верхнюю часть земляного полотна. Целью
ее устройства является обеспечение постоянного безопасного режима
влажности грунтовых оснований дорожных одежд.
Для того чтобы отвести поверхностную воду, выпадающую на доро-
гу в виде осадков и притекающую к ней, придают выпуклое очертание
поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежде (попереч-
ный уклон способствует стоку воды с дороги), планируют и укрепляют
обочины; для отвода воды вдоль дороги устраивают боковые водоот-
водные канавы или используют для этого резервы у дорожных насы-
пей; устраивают нагорные канавы, перехватывающие воду, которая
стекает по склонам местности к дороге.
Для обеспечения стока воды с покрытия проезжей части придают
поперечный уклон от середины к обочинам. Чем меньше ровность по-
139
верхнее™ покрытая, тем больше должен быть поперечный уклон, так
как вода, испытывая сопротивление стеканию, может застаиваться в не-
ровностях поверхности и просачиваться в покрытие. Однако требова-
ния удобства движения автомобилей вынуждают ограничивать кру-
тизну поперечного уклона возможно меньшей величиной, достаточной
для обеспечения стока воды. На необходимость ограничения величины
поперечного уклона указывают следующие обстоятельства:
при больших поперечных уклонах и скользкой поверхности дороги
возможно сползание автомобилей с покрытая; особенно ярко это прояв-
ляется на накатанных движением профилированных грунтовых доро-
гах после дождей, когда поверхность дороги покрывается тонким слоем
грязи; .
при выезде на середину проезжей части у автомобилей, имеющих
спаренные задние колеса, внутренние шины перегружаются, что при-
водит к усиленному износу шин и покрытия;
поперечный уклон покрытия способствует появлению бокового
увода шин (см. § IV. 2), что увеличивает сопротивление движению,
ухудшает управляемость автомобилей и приводит к износу шин.
Принимаемые в зависимости от типа покрытия поперечные уклоны
дорожных одежд приведены в табл. VIII. 1.
Обочинам придают больший поперечный уклон, чем покрытию, так
как на их поверхности при эксплуатации могут появляться неровности,
вызванные заездом автомобилей, а застои воды даже на укрепленной
обочине приводят к переувлажнению земляного полотна. В зависи-
мости от типа грунта земляного полотна и типов покрытий обочины
устраивают с уклоном на 10—20°/о0 больше, чем покрытие, т. е. обычно
fe пределах 40—60°/о0.
Поперечный профиль проезжей часта обычно очерчивается по пара-
боле или по двум наклонным прямым, сопряженным в средней части
круговой вставкой длиной 2 м. При параболическом очертании по-
верхности дороги поперечный уклон по оси ее равен нулю и достигает
наибольшего.значения 6О°/оо у бровок земляного полоша. Стрелка па-
раболы равна 1,5% от ширины земляного полотна.
Обочины на дорогах I—II категорий планируют, уплотняют и ук-
репляют на ширину 0,75 м от проезжей части бетонными плитами, ще-
Таблица VI 11.1
Покры тня	Поперечный ук .он покрытия, %ь	
	наименьший	наибольший
Асфальтобетонные и цементобетонные	15	20
Гравийные и щебеночные, обработан ные органическими вяжущими материа- лами. мозаиковые, брусчатые и клинкер- ные мостовые	20	25
Гравийные, щебеночные	25	30
Мостовые из булыжного или колотого камня, грунтовые, укрепленные местны ми материалами	30	40
140
беночнымп и гравийными материалами с обработкой их вяжущими или
мостят камнем. На остальной части ширины обочину укрепляют щеб-
нем, гравием, а также грунтом, обработанным вяжущими материала-
ми, а на дорогах с малой интенсивностью движения засевают низко-
рослыми травами для создания дернового покрова.
В пределах населенных пунктов поверхность обочины необходимо
на всю ширину укреплять гравием, щебнем, шлаком, местными слабы-
ми каменными материалами илц»обрабатывать вяжущими материалами.
Если обочины не укреплены или вдоль покрытия не уложены крае-
вые полосы, условия работы краев покрытия резко ухудшаются, что
часто вызывает их обламывание.
Боковые канавы (кюветы) устраивают в выемках и у насыпей высо-
той до 1—1,2 м. Эти канавы служат для отвода воды, стекающей во
время дождя и таяния снега с поверхности дороги и прилегающей к
ней местности. Боковые канавы способствуют также осушению верх-
ней части земляного полотна в связи с испарением влаги с внутренних
откосов боковых канав. Однако положительное действие боковых ка-
нав сказывается лишь при быстром о!воде из них воды.
При водонепроницаемых грунтах и малоудовлетворительных усло-
виях поверхностного стока боковым канавам (рис-VIII.1) придают
трапецеидальное сечение с шириной по дну 0,4 м и глубиной обычно
0,7—0,8 м (до 1—1,2 м как максимум), считая от бровки насыпи. Отко-
сам канав в выемках придают крутизну 1:1,5, а у насыпей внутренний
откос канав устраивают с крутизной 1:3.
Если земляное полотно возводят в сухих местах с обеспеченным
быстрым стоком поверхностных вод, а грунтовые воды расположены
глубоко, боковые канавы устраивают треугольного сечения глубиной
не менее 0,3 м от поверхности земли. Крутизна откосов таких канав
1:3 и менее обеспечивает автомобилям возможность безопасного съезда
с насыпи.
В водопроницаемых песчаных, щебенистых и гравелистых грун-
тах, обеспечивающих быстрое впитывание воды в любое время года,
канавы не делают.
В выемках, расположенных в гравелистых, щебенистых грунтах
или легко выветривающихся скальных породах, устраивают трапеце-
идальные канавы глубиной не менее 0,3 м с откосами 1:1. В прочном
скальном грунте делают треугольные лотки глубиной не менее 0,3 м
с внутренним откосом 1:3 и внесшим 1:1—1:0,5.
Глубину канав в равнинной местности назначают по опыту эксплуа-
тации в указанных выше пределах, проверяя в случаях необходимости
при значительном притоке воды с окружающей местности достаточность
пропускной способности канав гидравлическими расчетами. Вероят-
ность (частоту повторения) расчетного паводка, наполняющего кана-
ву, принимают в зависимости от категории дороги. При этом глубину
канав назначают таким образом, чтобы низ выхода дренажного слоя
дорожной одежды на откос (или дренажных воронок) возвышался над
дном канавы не менее чем на 20 см.
При помощи боковых водоотводных и нагорных канав поверхност-
ные воды отводятся в пониженные места (лога, тальвеги) и пропуска-
141
ются через дорогу, для чего в логах строят водопропускные трубы
под насыпями и малые мосты (см. § IX.1).
Если приток воды слишком большой, водоотводные канавы или ре-
зервы могут переполняться и пе будут выполнять своих функций по
тушению земляного полотна. В связи с этим вода из боковых канав
. резервов, расположенных с нагорной стороны, сбрасывается на низо-
вую сторону перепускными трубами, располагаемыми не реже чем через
500 м вдоль дороги на спуске к тальвегу.
Поверхностные воды притекают к рассматриваемому участку до-
роги с некоторой площади, называемой водосбор эм (бассейном). Бас-
сейн оконтурен водоразделом, т. е. линией, от которой сток воды про-
исходит в обе стороны (рис. VIII.2). Площадь бассейна делится на две
части: с площади а вода притекает по тальвегу непосредственно к во-
допропускному«сооружепию (мосту, трубе) и по водоотводным канавам
не проходит; с площадок б, а также с поверхности дороги вода прите-
кает сначала к канавам или к резервам, а по ним либо к перепускным
трубам (если длина спуска дороги к тальвегу велика), либо к водопро-
пускному сооружению на тальвеге.
Водораздел, окаймляющий весь бассейн, легко устанавливается по
карте в горизонталях. Водоразделы, окаймляющие площадки б, кото-
рые питают отдельные участки канав, проводятся в виде наклонных
линий, перпендикулярных к горизонталям на плане бассейна (см. рис.
VIII.2).
Определение возможного секундного притока воды к водоотводным
канавам и водопропускным сооружениям рассмотрено в § IX.2. Из
двух возможных видов стока (ливневых п талых вод) наиболее опасным
для канав и резервов всегда является ливневый. Особенность стока с
очень малых площадок (к которым относятся и площадки б на рис.
VIII.2)— постоянный расход в течение весьма длительного времени.
К водопропускным сооружениям (мостам и трубам) вода притекает с
достаточно больших площадей и график притока как ливневых, так
и талых вод меняется, что отражается на длительности пика паводка
(рис. VIII.3). При этом ливневые воды притекают по почти треуголь-
ному гидрографу, а талые — чаще всего по трапецеидальному, но с
верхним основанием, значительно меньшим нижнего; при весьма зна-
Рис. VIII.1. Поперечные сечения бо-
ковых капав:
а — трапецеидальное; б — треугольное
142
Рис. VIH.2 Схема малого бассейна5
1 — общий водораздел; 2 — местные водо«.
разделы
Рис. VIII 3 Графики притока воды во времени:
л —- к кюветам; б, в — ливневых и талых вод к малым мостам и трубам; г — ливневых и
талых вод со значительных площадей 4 *
чительных площадях бассейнов и талые воды притекают к дорожным
водопропускным сооружениям по почти треугольным гидрографам.
При проектировании водоотводных канав, являющихся элемен-
тами земляного полотна, исходят из вероятностен превышения расчет-
ных расходов воды, приведенных в табл. VIII. 2.
Для того чтобы быстро отвести воду, боковым канавам придают про-
дольный уклон, который не должен быть менее 5°/00 в 1—III дорожно-
климатических зонах и 3%ов IV—V зонах. Если это требование удов-
летворить нельзя, рабочую отметку насыпи необходимо настолько уве-
личить, чтобы низ дорожно! одежды возвышался над участками дли-
тельного стояния вод на величину, трёбуемую табл. VI 1.3. На участ-
ках дорог с большими продольными уклонами боковые канавы укреп-
ляют по гидравлическому расчету исходя из количества воды, прите-
кающей с дороги и прилегающей местности.
Нагорные канавы служат для перехвата воды, стекающей по косого-
ру к дороге, и для отвода этой воды к ближайшим искусственным со-
оружениям, в резервы и в пониженные места рельефа (рис. VIII.4).
Нагорным канавам придают трапецеидальное поперечное сечение,
размеры которого всегда приходится обосновывать гидравлическим
расчетом. При расчете длинных канав учитывают увеличение бассей-
на вдоль канавы по мере удаления от водораздела; поэтому сечение
нагорных канав обычно подбирают по отдельным участкам по мере
возрастания площадй водосборных бассейнов.
Нагорные канавы трассируют на местности с таким продольным ук-
лоном, при котором вода не размывала бы грунт.
Во избежание сплывов или оползания откосов выемки из-за пере-
увлажнения грунта, которое может возникнуть в результате случай-
ного засорения нагорной канавы, расстояние от края выемки до кана-
вы должно быть не менее 5 м. На косогорах с откосом круче 1:5 грунт
из нагорных канав используют для устройства невысокого валика
(банкета) между выемкой и канавой. Банкет несколько повышает безо-
пасность дороги от затопления при переполнении нагорной канавы.
В местах перехода дороги из выемки в насыпь канавы отводят с на-
горной стороны в резерв, а с низовой выводят на поверхность грунта в
сторону от выемки (рис. VIII.5). Для стока воды дно резерва по окон-
чании земляных работ тщательно планируют с уклоном 2О°/оо от насыпи.
143
Таблица VIH.2
Категория дорог	ВП расчетных расходов. %, для	
	кюветов, нагорных канав, водо- сборов	прочих водо- отводных (про- дольных и по- перечных) канав
I	1	4
11, III	3	6
IV, V	5	10
Таблица VIII.3
Тип укрепления	Продольные уклоны канав %„, в грунтах	
	супесча ных	суглини- стых
Без укрепления	До 10	До 20
Одерновка	10—30	20—30
Мощение	30—50	30—50
Перепады и лотки	50	50
Резервам, ши рина которых превышает 6 м, придают вогнутый профиль
с уклоном к середине. При продольном уклоне резерва менее 5°/00 для
лучшего отвода воды в середине резерва делают канаву шириной по дну
0,4. Канавы, отводящие воду из
а)	резервов, должны быть укреплены
Рис. VIII.4. Нагорные канавы:
а — у насыпи; б — у выемки.
/ — насыпь; 2 — нагорная канава; 3 — откос
выемки
Рис. VIП.5. Выпуск воды пз нагорных
канав и кюветов в резервы:
1 — нагорная канава; 2 — резерв; 3 — вы-
емка; 4 — насыпь
против размыва.
По боковым водоотводным и
нагорным канавам вода стекает со
скоростью, зависящей от их про-
дольного уклона, поперечного
профиля канавы, глубины потока
и степени шероховатости стенок
канавы. При скорости течения,
меньшей 0,4 —0,5 м/с, взвешенные
в воде грунтовые частицы выпа-
дают из потока и образуют отло-
жения наносов, канава засоряется
и в ней возникает застой воды.
Поэтому не допускается уклон
водоотводных канав менее 2°/00.
При слишком большой скорости
течения грунт начинает размывать-
ся, в связи с чем дно и откосы
канав необходимо укреплять про-
тив размыва Откосы канав укреп-
ляют сплошной одериовкой с ук-
реплением дна щебневанием, грун-
том, обработанным органическими
вяжущими материалами, одиноч-
ным мощением и каменной клад-
кой на цементном растворе. Часто
применяют бетонные укрепления.
Укрепления канав назначают
по гидравлическому расчету (рис.
VIII .6).
Для боковых канав в тех слу-
чаях, когда их сечение назначают
144
не по гидравлическому расчету,
тип укрепления принимают ориен-
тировочно в зависимости от вели-
чины продольного уклона на осно-
ве многолетней практики (табл.
VIH.3).
На больших уклонах дну ка-
нав придают ступенчатый продоль-
ный профиль, устраивая перепады
из сборных железобетонных эле-
ментов, бетона, укладываемого на
месте, каменной кладки (рис.
VIII. 7), а на дорогах местного
значения из плетней с гравийной
засыпкой.
Прилегающие к перепаду участ-
ки дна канавы укрепляют моще-
нием. Между перепадами дну ка-
навы придают уклон, не требую-
щий укрепления или соответствую-
щий принятому типу укрепления.
В степных районах, в равнин-
ной местности, в застойных мес-
тах, когда нельзя отвести воду от
дороги по боковым водоотводным
канавам в естественные пониже-
ния местности или к водопропуск-
ным сооружениям, устраивают в
стороне от дороги испарительные
ба'сейны. Эти бассейны представ-
ляют собой котлованы, вокруг ко-
торых делают земляные валики,
для того, чтобы преградить доступ
воды, поступающей со стороны, не
из капав. Иногда вместо специаль-
ных испарительных бассейнов
можно щпользовать резервы, ко-
торые в этом случае располагают
на большем расстоянии от дороги,
чем обычно.
Вместимость одного испаритель-
ного бассейна не должна превы-
шать 200—300 м8, глубина — 1,5 м,
а уровень воды должен распола-
гаться на 0,6 м ниже отметки
бровки земляного полотна. Расчет
испарительных бассейнов сводится
к подбору такой их площади, что-
бы количество влаги, стекающей
а)
Рис. VI1I.6. Укрепления кюветов и на-
горных канав:
а — дерном; б — мощением; в — укреплен-
ным грунтом;
1 — дерн слоем 8—10 см; 2— щебень или
гравий слоем 8—10 см; 3 — деревянные ко-
лышки 2.5X2,5X25 см; 4 — камень слоем
12—16 см; 5 — слой мха; сена,-соломы тол-
щиной 3—6 см; 6 — слой грунта, обрабо-
танного вяжущими, толщиной 5—10 см
Рис. VIII 7. Перепады в кюветах;
а — нз камня; б — из бетона; в — нз желе-
зобетона ы х элем о н гов;
1 — мощение; 2 — бетон или бутобетон; 3 —
железобетонные элементы
ОД
с земляного полотна во время дождя, успевало испариться за период
между дождями.
Испарительные бассейны следует устраивать лишь в местностях,
где климатические условия (небольшое количество осадков, высокая
среднегодовая температура воздуха и сильные ветры) способствуют вы-
сокой испаряемости. В северных и центральных районах европейской
части СССР, характеризующихся водонепроницаемыми грунтами, они
способствуют заболачиванию местности и неприменимы.
Для испарительных бассейнов требуется дополнительный отвод
земли. Если за ними повседневно не ухаживать, то бассейны зарастают
сорняками и становятся источниками засорения прилегающих полей.
Поэтому на участках с затрудненным водоотводом целесообразнее
проектировать земляное полотно в насыпях с таким возвышением бров-
ки, чтобы вообще избежать необходимости устройства канав и испари-
тельных бассейнов.
В случае, когда грунтовые воды залегают высоко, а построить на-
сыпь такой большой высоты, чтобы исключить капиллярное смачива-
ние низа дорожной одежды, не представляется возможным, прибега-
ют к понижению грунтовых вод, устраивая для этого дренажи.
Дренажи (рис. VII 1.8) состоят из заложенных в грунт труб (закры-
тый дренаж) или заглубленных в водоносный слой грунта капав, за-
полненных крупным дренирующим материалом (открытый дренаж).
Рис. VIII 8 Схема закрытого дренажа:
а — с каменным заполнением; б — с дренажной трубой;
1 — утрамбованная глина; 2 —два слоя дерна (корнями вверх) или грунт, обработанный
битумом, толщиной 3 см; 3 — песок; 4 — мелкий гравий или щебень; 5 — крупный гравий
или щебень; 6 щебень, втрамбованный в грунт; 7 — керамическая или асбоцементная
труба; 8 — кривая депрессии; 9 — водоупор
146
Рис. VIП.9. Дренажные воронки:
а —разрез по полотну дороги; б — примыкание воронки к песчаному слою при малых про-
дольных уклонах; в — то же, при больших продольных уклонах дороги;
1 прослойка дерна или мха; 2 — щебень или гравий; 3 — дорожная одежда
Закрытый дренаж (или дренажная прорезь) состоит из уложенной в
грунте дрены — трубы (асбоцементной, керамиковой, бетонной или
деревянной), вода в которую поступает через открытые стыки звеньев.
Чтобы труба не засорялась грунтом, стыки окружают пористой засып-
кой (фильтром), крупность которой уменьшается по направлению к
стенкам траншеи. Пористая засыпка собирает притекающую из грун-
та воду, которая стекает далее по грубе (дрене).
Дренажи можно использовать как для понижения уровня грунто-
вых вод, так и для полного перехвата грунтовой воды, притекающей к
дороге со стороны. Чаще всего последние применяются на откосах вы-
емок, перерезающих водоносные пласты.
Осушающее (понижающее) действие дренажей заключается в том,
что при заглублении в грунт ниже уровня грунтовых вод труба быстро
отводит воду, просачивающуюся из прилегающей части грунта, в ре-
зультате чего вблизи от дренажа образуется осушенная зона.
К системе дорожного водоотвода можно отнести также подстила-
ющий (дренирующий) слой дорожной одежды, устраиваемый из песка,
гравия и других крупнозернистых материалов, который собирает во-
ду, проникающую в основание дорожной одежды через обочины, а так-
же трещины и швы в покрытиях. Вода из песчаного слоя отводится в
резервы или в боковые канавы, для чего этот слой выводится на отко-
сы насыпи по всей длине дороги.
В весенний период в дренирующий слой поступает также вода, вы-
деляющаяся из верхних слоев земляного полотна при таянии ледяных
прослоек, которые образовались на пучинистых участках в процессе
зимнего влагонакопления.
147
Дренирующие песчаные слои устраивают в лесной и лесостепных зо-
нах при пылеватых грунтах в избыточным увлажнением в период от-
таивания, а в других зонах — в местах с постоянным избыточным ув-
лажнением.
Применяют два типа дренажных слоев: рассчитанные на отвод по-
ступающей воды дренажными устройствами; рассчитанные на раз-
мещение в порах песка всей воды, поступающей в период оттаи-
вания.
В зависимости от ширины проезжей части и климатического района
строительства песчаные материалы для устройства дренирующего слоя
должны в уплотненном состоянии иметь коэффициент фильтрации от
3 до 10 м/сут.
В благоприятных гидрогеологических условиях сплошной вывод
песчаного слоя на откосы насыпи иногда заменяют устройством так
называемых дренажных воронок, заполненных хорошо дренирующим
материалом (одноразмерной щебенкой, галькой размером 40—60 мм
и др.), по которым вода просачивается на откос земляного полотна.
Дренажным воронкам придают сечение 0,4 X0,2 м и располагают их
через 4—6 м в шахматном порядке (рис. VIII.9).
Долгое время дренажные воронки были основным способом отвода
воды из песчаного основания. Однако пропускная способность дре-
нажных воронок невелика и для отвода воды, заполнившей поры пес;
чаного основания, требуется значительное время. Обочины, покрытые
Рис. VIII.10. Дренажные трубы для
осушения песчаного основания:
а — продольная трубчатая дрена; б — при-
емная часть поперечной трубчатой дрены;
в — то же, в плайе;
1 — обочина; 2 — дорожная одежда; 3 —
песчаное основание; 4 — продольная труб-
чатая дрена
чем проезжая часть, начинают от-
таивать примерно на’ неделю поз-
же, чем грунт под проезжей частью.
В результате этого в наиболее от-
ветственный для службы дороги
период весеннего оттаивания во-
ронки находятся в промерзшем
состоянии и не могут отводить
воду, выделяющуюся при оттаива-
нии грунта земляного полотна и
скапливающуюся в песчаном осно-
вании под проезжей частью, ^это-
му в местах с менее благоприятны-
ми грунтово-гидрологическими ус-
ловиями отказываются от приме-
нения дренажных воронок. Воду
из дренирующего слоя отводят по-
перечными и продольными дренаж-
ными трубками из асбоцементных
или керамических (гончарных)
труб (рис. VIII. 10), предохраняя
их зимой от проникания морозного
воздуха снаружи.
Расчеты необходимой толщины
песчаного основания изложены в
в гл. XI.
148
§ VIII.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНЫХ КАНАВ
Дорожные канавы рассчитывают по уравнению равн верного дви-
жения жидкости. Если длина канавы не велика, то расчет производят
по одному значению расхода, фактически собирающемуся только к за-
мыкающему сечению расчетного участка. При большой длине канавы
или при большой площади, с которой стекает вода, целесообразно де-
лить канаву на участки по длине и рассчитывать каждый участок на
свою величину расхода (см. § VIII. 1).
Площадь, с которой вода стекает в низовую канаву, определяется
половиной ширины дороги и длиной участка; к верховой канаве вода
стекает не только с половины ширины дороги, но и с пространства до на-
горной канавы, а при ее отсутствии — с некоторой площади, контуры
которой могут быть найдены по плану в горизонталях (см. рис. VII1. 2).
Для расчета более опасного ливневого стока к канавам используется
только формула полного стока:
Qnc =87,5ачас Faxp,	(VIII.1)
где «час — интенсивность ливня часовой продолжительности, опреде-
ляемая по табл IX.4, мм/мин, при этом ливневой район находят по карте
(см. рис IX 2), F — площадь водосбора, км2, обычно определяемая по карте
масштаба 1 : 25J000—I : 50 000; а — коэффициент стока, табл IX. I, <р — ко-
эффициент редукции [см формулу (IX.2)]; для полного стока <рпс = 1
Тип укрепления канав выбирают на основании результатов гидрав-
лического расчета.
Обычно при уклоне дна до 5—Ю°/оо канаву устраивают без укрепле-
ния. При больших уклонах чаще всего принимают типы укреплений,
указанные в табл. VIII.4. Кроме того, применяют также глинобетон или
обрабатывают грунт вяжущими материалами.	*
Одерновку плашмя и реже в стенку применяют для укрепления от-
косов. Дно укрепляют одерновкой только при ширине канавы более
1,0 м.
При ширине менее 1,0 м на дно укладывают щебень, крупный гра
вий, доменный шлак и утрамбовывают. Толщина слоя щебня — 8—
—10 см (см. рис. VIII.6).
Дерн (для укрепления одерновкой плашмя) должен быть свежий,
луговой, плотный. Торфяной и болотистый дерн непригоден. Запре-
Табл и ца VIII.4
Тип укрепления	Допускаемая скорость, м/с	Гип укрепления	Допускаемая скорость, м/с
Засев травой Одериовка плашмя »	в стенку Одиночное мощение на щебне камнем 15—25 см Двойное мощение кам- нем 15—25 см	0,8 1.0 1,8 2,5—3,5 3,5—4,5	Укрепленный грунт толщиной: 5 см 10 > Бетон низких марок Бетонные плиты Перепады	1,0 2.5 4—6 Более 5
149
щается применять дернины поломанные, с нарушенной корневой систе-
мой. Размер штучных дернин должен быть не менее 20x25 см, толщи-
на — 6 — 8 см. Дернины укладывают с перевязкой швов. При укреп-
лении одерновкой в стенку (с обязательным перекрытием всех твои)
каждая дернина должна перекрывать соседнюю с каждой стороны не
менее чем на 6—8 см.
В засушливых районах и в особо сухих местах одерновка плашмя
и в стенку не допускается, так как дерн засыхает и не приживается.
Для мощения применяют камень чаще всего высотой 12—14, 14—
16 и 16—18 см. При песчаных и супесчаных грунтах обязательна ук-
ладка между грунтом и каменным мощением слоя глины Толщиной
10—15 см. Мостят по слою сена, мха, соломы или щебня. Камни укла-
дывают плотно, тычком, с тщательным заполнением промежутков
щебнем и утрамбовкой. Укладка отдельных камней плашмя не допус-
кается.
Глинобетон для укреплений готовят из мягкой жирной глины с щеб-
нем из природного камня или кирпича. Толщина глинобетонного укреп-
ления должна составлять 25 см в районах с умеренным климатом и
15 см в южных районах. Допускаемые скорости течения воды для гли-
нобетонных укреплений принимают, как для плотной твердой длины.
Из слоя глинобетона можно успешно устраивать основания для оди-
ночной мостовой при супесчаных и песчаных грунтах укрепляемого
русла.
Укрепление грунтом, обработанным методом смешения вяжущими
материалами (парафинистой нефтью, мазутом, нефтяными остатками,
жидким битумом, дегтем и др.), целесообразно при строительстве до-
рог на песчаных и супесчаных грунтах. Слой грунта, обработанного
органическими вяжущими материалами, должен иметь толщину от
5 до 10 см.
Укрепление одерновкой а мощением очень трудоемко. Последнее
время все более широкое распространение получают типы укрепления
или приемы, поддающиеся механизации. К их числу относится засев
трав по подготовленному грунту вместо одерновки. При больших ско-
ростях течения для укрепления дна канав можно применять заливку
тощим бетоном (на низких марках цемента) по подготовленному щебе-
ночному слою. Особенно широко применяется бетонная облицовка в
виде бетонных плит размером 50x50x8 см.
Выбор типа укрепления канавы зависит от скорости протекания во-
ды (см. табл. VII 1.4), назначения канавы и наличия местных материа-
лов.
Более точно допускаемые скорости течения назначаются с учетом
глубины потока. Однако для проектирования сооружений дорожного
водоотвода достаточно применения осредненных значений допускае-
мых скоростей для каждого из типов укреплений.
Скорость течения воды определяют по формуле Шези-Маннинга.
Так называемое гидравлически наивыгоднейшее сечение не применяет-
ся при проектировании дорожных канав, так как этот принцип рас-
чета приводит, как правило, к глубоким (ц узким по дну) сечениям
и высокой скорости протекания воды.
150
§ VIII 3. РАСЧЕТ ДРЕНАЖА
Дренаж устраивают для перехвата или понижения уровня грунто-
вых вод. Целесообразно дрены располагать под боковыми канавами,
где они доступны для ремонта в случае заиления.
Перехватывающий, экранирующий дренаж устраивают обычно
в откосах выемок, если выемка перерезает водоносный слой до водо-
упора (рис. VH1.II). В этом случае приток воды на погонный метр
длины дрены вычисляется по данным обследования водоносного слоя
<7=Дйгв,
(VIII.2)
где К — коэффициент фильтрации, определяемый испытанием огразцов
грунта (табл. VIII.5); h — глубина воды в слое; /в — уклон водоносного слоя.
На длине I собирается расход
воды, подлежащий отводу:
Q = qi	(VI 11.3)
Для пропуска такого количе-
ства воды необходима труба, раз-
мер которой может быть найден из
равенства:
<?=ад'2.	(VIII.4)
где /я — уклон дренажной трубы;
— расходная характеристика дре-
нажной трубы, м3/с, вычисляемая по
формуле (для асбоцементных и гончар-
ных труб) = 24d8^3, где d — диа-
метр трубы, м.
Скорость течения воды в трубе
должна быть не очень высокой, но
и не слишком малой (во избежа-
ние заиления). Рекомендуется,
чтобы фактическая скорость тече-
ния была не меньше 0,6 м/с и не
превышала допускаемой скорости
для фильтрующей обсыпки дрены.
Скорость течения в круглой дрена-
жной трубе может быть подсчитана
по формуле
«д = ^д'д/2’ <VnL5>
где lV'n — скоростная характери-
стика трубы, равная 30,4 d2^3.
При строительстве дорог в мест-
ности с высокими грунтовыми во-
дами можно так высоко поднять
бровку насыпи и проезжую часть,
что понижения грунтовых вод
Рис. VIII.II. Экранирующий дренаж:
а — общая схема расположения дренажа
на откосе выемки; б — детали конструкции
дренажа;
1 — дери; 2 — утрамбованный глинистый
грунт; 3 — два слоя дерна или грунт, об-
работанный битумом; 4 — песок; 5 — водо-
носный слой; 6— кривая депрессии; 7 — во-
доупор; 8 — мелкий щебень или гравий;
9 — крупный щебень нлц гравий; 10 — ще-
бень, втрамбованный в грунт; 11 — дренаж-
ная труба; 12 — экран из мятой глины
151
Рис. VIII.I2. Закрытые дрены:
а — совершенные; б — несовершенные
не потребуется. Однако иногда положение бровки насыпи бывает
заданным и изменить его невозможно. В этом случае единствен-
ный способ предохранить основание дорожной одежды от пере-
увлажнения — понизить грунтовые воды под земляным полотном.
Для этого боковые дрены должны быть заложены на глубину, обеспе-
чивающую заданное понижение уровня грунтовых вод.
Если при этом дрены лягут на водоупор (рис. VIII. 12, а), то можно
ограничиться устройством одной верховой дрены (со стороны притока
воды), расчёт которой полностью совпадает с изложенным выше. За
дреной пространство будет постепенно осушено. Такие дрены называ-
ются совершенными. При глубоком залегании водоупора устраивают
две дрены, располагая их симметрично по обе стороны дороги, и остав-
ляют их висячими, несовершенными (рис. VIII.12, б). Для определения
необходимой глубины заложения дрен строят кривые депрессии (по-
нижения) грунтовых вод, рассчитывают приток воды к дренам it их
сечение (последнее аналогично приведенному выше).
Каждая из дрен осушает некоторое пространство, предельная ши-
рина которого, отсчитываемая в одну сторону, от дрены, называется
радиусом действия дренажа
R — И : tg а,
где tg а — тангенс угла наклона хорды, стягивающей кривую депрессии
табл. VIII.5), зависящий от свойств грунта водоносного пласта.
Таблица VIII.5
Г рувтьт	К, м/с	tg а. %„	Г рунты	К. м/с	Щ а, %„
Крупные и гра-	10-а	1,5—3	Суглинки	10-5—10-'-	25—50
велистые пески Мелкие пески	10-2—10-S	3—10	Глииы Тяжелые глн-	10-’ 10-’	50—80 80—100
Супеси	10-4—10-S	10-25	иы Торфы	10-3—10-’	10—70
152
Форма кривой депрессии пред-
ставляет собой параболу второй
степени (рис. VII 1.13) с уравнени-
ем изменения глубины вдоль потока
Н=Н j/ 1-	(VI11.7))
При X — О, Т. е. В наибольшем Рис. VIII.13 Схема к расчету подкю-
удалении ОТ дрены h — н и ПОНИ-	ветного висячего дренажа
жени я нет.
При х = R й = 0 и кривая депрессии снижается на величину Н.
Зная расстояние между двумя дренами L, получаем расчетное уравне-
ние понижения уровня воды в середине дороги
S — H —h = Н
(VIII.8)
Порядок расчета висячего дренажа:
1)	по условию неподтопляемости дренажного слоя дорожной одеж-
ды капиллярными водами назначается понижение уровня воды по се-
редине дороги S;
2)	по известному значению S(-= Н — h и расстоянию между двумя
соседними висячими дренами L определяют глубину заложения дре-
ны ниже уровня воды И, решая для этого квадратное уравнение, сле-
дующее из уравнения (VII 1.8).
(^) +(2 + т+1=°-	(V,ll9)
При известном понижении S необходимая глубина заложения дре-
ны равна:
3)	приток отводимой воды на единицу длины дрены определяется
через коэффициент фильтрации X по формуле (двусторонний приток к
каждой дрене)
2о =2Kih=iKh—,	(VII1.10)
dx
а с учетом выражений (VIII.6) и (VII 1.7)
2q = K ~~ — KHtga.	(VIII.11)
На всю длину дрены расход притока грунтовых вод равен:
Qr=2qla = KlaHtga.	(VIII.12)
Коэффициент фильтрации грунтов, в которых происходит пониже-
ние грунтовых вод, определяют непосредственным испытанием поле-
вых образцов грунта, взятых без нарушения их структуры.
Возможно также определение коэффициента фильтрации методом
«пробных откачек и нагнетаний» в полевых условиях. Для ориентиро-
вочных расчетов можно пользоваться данными табл. VIII. 5.
163
Глава IX
Гидравлический расчет малых мостов и труб
§ IX 1. ОБЩИЕ ДАННЫЕ
Малые водопропускные сооружения устраивают в местах пересече-
ния автомобильной дороги с ручьями, оврагами или балками, по кото-
рым стекает вода от дождей и таяния снега. Количество водопропуск-
ных сооружений зависит от климатических условий и рельефа, а сто-
имость их составляет 8—15% от общей стоимости автомобильной доро-
ги с усовершенствованным покрытием. Поэтому правильный выбор
типа и рациональное проектирование водопропускных сооружений, по-
зволяющие индустриализировать их устройство, имеют большое зна-
чение для снижения стоимости строительства автомобильной дороги.
Количество искусственных сооружений на 1 км дороги зависит
главным образом от рельефа местности (табл. IX. 1).
К основным видам водопропускных сооружений относят малые мос-
ты л трубы. Меньшее распространение имеют другие типы сооруже-
ний, пропускающих воду переливом через земляное полотно, — лот-
ки. Лотки, укрепляемые мощением, допускается применять на дорогах
низших категорий (IV—V) при пересечении периодически действующих
водотоков, с глубиной перелива не более 0,15—0,20 м.
Применявшиеся некоторое время фильтрующие водопропускные
сооружения в виде наброски крупных камней, через которую просачи-
вается вода, не оправдали себя в эксплуатации й могут использоваться
только как временные и на второстепенных дорогах, в местах, где
стекающая вода не содержит наносов, заиливающих промежутки меж-
ду камнями.
Водопропускные сооружения должны обеспечивать пропуск воды
без вреда для дороги и дорожных сооружений. Наилучшее удовлет-
ворение этих требований при обязательном соблюдении принципа эко-
номичности сооружений достигается методами вариантного проектиро-
вания.
Большую часть водопропускных сооружений (почти 95%), строя-
щихся на автомобильных и железных дорогах, составляют трубы. Они
не меняют условий движения автомобилей, поскольку их можно рас-
Таблица IX.1
Районы строительства дороги	Среднее коли- чество соору- жений на 1 км	Районы строительства дороги	Среднее коли- чество соору- жений на I кы
Пустыни и полупусты- ни	О.з	Сильно пересеченный рельеф	1.0—1,5
Болотистые районы	1	Горные районы	1,5—2
Равнины Среднехолмистый рельеф	0 5—1 0,7—1,2	Районы искусственного орошения	3
154
полагать при любых сочетаниях плана и профиля дороги. Трубы не
стесняют проезжую часть и обочины, а также не требуют изменения
типа дорожного покрытия.
Кроме того, трубы строятся полностью сборными, из железобетон-
ных и бетонных элементов небольшой массы, что позволяет пользовать-
ся кранами малой грузоподъемности.
Устройство мостов предъявляет более высокие требования к про-
дольному профилю дорог. Расположение мостов на вертикальных и
горизонтальных кривых или на больших продольных уклонах вызы-
вает усложнение их конструкции. На мостах иногда приходится при-
менять иной тип покрытия, чем на подходах; значительная высота на-
сыпи, например, при пересечении глубоких оврагов, вынуждает егро-
ить даже при малых расходах воды мосты с большой длиной поверху,
что приводит к значительному удорожанию сооружения; вызывает за-
труднения и косое пересечение водотоков мостами.
Все указанные обстоятельства позволяют рассматривать трубы как
основной тип малых водопропускных сооружений на постоянных и пе-
риодически действующих водотоках. Мосты применяют только в тех
случаях, когда трубы не могут обеспечить пропуск всей воды, прите-
кающей к дороге.
В современном дорожном строительстве наибольшее распростране-
ние находят железобетонные мосты и трубы стандартных типов из сбор-
ных элементов, заранее изготовляемых на централизованных базах.
Основным типом железобетонных труб являются так называемые уни-
фицированные трубы (круглые и прямоугольные), применимые как
для автомобильных, так и для железных дорог. В горной местности на
дорогах низших категорий иногда устраивают трубы на месте работ
из каменной кладки насухо.
Для увеличения пропускной способности без повышения высоты
насыпи устраивают многоочковые трубы из уложенных рядом несколь-
ких труб. Наблюдения показали, что в этих случаях расход равномер-
но распределяется между трубами. Однако трубы с числом очков
более четырех неэкономичны. В этих случаях следует переходить к
мостам.
При пропуске расчетных паводков трубы должны работать, как
правило, в безнапорном режиме, когда на всем протяжении сооруже-
ния поток соприкасается по свободной поверхности с воздухом. Как
исключение, на автомобильных, а иногда и на городских дорогах до-
пускается полунапорный или напорный режим (с затопленным входом
в сооружение) при условии принятия конструктивных мер, обеспе-
чивающих устойчивость труб и земляного полотна против фильтрации
воды.
При безнапорном режиме протекания воды возвышение высшей точ-
ки внутренне-i поверхности трубы над уровнем воды должно обеспе-
чивать пропуск плывущих' случайных предметов и составлять: в круг-
лых и сводчатых трубах высотой до 3 м — не менее 1/4 высоты трубы
в свету, а высотой более 3 м — не менее 0,75 м; в прямоугольных тру-
бах высотой до 3 м — не менее 1/6 высоты трубы в свету, а высотой
более 3 м — не менее 0,5 м.
155
На автомобильных и городских дорогах используют трубы отвер-
стием не менее 0,75 м (в кюветах на съездах с дороги — не менее 0,5 м).
В целях удобства эксплуатации рекомендуется применять при длине
менее 20 м грубы отверстием не менее 1,0 м, а при большей длине —
отверстием не менее 1,25 м. Трубы нельзя укладывать на постоянных
водотоках, где возможны наледи и ледоход. Не допускаются также
трубы и при пересечении горных водотоков с карчеходом.
§ IX.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ И РАСХОДОВ
ЛИВНЕВЫХ ВОД НА МАЛЫХ ВОДОСБОРАХ
Количество воды, притекающей к сооружению с малого водосбора,
поддается теоретическим расчетам, изучаемым в курсе гидрологии, в
ходе которых неизбежны различные допущения (условности) и погреш-
ности. Наиболее трудно учесть ход дождя во времени, ход снеготая-
ния и впитывания воды в почву Поэтому расходы и объемы воды с ма-
лых бассейнов вычисляют по нормам стока, т. е. с одинаковой схемати-
зацией для всех водосборов и со стандартной оценкой метеорологи-
ческих факторов стока в определенных географических районах. Про-
веркой норм стока является сопоставление расчетных величин стока о
наблюдаемыми. Как правило, >таких наблюдавшихся величин стока
оказывается немного, при этом наибольшие затруднения вызывает
оценка вероятности их превышения еще большим стоком.
Обычно считают, что вероятность превышения объемов и расходов
стока та же, что и основных стокообразующих факторов, т. е. ливней и
снеготаяния, вызывающих сток. На этом основании по результатам
длительных наблюдений за осадками и снеготаянием на-метеостанциях,
дающих возможность оценить вероятность больших и выдающихся
ливней и интенсивностей снеготаяния, а также по величинам расходов
воды, установленным по следам прохода паводков на местности, можно
составить региональные (порайонные) нормы стока, которые являются
обычно более надежными. Примером таких региональных норм явля-
ются нормы ливневого стока, разработанные Дальгипротрансом для
Приморского края и Союздорпроектом для Якутии, Непала и некото-
рых других районов.
При отсутствии данных для составления региональных норм поль-
зуются всесоюзными нормами стока. Общепризнанными для всех ви-
дов инженерною проектирования в СССР в настоящее время являются
нормы стока талых вод. Расчеты ливневого стока в проектных орга-
низациях разных ведомств выполняют по разным нормам.
Ливневые воды притекают к сооружениям по почти треугольному
гидрографу. Максимальный расход, определяемый формулой (IX 1),
наблюдается очень краткое время. Поэтому расчетный расход в соору-
жении оказывается меньшим, чем максимальный расход притока к не-
му, в связи с аккумуляцией части объема стока в пруду перед соору-
жением. Учет аккумуляции подробно рассмотрен в § IX. 5.
Гидрологические расчеты в СССР производят в соответствии с «Ука-
заниями по определению расчетных гидрологических характеристик»
166
CH 435-72. Однако приведенный в этом документе расчет ливневого
стока не полон (отсутствует определение объема стока, необходимого
для учета аккумуляции); в связи с этим для проектирования малых
водопропускных сооружений при транспортном строительстве этот
расчет не обязателен (см. СН 435-72, п. 4.28).
Принцип расчета стока о малых водосборов, так называемый метод
предельных интенсивностей, использованный в СН 435-72, может быть
реализован и в других модификациях, наиболее подходящих для рас-
чета транспортных сооружений.
Одним из таких способов является расчет, разработанный МАДИ
(А. Шахидовым) и Союздорпроектом.
В основе расчета лежит общая формула ливневого стока
<2Л = 16,7орасч Аи<р,	(IX.1)
где Срасч — расчетная интенсивность линия той же вероятности превыше-
ния, что и искомый расход, мм/мин, зависящая от продолжительности Ливия;
F — площадь водосбора, км2, определяемая по карте в горизонталях; а—коэф-
фициент стока, зависящий от вида’грунтов на поверхности водосбора, определяе-
мый по данным СН 435-72 (табл. IX.2); <р — коэффициент редукции, учиты-
вающий неполноту стока, тем большую, чем больше водосбор
По данным Союздорпроекта, для площадей до 100 км2 коэффициент
редукции может быть подсчитан по формуле
Ф=1:]/Т0Г,	(IX .2)
при этом для Г 0,1 км2 <р = 1.
Связь интенсивности ливня а с его продолжительностью t (мин)
обычно принимается в виде:
(IX.3)
где К — климатический коэффициент.
Таблица IX.2
Ns	Вид и характер поверхности	Коэффициент а при площадях водосбора,		
		0—1	I — 10	10—100
I	Асфальт, бетон, скала без тре- щин	1,0	1,0	1,0 6"65—0,9
11	Жирная глииа, такыры	0,7—0,95	0,65—0,95	
III	Суглинки, подзолистые почвы, тундровые и болотные почвы	0,6—0,9	0,55-0,8	0,5—0,75
IV	Чернозем, каштановые почвы, лёсс, карбонатные почвы	0,55—0,75	0,45—0,7	0,35—0,65
V	Су песи, сте п ные поч вы	0,3—0,55	0,2—0,5	0,2—0,45
VI	Песчаные, гравелистые рыхлые каменистые почвы	0,2	0,15	0,10
157
Рис. IX.1. Геометрические
элементы бассейна
Вводя в расчет интенсивность ливня ча-
совой продолжительности (эти ливни хорошо
изучены), получаем
602/3	,IV .4
(IX 4)
где ачас — средняя интенсивность ливня ча-
совой продолжительности, мм/мин
Принцип предельных интенсивностей за-
ключается в том, что за. расчетную, самую
опасную продолжительность ливня, принима-
ют время добегания воды от наиболее удален-
ной точки бассейна до дороги (рис. IX. 1):
t = L
ьрасч —
УДоб
(1Х.5)
где L — длина бассейна, км, спо6 — скорость добегания, км/мин.
Следовательно,
арасч
_^0одо6у/з
^час ' Kt ^час*
(IX.6)
- Безразмерная величина, стоящая в скобках, представляет собой
коэффициент перехода от интенсивности ливня часово! продолжитель-
ности к расчетной. Значения интенсивности часового ливня приведены
в табл. IX. 3. Номер ливневого района устанавливается по карте-схе-
ме, (рис. IX. 2). Таблица и карта разработаны Союз дор проектом.
Рис. IX.2. Карта-схема лпвиевых районов СССР
158
Таблица IX.3
Района	Интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин, при ВИ, %							
	10	5	4	3	2 1 1		0,3	0,1
1	0,27	0,27	0.29	0,32	0,34	0,40	0,49	0,57
2	0,29	0,36	0,39	0,42	0,45	0,50	0,61	0,75
3	0,29	0,41	0,47	0,52	0,58	0,70	0,95	1,15
4	0,45	0,59	0,64	0,69	0,74	0,90	1,14	1,32
5	0,46	0,62	0,69	0,75	0,82	0,97	1,26	1,48
6	0,49	0,65	0,73	0,81	0,89	1.01	1,46	1,79
7	0,54	0,74	0,82	0,89	0,97	1.15	1,50	1,77
8	0,79	0,98	1,07	1,15	1,24	1,41	1,78	2,07
9	0,81	1,02	1,11	1,20	1,28	1 48	1,83	2,14
10	0,82	1,11	1.23	 1,35	1,46	1,74	2,25	2,65
Скорость добегания может быть определена по данным Д. Л. Со-
коловского, который показал, что главным фактором, определяющим
скорость, является уклон бассейна /. При обработке данных Д. Л.
Соколовского получено, что для обычных задернованных поверхностей
бассейна скорость равна (рис. IX. 3):
пдоб = 3,571/4 (м/с), или пдоб = 0,2/,/4 (км/мин). (IX.7)
Для гладких поверхностей (дорожные одежды, асфальтированные
дворовые территории в городах и пр.).
пдоС = 107,/4 (м/с), или оиоб = 0,67,/4 (км/мин).	(IX.8)
Таблица значений переходных коэффициентов Kt (табл. IX.4):
Kt
^60слобу/з
составлена для задернованных поверхностей бассейнов. При продол-
жительности ливня 5 мин и менее коэффициент Kt достигает предель-
ного значения Kt — 5,24. Этому соответствует полный сток, т. е.
длительный приток воды с посто-
янным расходом Qnc.
Для бассейнов с гладкими по-
верхностями табличные значения
Kt удваиваются, но они не могут
быть более 5,24, что отвечает пол-
ному стоку.
Таким образом, расчетная фор-
мула расхода ливневого стока пос-
ле подстановки уравнения (IX.6)
в (IX.1) получает вид:
(2л=16,7ачас^Га<р, (IX.9)
Рис. IX.3. Связь скорости стекания
с уклоном бассейна:
i — задернованная поверхность водосбора;
2 — гладкая укрепленная поверхность
159
Таблица IX.4
L, кь	.Значения при уклоне бассейна /							
	0,0001	0,001	0.01	С, 1	0.2	о.з	| 0.5	0.7
0,15 0,30	4,21 2,57	3,86			Полный сток		5,24	
0,50	1,84	2,76	3,93					
0,75	1.41	2,08	2,97	4,50	5,05			
1,0	1,16	1,71	2,53	3,74	4,18	4,50	4,90	5,18
1,25	1,00	1,49	2,20	3,24	3,60	3,90	4,23	4,46
1 50	0,88	1,30	1,93	2,82	3,15	3,40	3,70	3,90
1,75	0,80	1,18	1,75	2,58	2,84	3,06	3,33	3,52
2,0	0,73	1,07	1,59	2,35	2,64	2,85	3,09	3,27
2,5	0,63	0,92	1,37	2,02	2,26	2,44	2,65'	2,80
3,0	0,56	0,82	1,21	1,79	2,0	2,16	2,34	2,49
3,5	0,50	0,74	1,10	1,62	1,81	1,95	2,12	2,31
- 4,0	0,46	0,68	1,0	1,48	1,65	1,78	1,94	2.11
4,5	0,42	0,62	0,93	1,37	1,53	1,65	1,78	1,95
5,0	0,40	0,58	0,86	1,27	1,42	1,54	1,67	1,82
6,0	0,35	0,52	0,76	1.13	1,26	1,36	1,48	1,61
6,5	0,33	0,49	0,73	1,07	1,20	1,29	1,40	1,53
7,0	0,32	0,47	0,69	1,02	1,14	1,23	1,33	1,45
8,0	0,29	0,43	0,63	0,93	. 1,04	1.12	1,22	1,33
9,0	0,27	0,39	0,58	0,86	0,96	1,04	1.13	1,23
10.0	0,25	0,37	0,54	0,80	0,90	0,97	1,05	1,14
11,0	0,23	0,34	0,51	0,75	0,84	0,91	0,98	1,07
12,0	0,22	0,32	0,48	0,71	0,79	0,86	0,93	0,93
13,0	0,21	0,31	0,46	0,67	0,75	0,81	0,88	0,96
14,0	0,20	0,29	0,43	0,64	0,72	0,79	0,84	0,91
15,0	0,19	0,28	0,41	0,61	0,68	0,74	0,80	0,87
20,0	0,16	0,23	0.34	0,50	0,56	0,61	0,66	0,72
а формула расхода полного стока (при Kt = 5,24 и <р = 1):
Qnc = 87,5fl4ac Fa.	(IX. 10)
Объем ливневого стока определяется как произведение слоя стока
«л на площадь водосбора F. При этом
' ®расч аФ^расч ~~ Kt ®час- аф»	(IX. 11)
»Диб
Тогда объем стока (в м3):
117=60000ачас—/L-Kfp.	(IX.12)
V^t
Малые водопропускные сооружения рассчитывают обычно на
пропуск лишь части расчетного ливневого расхода. На пропуск пол-
ного ливневого расхода их следует рассчитывать только в случае пол-
ного стока, т. е. при продолжительности расчетного ливня 5 мнн и
менее (см. табл. IX.4), когда переходный коэффициент достшает
максимального значения 5,24.
160
§ IX.3. РАСЧЕТ СТОКА ТАЛЫХ ВОД С МАЛЫХ
ВОДОСБОРОВ
На основании «Указаний по определению расчетных гидрологичес-
ких характеристик» (СН 435-72), распространяющихся на проектиро-
вание всех видов сооружений (в том числе малых мостов и труб), рас-
четный максимальный расход талых вод для любых бассейнов опреде-
ляется по редукционной формуле Государственного гидрологического
института (преобразованная формула Д. Л, Соколовского):
q Mpf	(IX.13)
(/• +1)"
где /ip — расчетный слой суммарного стока, мм, той же ВП, что и искомый
максимальный расход; F—площадь водосбсра, км2; k0—коэффициент дружности
половодья, определяемый для равнинных рек по табл. IX.5, для горных рек
с весенне-летним половодьем по табл. 1X6 ; п — показатель степени; для рав-
нинных водосборов он принимается по табл IX.5, а для горных водосборов
с уклонами более 0,05 п= 0,15; 6; и 62 — коэффициенты, учитывающие сни-
жение расхода на бассейнах зарегулированных озерами (8, см табл IX.7),
залесенных и заболоченных (б2 — табл IX.S).
Г а С	лица	1Х.5	Г а б л и ц а		IX.6
Природная зона (район)	п	ДЛЯ мл ' ых бассей- нов	Геогра ф и ческн й район	Средняя высота бас- сейна над уровнем моря, м	к.
Зоны тундры и лесная Европейская террито- рия СССР и Восточная Сибирь Западная Сибирь Лесостепная и степная юны	0,17 0,25	0,010 0,013	Урал Карпаты Алтай Северо-Восток	До 500 Более 500 До 1000 1000—2000 Более 2000	0,0025 0.0018 6 0045 0,0025 0,0015 0 0010 0,0030
Европейская террито- рия СССР (без Северного Кавказа) Северный Кавказ Западная Сибирь	0,25	0,02	СССР Камчатка Северный Саха	—	0,0010 0.0014
	0.-25 0.25	0,030 0,030	Лин Южный Саха ЛИН	—	0.0020
Зона засушливых степей и полупустынь Западный и Централь- ный Казахстан	0,35	0.060	П римечание. Для oacoefit Центрального Алтая (засушливые степи) йО“0,0007		ов рек Чуйские
Таблица IX 7
Озерновть, %	6,	Озерность, %	6
2— 5	0.9	10—15	0,75
5—10	0,8	Более 15	0,7
6
Зак. 725
161
Таблица IX.8
	0 (десятые долм)	
6 = 5— + 10—+1	0 I	2	1	4	1	6	
		
(целые числа)	«.=!(₽)	
1	1 	0,94	0.88	0,84	0,80
2	0,76	0,73	0,70	0,67	0,64
3	0 62	0,60	0,58	0,56	0,54
4	0,52	0,50	0,48	0,47	0,46
5	0 44	0,43	0,42	0,40	0,39
6	0.38	0.37	0,36	0.31	0,33
7	0,32'	0.31	0,30	0,30	0,29
Примечани е. FJ1 и F&— площади еса и болот на бассейне.
Расчет слоя стока половодья заданной вероятности превышения
Лр производится по трем параметрам: среднему мпоголетнем\ слою
стока й, коэффициенту вариации Cvh и коэффициенту асимметрии Csh
слоя стока. Высоту среднего слоя стока для бассейнов с площадью
более 100 км2 на европейской территории и более 1000 км2 на азиат-
ской территории СССР определяют непосредственно по карте (рис.
IX. 4). Для меньших бассейнов к значениям, снятым с карты, вводят
поправочные коэффициенты 1,1 при холмистом рельефе и глинистых
почвах и 0,9 — при плоском рельефе и песчаных почвах. При особе
больших потерях стока (сосновые леса на песках, значительное рас-
пространение туфогенных пород и др.) вводят коэффициент 0,5. В за-
сушливых районах и в полупустынной зоне Западной Сибири и Ка-
захстана для площадей водосборов менее 3000 км2 к значениям высо-
ты слоя, снятым с карты, вводят поправочные коэффициенты по табл.
IX. 9.
При наличии более 2% озерности бассейнов средние слои стока,
снятые с карты, уменьшаются введением коэффициентов 61 по табл.
IX.7.
Коэффициент вариации Cch принимают по карте изолиний
(рис. IX.5), причем для бассейнов площадью менее 200 км2 его значе-
ния умножают на следующие коэффициенты:
Площадь бассейна, км2 .Коэффициенты . . . .		. .	0-50 1,25		51—100 1,20	101—150 1,15	151—200 1,05
					Табл	ица IX.9
Средний слой	Поправочные коэффициенты при площади водосбора, км?					
	менее 10	100	500		1000	3000
стока снятый						
с карты, мм						
Менее 10	3.5	2,3		1,6	1,6	1,0
От 10 до 15	2,5	1,6		1,4	1,2	1,0
« 15 » 30	1,5	1,3		1.2	1,1	1,0 
162
Рис. IX.4. Карта средних слоев стока талых вол:
I _ районы, в которых расчетными для больших бассейнов являются расходы половодья; 2 — районы с более опасным лив-
невым стоком; 3 — горные районы
Рис. IX.5. Карта коэффициентов вариации слоев стока талых вод:
1 — районы, в которых расчетными для больших бассейнов являются расходы половодья; 2 — районы с более опасным лив-
невым стоком; 3 — горные районы
Рис. IX.6. Кривые модульных коэффициентов слоев стока
Коэффициент асимметрии Csh для равнинных водосборов принима-
ют равным 2 Cvh. Для северо-запада и северо-востока СССР, где в фор-
мировании максимального стока участвуют дождевые осадки, Csll =
= 3 Gvh. Для горных водосборов Csh = (34-4) Cvh.
Ординаты кривых вероятности превышения для определения рас-
четного значения слоя стока половодья ^п_находят по таблицам или
по рис. IX. 6, где даны отношения = hp'.h при гамма-параметричес-
ком законе распределения.
Расчетный слой стока определяют по формуле
hp = Kph.	(IX.14)
Коэффициенты 6 для малых водосборов, особенно при учете озер-
ности в величине слоя стока, можно принимать равными 1, так как
размещение озер на малых бассейнах—редкое явление, а лес на незна-
чительных площадях может быть полностью сведен после строительст-
ва автомобильной дороги.
§ IX.4. РАСЧЕТ ОТВЕРСТИИ ТРУБ
В зависимости от глубины подтопления и типа входного оголовка
в трубах могут устанавливаться следующие режимы протекания:
безнапорный режим — если подпор меньше высоты трубы на входе
либо превышает ее не более чем на 20%; на всем протяжении трубы
водный поток имеет свободную поверхность (рис. IX. 7, а);
полунапорный режим — возникающий при оголовках обычных ти-
пов (портальных, раструбных) в тех случаях, когда подпор превышает
165
Ь)
Рис. IX. 7. Режимы работы труб:
а — безнапорный; б — полунапорный; в —
напорный

высоту трубы на входе более чем на
20%; на входе труба работает пол-
ным сечением, а на всем остальном
протяжении поток имеет свободную
поверхность (рис. IX. 7, б);
напорный режим — устанавли-
вающийся при специальных вход-
ных оголовках обтекаемой формы 1
и при подтоплении верха трубы на
входе более чем на 20% (рис.
IX.7, с); на большей части длины
труба работает полным сечением
и лишь у выхода поток может от-
рываться от потолка трубы.
При значительном подтоплении
входа в тр\бу напорный режим мо-
жет возникать периодически и при
оголовках обычных типов. Однако
из-за прорывов воздуха через об-
разующуюся у входного отверстия воронку, протекание воды в
этом случае часто переходит иа полунапорный режим.
В связи с невысокой точностью определения притока boih к соору-
жению можно при расчете отверстий сооружений ограничиться упро-
щенными расчетами.
Приближенные расчетные формулы пропускной способности труб,
соответствуют трем режимам протекания воды в трубах:
а)	безнапорный режим (аналогия — водосл! в с широким порогом)
Qc = ff-C«c |/2g(/7— /?с),	(IX.15)
где Qc — расход воды, проходящей в сооружении; toc — площадь сжатого
сечения в трубе, вычисляемая при глубине hc = 0,5 Н; rpg — коэффициент ско-
рости.
Зная, что "глубина в сжатом сечении меньше критической н прибли-
зительно равна hc = 0,9 hK, можно записать
vc = t>K : 0,9 и hc = 0,9t>,<: g =0,73 — .
и
Далее, зная связь между глубинами Н и выражаемую формулой
я = /гс+^Т.	(IX.16)
получаем при обычном срб = 0,82—0,85 (для всех оголовков, кроме об-
текаемого, обеспечивающего протекание по напорному режиму)
H =	+------L_—'j « 2ftc.	(IX.17)
Д 2-0,93	/
1 Эти оголовки конической формы обеспечивают автоматическое установле-
ние напорного режима без отрыва потока от потолка трубы.
166
Тогда
Qc = 4>6«>cVgH-
Для прямоугольных сечений сос = 0,5 ЬН
Qc = 0,5грб Ki ЬН3'2 = MbH3'2,
или
Qc=l,356№/2,
(IX.18)
(IX.19)
(IX.20)
что соответствует коэффициенту расхода водослива т = 0,30.
Для круглых поперечных сечений площадь <ос может быть вычисле-
на при помощи графика (рис. IX.8), где даны величины
юс :d2 = f (/ic id) и R : d =[ (hc : d). ।
Формулы (IX. 19) и (IX.20) могут быть использованы также для
расчета отверстий малых мостов (см. ниже);
б)	полунапорный режим (аналогия — истечение из-под щита).
Qc = <PneWrK2g(/7-/zc).	(1Х.21)
где hc — 0,6 hT; hT — высота входа в трубу.
При обычных значениях срп = 0,85 и е = 0,6
Qc = 0,5wT К(2§(Д—0,6/гт).	(IX.22)
Полная площадь сечения входа легко вычисляется для прямо-
угольного и круглого сечений;
в)	напорный режим (аналогия — истечение из трубопровода)
Qc = % 'roK2g[(//-/iIO)-/(zK, —z)], '	(IX.23)
где <ото и йто — площадь сечения и высота основного протяжения трубы;
Фи — коэффициент скорости; <ри = 0,95 (для обтекаемого оголовка); i — уклон
трубы; iw — уклон трения
Для того чтобы установился полунапорный или напорный режим,
уклон трубы z должен находиться в определенном соотношении с ук-
лоном трения iw, при котором расход Qc проходит, целиком заполняя
поперечное сечение трубы, но без превышения атмосферного давления
в верхней точке.
Полунапорный режим и атмос-
ферное давление в сжатом сечении
у входа устанавливается при за-
топленном входе в трубу и уклоне
Q2
трубы z > iw, где iw =	.
Расходная характеристика це-
ликом заполненной трубы До =
= юСКД подсчитывается в зави-
симости от ее очертания; для круг-
лых труб До = 24 d8/3.
Эта проверка на незаполняе-
мость поперечного сечения обяза-
Рис. IX 8 Вспомогательные графики
для расчета круглых труб
167
Рис. IX.9. Графики пропускной способности типовых унифицированных труб:
а — круглых; б — прямоугольных; цифры на кривых — отверстия труб, м
тельна и для безнапорных труб (с незатопленным входом в соору-
жение), длина которых обычно велика по сравнению с их высотой.
Напорный режим и работа трубы полным сечением практически
на всем протяжении при отсутствии подтопления выхода гаранти-
руется при i «С iw- При этом, если i < iw, то глубина воды перед на-
порной трубой равна, как это следует из формулы (IX. 23):
Qi.
H = hw +	+
где 1Т — длина трубы.
При i = наступает переход от напорного режима к полупапор-
ному. При i > iw напорный режим срывается. Глубина воды перед тру-
бой в этом последнем случае определяется формулой (IX. 21).
На основе расчетных формул пропускной способности труб при раз-
ных режимах протекания воды составляют расчетные таблицы или гра-
фики пропускной способности типовых труб (трубы строят только ти
повые). Такие таблицы приводятся в типовых проектах, в том числе
для так называемых унифицированных труб (рис. IX. 9), нашедших
широкое применение в строительстве.
§ IX.5. УЧЕТ АККУМУЛЯЦИИ ЛИВНЕВЫХ ВОД
ПЕРЕД МАЛЫМИ ВОДОПРОПУСКНЫМИ СООРУЖЕНИЯМИ
При назначении отверстий труб необходимо учитывать аккумуля-
цию ливневых вод в пруду перед сооружением. При этом заранее нель-
зя назвать степень снижения расчетного расхода, так как глубина воды
перед сооружением (глубина пруда) еще неизвестна. Это осложняет рас-
чет и заставляет выполнять его либо путем последовательных прибли-
жений, либо графо-аналитическим приемом, изложенным ниже.
Малые искусственные сооружения почти всегда сильно стесняют
поток и изменяют его бытовой режим. В результате временного накоп-
ления перед сооружением части паводка гидрограф притока трансфор-
мируется в более растянутый во времени гидрограф сброса, что привб-
168
дит к снижению расчетного сбросного расхода ливневых вод в соору-
жении Q,. по сравнению с наибольшим секундным притоком с бассей-
на Qn (рис. IX. 10, а). Объем накопившейся воды Wпр при общем объеме
стока W зависит от гидрографа притока, отверстия сооруженияи рель-
ефа участка местности, в пределах которого образуется временный во-
доем.
Расход воды в отверстии сооружения определяется высотой под-
пора воды над входным лотком. При узких, ярко выраженных логах с
большим уклоном этот подпор даже в течение ливневого паводка обыч-
но достигает размеров, обеспечивающих практическое равенство рас-
хода воды в отверстии наибольшему секундному притоку; объем воды,
накопившейся перед сооружением, по сравнению с объемом всего па-
водка оказывается незначительным и практически не влияет на вели-
чину расхода в сооружении. При определении отверстия сооружения
в таких случаях в качестве расчетного расхода может приниматься на-
ибольший расход водотока заданной вероятности превышения. Также
без учета аккумуляции следует производить расчет малых сооружений
па пропуск паводков от таяния снега, всегда растянутых во времени
(рис. IX. 10, б).
При развалистых или слабо выраженных логах с малыми уклонами
образование подпора перед сооружением сопряжено с подтоплением
значительных по площади участков и накоплением перед полотном до-
роги больших объемов ливневых вод. Последние составляют уже су-
щественную часть общего объема паводка. Подпор воды перед соору-
жением возрастает медленно и обычно не успевает достичь величины,
обеспечивающей равенство сброса наибольшему секундному притоку
паводка. Расход воды в отверстии сооружения оказывается часто во
много раз меньшим расчетного расхода бассейна. В таких случаях ак-
кумуляция воды должна учитываться при определении величины от-
верстия сооружения для пропуска ливневого стока.
Из сказанного следует, что без расчета аккумуляции нельзя уста-
новить, какой вид стока более опасен для сооружения. Так, несмотря
па то, что наибольший приток талых вод меньше, чем ливневых, т. е.
Q,. < Q., опасным может оказаться сток талых вод, если QT >QC <
< Qn. В связи с этим после определения максимальных расходов раз-
личного происхождения следует произвести расчет отверстия соору-
Рис. IX.I0. Трансформация гидрогра-
фа притока воды к сооружению в гид-
рограф сбросных расходов:
11 —- ливневый сток; б—сток талых вод
Рис. IX.II. Схема к определению объ-
ема пруда
169
жения на пропуск талых вод при Qc — Qr и ливневых вод с учетом
аккумуляции, т. е. при Qc< Q.n так, как указано ниже. Большее из
двух полученных отверстий сооружения должно быть принято для
дальнейшего проектирования.
Часть площади гидрографа притока, расположенная выше кривой
сбросных расходов (см. рис. IX. 10, а), представляет собой объем на-
копления воды перед сооружением. Отношение между объемом на-
копления и суммарным притоком с бассейна W определяет степень
трансформации паводка и может служить показателем регулирующей
способности емкости лога перед сооружением.
Зависимость W'np = j (//) может быть выражена кривой, построен-
ной по плану в горизонталях участка местности перед сооружением.
Принимая, что склоны бассейна имеют однообразные уклоны и могут
быть представлены в виде двух плоскостей, пересекающихся по линии
лога, эту зависимость можно выразить аналитически (рис. IX. II):
117	22' + ^	= аН^	[j Х. 24)
где m,. m3. 1*л — крутизна склонов лога и его уклон.
Принимая по Д. И. Кочерину треугольную форму
притока и сбросных расходов, получим (см. рис. IX. 10)
гидрографов
<2с = Сл(1
w ) -Д w )
(IX. 25)
При использовании таблиц расходов учет аккумуляции может быть
выполнен только подбором. При использовании графиков можно вы-
полнить расчет графо-аналитическим приемом О. А. Рассказова, за-
ключающимся в том, что график (см. рис. IX.9) перестраивают в новую
систему координат (Qc и Н3), на котором уравнение (IX.25) выражает-
ся прямой линией (рис. IX. 12). Для построения прямой аккумуляции
Рис. IX.12. Схема графика для рас-
чета отверстий труб с учетом акку-
муляции
Рис. IX. 13. Прямые коэффициентов
трансформации:
/ — по Д. И. Кочерину: //, til — по О. В.
Андрееву
170
достаточно соединить по линейке точки с координатами (?л (на оси
Сс) и W: а (на осп /73). Пересечения прямой аккумуляции с кривыми
пропускной способности труб дают искомые решения непосредственно
без подбора.
Каждой точке пересечения соответствует сбросной расход Qc и
определенная величина подпора Н3.
Выполняя при помощи ЭЦВЛ1 построение гидрографов притока и
сброса по балансу-объемов стока и интервалам времени, А. А. Курга-
иовнч получил более точное решение, чем по уравнению (IX.25).
Результаты расчетов на ЭЦВМ представлены в табл. IX. 10. Расчет вы-
полняется непосредственно по уравнению
Сс = ЧСл.	(IX.26)
где 7р — коэффициент трансформации, но выражаемый более сложной
функцией, чем по формуле (IX 25)
Использование табл. IX. 10 и формулы (IX.26) в расчетах возможно
следующим образом: задают предельный подпор перед сооружением Н,
затем вычисляют объем пруда 1Рпр и, зная объем стока W, находят
по табл. IX. 10 величину Ар. Такой расчет удобен для определения от-
। ерстий мостов (см. ниже). При расчете отверстий труб эта последо-
вательность расчета,'очевидно, используется с трудом, так как задать
 тхбину воды Н, не зная сбросного расхода Qc, не представляется воз-
можным.
Основываясь па результатах массовых расчетов А. А. Кургановича
па ЭЦВМ (см. табл. IX. 10), можно уточнить учет аккумуляции при на-
значении отверстий труб. Эти расчеты показали, что фактическое
(криволинейное) очертание линии сбросных расходов по сравнению о
прямой Д. И. Кочерина приводит к большему снижению расчетного рас-
хода. При этом прямая Д. И. Кочерина на графике заменена О. В.
Андреевым двумя отрезками прямых (рис. IX. 13), один из которых
охватывает всю зону снижения сбросных расходов, разрешаемую Тех-
ническими условиями на проектирование мостов и труб (СН 200-62),
Таблица [X. 10
5л, IV	^р	 С Л		W пр IV		
	F < 10 км2	10 км:		F < 10 км2	F > 10 кмг
0	1,0	1,о	0,50	0,30	0,35
0,05	0,97	0,97	0,55	0,26	0,31
0,10	0,90	0,90	0,60	0,23	0,27
0,15	0,82	0,82	0,65	0,20	0,24
0,20	0,73	0,73 	0,70	0.17	0,21
0,25	0,62	0,62	0,75	0,14	0,18
0,30	0,53	0,55	0,80	0,12	0,15
0,35	0,49	0,50	0,85	0,10	0,12
0,40	0,45	0,45	0,90	0,08	0,09
0,45	0,35	0,40	0,95	0,01	0,05
			1,0	0	0
17)
0 Q'^OJZQ. 0.6ZQ а
по которым уменьшение расхода
в сооружении не допускается бо-
лее чем в 3 раза.
Два отрезка прямых выражают
уравнениями:
для зоны от 1 до 0,33
<?<==Qn(i—<1Х-27>
для неиспользуемой зоньгХр <
<0,33
Рис. IX.14. Схема уточненного графо- Qo = 0,62QJ1fl------SE-) . (IX.28)
аналитического расчета отверстии	\ W /
труб с учетом аккумуляции	„
3	При использовании этих уравне-
ний построения прямой аккумуля-
ции на графике рис. IX. 12 заменяются построениями ломаной линии,
приведенными на рис. IX. 14. Эффект учета аккумуляции оказывается
при этом возросшим по сравнению с использованием формулы (IX.25).
§ IX.6. РАСЧЕТ ОТВЕРСТИИ МАЛЫХ МОСТОВ
И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЫСОТЫ СООРУЖЕНИЙ
Приближенный расчет отверстий малых мостов (рис. IX 15) обыч-
но следует производить по схеме свободного истечения, пользуясь фор-
мулой (IX. 20), которая легко преобразуется к виду
<|ХЙ)
Зная, что И « 2й0 = 1.45Д принимают такую последовательность
расчета:
задают скорость и0 по желательному типу укрепления русла под
мостом, пользуясь табл. VIII. 4;
вычисляют напор Н;
вычисляют объем пруда 1Епр = а//3;
находят коэффициент >.р по табл. IX. 10.
Рис. IX. 15. Схема протекапия воды под малым мостом:
а — свободное протекание; 6несвободное протекание
172
Тогда без каких-либо последовательных приближений и с учетом
аккумуляции воды перед насыпью
Qc ~ Q.n> или Qc = Q.r.
Принимая для осуществления типовой проект моста с отверстием
Ь, следует пересчитать напор по формуле
7/ = ^_^_у/3 = ^_^_у/3.	(IX.30)
Задавая скорость ис, следует учитывать, что она будет наблюдаться
в потоке лишь на очень коротком протяжении в зоне глубины hc, в
связи с чем табличные скорости (см. табл. VIIL4) можно повышать
приблизительно на 10%.
При очень глубоком потоке воды в отводящем русле отверстие моста
рассчитывают по схеме несвободного истечения, наступающего после
того, как прыжок, возникновение которого возможно в сжатом сече-
нии, будет надежно затоплен бытовым уровнем, т. е. при условии, что
бытовая глубина
h6 >	= 1,45ЙО = 0,73Я!,	(IX.31)
так как\. = 0,9 hK. Здесь Нс рассчитывают по формуле
Я‘ = 1-,45^-.
g
(IX.32)
При несвободном истечении необходимое отверстие моста равно
d=-^-,	(IX.33)
Лб“с
где й0 — бытовая глубина, подбираемая при расходе <?с < Qn по уравнению
равномерного движения для сечения бытового лога при известных шерохова-
тости и уклоне лога, подобно тому, как подбирается глубина воды в канаве.
Величину сбросного расхода Qo рассчитывают по формуле (IX.27)
с вычислением объема пруда по ожидаемой глубине воды перед соору-
жением
= +	(IX.34)
2«<₽б
Отметка насыпи у труб назначается не менее чем на 1 м выше под-
пертого уровня воды при полунапорном и напорном режимах и на
0,5 м — при безнапорном. Над верхом трубы отметка насыпи должна
быть выше, не менее чем на толщину дорожной одежды. Это обеспечи-
вает необходимую засыпку над трубой и неподтопляемость дорож-
ной одежды при длительном стоянии воды перед сооружением
(рис. IX. 16).
Высота моста назначается по формуле (см. рис. IX, 16)
= 0,88 Я + А + йион,	(1X .35)
17Я
Рис. IX.16. Схема определения высоты насыпи у водопропускных сооружений:
а — у трубы; б — у малого моста
где 0,88 — коэффициент, учитывающий некоторое снижение уровня при
входе потока под мост; А — 0,50 м — возвышение низа пролетного строения над
у, овнем воды, а при наличии карчехода А = 1,0 м; hK0H — конструктивная
ьы от.1 пролетных строений моста.
Бровка насыпи у моста также должна быть поднята над подпертым
уровнем воды, не менее чем на толщину дорожной одежды.
Длина моста по верху назначается исходя из крутизны откоса ко-
нусов и высоты верха моста над дном лотка. При этом следует учиты-
вать, что необходимое отверстие моста, рассчитанное по форму-
ле (IX. 29) отсчитывается по свободной поверхности потока, а при
несвободном протекании — по средней линии (т. е. на глубине 0,5/ic).
§ IX.7. РАСЧЕТ РАЗМЫВОВ И УКРЕПЛЕНИЙ РУСЕЛ
ЗА МАЛЫМИ МОСТАМИ И ТРУБАМИ
Опыт эксплуатации малых искусственных сооружении показывает,
что в подавляющем большинстве случаев их повреждения связаны с
воздействием потока воды, и размывы обычно начинаются на выход-
ных участках.
Скорости на выходе из сооружения достигают 5 — 6 м/с, в то
ремя как допускаемые скорости для грунтов отводящих русел со-
вставляют 0,7—1,0 м/с.
Вытекающий поток воды находится чаще всего в бурном состоя-
нии и обладает большой кинетической энергией, которая и вызывает
размыв русла за сооружением.
В болы; инстве случаев русло нижнего бьефа за водопропускными
сооружениями имеет большую ширину, чем ширина отверстия водо-
пропускного сооружения.
Характер пространственного движения потока в очень широком
нижнем бьефе зависит от глубины воды в нем и параметров потока
на выходе из сооружения.
В зависимости от бытовой глубины потока в укрепленном отводя-
щем русле возможны три формы сопряжения потока, выходящего из
водопропускного сооружения, с бытовым потоком в широком нижнем
бьефе, когда Вруспа > 8 fccoop:
174
Т. Сопряжение по типу затопленной струи. Этот вид сопряжения на-
блюдается, когда струя, вытекающая из сооружения, будет водно-
стью затоплена (рис. IX. 17, а). В нижнем бьефе происходит растека-
ние струи в массе воды; при этом происходит постепенно уменьшение
скоростей течения вдоль потока.
2. Сопряжение по типу сбойного течения. Этот вид сопряжения на-
блюдается при глубине нижнего бьефа, несколько меньшей глубины,
сопряженной с глубиной на выходе из сооружения. Сбойному течению
присущи некоторые опасные свойства (рис. IX. 17, б).
Поток, выходящий из сооружения в нижний бьеф, движется снача-
ла без растекания в стороны. С боковых сторон поток граничит с водо-
воротными зонами, которые могут даже сжимать транзитный поток.
При снижении глубины нижнего бьефа до глубины, сопряженной в
глубиной на выходе из сооружения, происходит свал потока в одну
сторону, и сопряжение бьефов осуществляется в форме пространствен-
ного гидравлического прыжка, а динамическая ось потока искривля-
ется. При этом транзитная струя натекает с большой скоростью на бо-
ковые стенки отводящего русла. Уменьшение скоростей в транзитной
струе и выравнивание их по сечению отводящего русла происходят
очень медленно.
В результате этого требуется крепление не только дна,но и стенок
отводящего русла на значительном протяжении.
3. Сопряжение по типу свободного растекания бурного потока. Рас-
текание бурного потока в очень широких нижних бьефах характеризу-
ется следующими особенностями. Поток, выходящий из отверстия,
попадает в отводящее русло, глубина в котором меньше, чем глубина
на выходе из сооружения. Под действием силы тяжести происходит
растекание потока в стороны (по направлению к берегам). Это растека-
ние происходит до тех пор, пока глубина бурно растекающегося пото-
ка не будет равна глубине, взаимной с бытовой глубиной. Под взаим-
ными (или сопряженными) имеются в виду глубины, связанные урав-
нением гидравлического прыжка.
В результате этого область растекания бурного потока, сопря-
гающаяся с бытовым потоком и водными мавеами нижнего бьефа
посредством косых гидравлических прыжков, принимает в плане
характерную форму «лепестка» (рис. IX. 17, в)
Рис (X.I7 Сопряжение потоков в от-
водящем русле за сооружением:
а — по гноу затопленной струи; б — по ги-
°У сбойною течения; < — по типу свобод*
ного растекания
Рис. IX. 18. Схема продольного разре-
за укрепление за водопропускным со-
оружением
175
Растекание бурного потока в
узких нижних бьефах характери-
зуется следующими особенностями.
Поток, выходящий из сооружения,
растекается в стороны и окаймляет-
ся водоворотными зонами. В местах
набегания крайних струек потока
на боковые стенки отводящего рус-
ла, т. е. в сечении полного расте-
кания, происходит внезапное уве-
личение! глубин и образование ко-
сых гидравлических прыжков. Эти
косые гидравлические прыжки рас-
пространяются вниз по течению.
Если бытовой поток находится в
спокойном состоянии, в отводящем
Рис. IX. 19. План укрепления за соо- русле наблюдается обычный гид-
ружением	равлический прыжок. С увеличе-
нием бытовой глубины прямой
гидравлический прыжок придвигается ближе к своему предельно-
му положению в сечении полного растекания. Если глубины нижне-
го бьефа больше глубины, при которой прямой гидравлический
прыжок располагается в сечении полного растекания, то происхо-
дит прорыв водных масс в одну из водоворотных зон и переход к
сбойному течению.
Для предотвращения размывов выходных участков следует защи-
щать лог на определенной длине.
Защита от размыва заключается в правильном выборе типа и раз-
меров укрепления, которые назначают или из условия от«ут<*твия мест-
ного размыва, или из допущения размыва, но безопасного для устой-
чивости как укрепленного участка руела, так н самого соору-
жения.
Назначение типа укрепления по скорости на выходе из грубы
справедливо только для спокойных потоков (первый тип сопряжения).
При растекании бурных потоков скорости получаются значительно
большими, чем выходные; скорость может увеличиться примерно
в 1,5 раза
Выходные участки не укрепляют только в тех редких случаях, ког
да скорости на выходе из сооружения весьма малы и не могут нарушить
устойчивость как самого русла, так и сооружения.
Опыт проектирования защитных устройств у малых водопропуск
ных сооружений показывает, что нецелесообразно устраивать весьма
длинные укрепления отводящих русел, за которыми нет размыва. Зна
чительно экономичнее устраивать короткие укрепления, заканчивае-
мые предохранительными (погребенными) откосами, над которыми и
располагаются ямы размывов, безопасные для укрепления и сооруже-
ния (рис. IX. 18), если низ откоса заложен, ниже дна ямы.
Глубина заложения предохранительного откоса зависит как от гид-
равлических характеристик потока, так и от длины укрепления. Для
176
быстрого определения глубины размыва за укреплениями При наиболее
часто встречающемся свободном растекании можно воспользоваться
следующими данными теоретического расчета:
^укр tg а
b
О 1	2	3	4	5	8	10
Др:Н............. 1,55	0,98 0.78 0,65 0,59 0,54 0,45 0.40
Здесь Др1 Н — относительные глубины размыва (в долях глубины воды
перед сооружением) в зависимости от относительной длины укрепления Г?кр Ь;
b — отверстие сооружения; а — угол растекания, определяемый типом выход-
ного оголовка, но не больший чем 45° (см рис IX 17. в)
Из приведенных данных следует, что при отсутствии укрепления за
сооружением развивается размыв Лр « 1,5 Н. Устройство укрепле-
ния длиннее (3-М) b непелесообразно. Очертание укрепления в плане
показано на рис. IX. 19.
Возможен и более точный расчет размывов с учетом типа сопряже-
ния. Эти расчеты излагаются в специальной справочной литературе.
В основе этих расчетов, в одной стороны, лежит учет сопротивляемос-
ти грунта размыву, а с другой — обязательная гидравлическая струк-
тура потока, связанная с размещением прыжка непосредственно в кон-
це укрепления, т. е. над размывом.
Раздел четвертый
ПРОЛОЖЕНИЕ ТРАССЫ ДОРОГИ НА МЕСТНОСТИ
Глава X
Основные правила выбора направления трассы
§ Х.1. УЧЕТ ИНТЕНСИВНОСТИ И ОБЪЕМА ГРУЗОПОТОКОВ
ПРИ ВЫБОРЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТРАССЫ
При проектировании автомобильных дорог встречаются два привив
пиально отличных случая выбора направления трассы:
1. Проектирование больших автомобильных магистралей или дорог
высших категорий, когда общее направление дороги и основные про-
межуточные пункты назначаются из общегосударственных администра-
тивных, культурных и оборонных соображений. Эги дороги исполь-
зуются преимущешвенно для дальних автомобильных перевозок. 06
служиванне местных грузопотоков, возникающих от приближения ма-
гистральной дороги к небольшим промышленным предприятиям и на
селенным пунктам, играет второстепенную роль в назначении ее
трассы.
2. Проектирование сетей дорог промышленных и сельскохозяйст-
венных районов, связывающих между собой- ряд пунктов возникнове-
ния и потребления грузов, а также проектирование подъездных путей
от промышленных предприятий, совхозов, рудников и других мест
образования потоков грузов, тяготеющих к существующим дорогам,
станциям железных дорог и речным пристаням. В этом случае начерта-
ние сети дорог или направление подъездных путей определяется пре-
имущественно потребностями обслуживания местных грузопотоков.
Трассы дорог должны быть выбраны таким образом в отношении об-
служиваемых населенных пунктов и других грузообразующих точек,
чтобы объем транспортной работы при выполнении грузовых перево-
зок был наименьшим, а пассажирские сообщения удобны для пользую-
щихся дорогой. Это возможно, поскольку величины грузопотоков и их
направления могут быть определены с достаточной точностью.
При необходимости связать два населенных пункта естественно на-
иболее целесообразно прокладывать дорогу по соединяющей их пря-
мой линии (воздушной, линии). Однако при большом числе взаимно-.
Тяготеющих населенных пунктов невозможно построить сеть дорог,
178
непосредственно соединяющих каждый населенный пункт со всеми
другими (рис X. 1,с) по кратчайшему направлению. Создание такой
сети было бы не оправдано экономически и привело бы к бесхозяйст-
венному изъятию больших земельных площадей из сельскохозяйствен-
ного производства. Поэтому при проектировании начертания дорож-
ной сети должно быть найдено такое компромиссное решение, в кото-
ром удовлетворение требований автомобильного транспорта к эффек-
тивности автомобильных перевозок сочеталось бы с экономией затрат
на строительство, включая и стоимость земли, отведенной под дорогу.
В соответствии с принятой в настоящее время методикой сравнения
вариантов за критерии оптимальности начертания дорожной сети при-
нимают минимум суммы приведенных строительных и эксплуатацион-
ных затрат.
Предложен ряд математических методов отбора из ряда возможных
вариантов начертания дорожных сетей на и вы годнейшего варианта,
удовлетворяющего критериям оптимальности, в частности метод ста-
тистических испытаний (метод Монте-Карло), приемы комбинаторного
анализа, использование алгоритма Прима и др. В настоящее время
еще нельзя с полной определенностью высказаться о преимуществах
какого-либо из них.
- Проектирование начертания дорожной сети ведут, не учитывая
влияния рельефа и ситуации местности, получая таким образом сеть
воздушных линий, которая дает основную ориентировку для выбора
направления отдельных дорог при изысканиях на местности. Влияние
рельефа подлежит учету лишь при наличии непреодолимых препятст-
вий — горных хребтов, больших озер и заболоченных массивов. Гор-
ные перевалы и места обхода являются в этом случае точками обяза-
тельного прохода всех грузопотоков.
Проектирование сети выполняют в несколько этапов:
выбор основной схемы связей между корреспондирующими грузооб-
разующпми пунктами, удовлетворяющей требованию наименьшей сум-
марной протяженности; считается, что это соответствует минималь-
ным затратам на строительство;
уточнение первоначально намеченной сети путем введения допол-
нительных звеньев для удовлетворения критерия минимума приведен-
ных дорожно-транспортных затрат на перевозки;
окончательная корректировка намеченной сети путем уточнения
мест примыкания и разветвлений дорог.
Решение задачи по методу проф. Я. В. Хомяка начинают с пост-
роения кратчайшей связывающей сети дорог, т. е. такой сети воздуш-
ных линий, которые соединяют все грузообразующие и грузопогло-
щающие точки при наименьшей приведенной длине сети. Для отбора
звеньев в кратчайшую связывающую сеть используется показатель —,
который представляет собой длину участка дороги, приходящуюся
на тонну перевозимого груза. Этот показатель назван приведенным
расстоянием. В принципе имеется возможность приближенного учета
при проектировании сети особенностей рельефа введением в величину
I поправки на удлинение трассы.
17.)

Рассмотрим построение сети дорог на примере, заимствованном
из работы проф. Я. В. Хомяка.
Расчеты ведутся на основе составляемых по данным технико-эко-
номических изысканий таблиц грузовых перевозок. Часть такой таб-
лицы для примера приведена ниже (табл. Х.1).
Начиная построение, выбирают на схеме транспортных связей
точку, к которой тяготеют наиболее интенсивные грузопотоки.
Таблица Х.1
	Перевозки, ты а					. т, в	пункты н	ашачення		
Пункт отправ леяия	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	И и Т. Д.
1	X	560	700	950	150	80	85	30	45	20	10
2	560	X	80	10	—.	—	—	40	15	10	60
3	700	80	X	400	10	—-	—	— —	—	5
4 т. д.	950	10	400	X	—	—	—	10	-	—	5
Рис. Х.1. Проектирование дорожной сети районаз
а — схема транспортных связей; б—минимальная по протяжению сеть дорог, свя-
зывающая грузообразующие точки; в — уточнение сети путем установления раци-
ональных мест примыканий и разветвлений
181
Для случая, представленного па рис. X.!, а, таковой является
точка 7, для которой вычисляют приведенные расстояния до всех
других точек (табл. Х.2). На первом этапе расчета в рассматриваемом
примере получилось, что наиболее близкой к точке 1 является точка
4 (табл. Х.З). Поэтому линия 1—4 образует первое звено отыскивае-
мой кратчайшей связывающей сети (рис. Х.1, б). В дальнейших
расчетах точки 7 и 4 больше не рассматриваются и учитываются только
грузы, поступающие из них в другие точки.
Таблица Х.2
Характеристики перевозок
в точку /
Расстояния от точки /,
км
Объем перевозимых
грузов, Q, тыс. т
'Приведенное расстоя-
ние
Грузообразующие точки
/	2	3	4	5			24
X	20,4	26,3	13,0	16.8	13,2	8.2	34,1
X	560	700	950	150	80	8,5	50
X	0,036	0,038	|0,014|	0,165	0,165	0,096	0,683
Табл и и а Х.З
Характеристики перевозок	Грузообразующие точки							
в точку 4		*	3	4	5	6		
Р асстояние от точки 4, км	13,0	12,8	15,3	X	16,9	19,8	17,2	22,7
Объем перевозимых грузов Q, тыс. т	950	10	400	X	—	—	—	300
Кратчайшее расстояние до связующей сети, км	* X	12,8	15,3	X	16,8	13,2	8,2	22,7
Точки примыкания	X	4	4	X	1	1	1	4
Суммарный объем пе- ревозимых грузов, т'ыс. т	X	570	1100	X	150	80	85	350
Приведенные расстоя НИЯ	X	0,022	|0,014|	X	0,112	0,165	0.096	0,065
Таблица Х.4
Характеристики перевозок	Грузообразующие точки						
в точку 3	/ |	2			4		7	24
Расстояние от точки 5, км	26,3	24,9	X	15,3	18,4	35,2	7.8
Объем перевозимых грузов Q, тыс. т	700	80	X	400	10	—	120
Кратчайшее расстояние до связующей сети, км	X	12,8	X	X	16,8	13,2	7,8
Точки примыкания	X	4	X	X	1	1	. 3
Суммарный объем перевози- мых грузов, тыс. т	X	650	X	X	160	80	470
Приведенное расстояние	х •	0,020	X	X	0,154	0,122	|0.017|
Примечание. Для упрощения в табл. Х.2, Х.З графы для точек А’—2Л, а в табл. Х.4
графы для точек 7—23 опущены, так как иа первом этапе расчета они ие оказывают влияния
на результаты.
182
Из приведенных расстояний до точки 4 наименьшим является
расстояние-до точки 3. Поэтому линия 3—4 включается в сеть дорог.
При подсчете расстояний учитывалось, что грузы, перевозимые в точку
3 из точки 1, после установления первого звена сети 1—4 должны
обязательно пройти через точку 4 н, следовательно, на участке 4—3
объем грузовых перевозок будет равен сумме перевозок между точка-
ми /—3 и 3—4, т. е. 1100 тыс. т. Аналогично из точки 2 в точку 4
поступает 570 тыс. т., в том числе 560 тыс. т, направляющихся в точку 1.
При рассмотрении далее точки 3, связанной направлением 3—4—1
с точками 1 и 4, к объемам, приходящих в нее грузов, необходимо при-
бавлять грузы, следующие из рассматриваемых точек и в точки 1 и 4,
т. е. расчеты вести на сумму грузов, следующих в точки /, 3 и 4. Поэ-
тому, например, из точки 5 поступает в точку 3 150 + 10 = 160 тыс. т.
При определении приведенного расстояния из точки 2 до фрагмента
сети 3—4—1 учитывают грузы, поступающие из нее во все эти точки,
т. е. 650 тыс. т. Минимальное приведенное расстояние получается
до точки 24 и в сеть включается линия 3—24. Аналогичные подсчеты,
выполненные для точки 24, приводят к выводу, что минимальное при-
веденное расстояние соответствует точке 14. Однако по конфигурации
сети очевидно, что вместо нее более рациональна связь 3—14, которая
и вводится в схему.
Оставшиеся неохваченными точки привязывают к полученному
магистральному ходу повторным рассмотрением точек /, 4 и 3.
Найденная описанным построением 'схема кратчайшей связываю-
щей сети дорог (см. рис. Х.1, б) еще не в полной мере удовлетворяет
требованию минимума дорожно-транспортных расходов на пере-
возки.
Так, например, пункты / и 2, между которыми происходят значи-
тельные перевозки, связаны только окружным путем через пункт4,
что будет вызывать перепробег автомобилей. Для улучшения запро-
ектированной сети в нее вводят дополнительные звенья. Их включение
необходимо в тех случаях, когда приведенная стоимость перевозок
по намеченной сети, учитывающая транспортные и строительные рас-
ходы (см. § XXIV.1) выше, чем в случае введения дополнительного
звена, непосредственно связывающего точки. Эта дополнительная сеть
дорог показана на рис. Х.1,е пунктиром.
На первых этапах построения дорожной сети ее участки сопря-
гались в грузообразующих точках, что во многих случаях вызывает
перепробег автомобилей. Поэтому дорожная сеть должна быть уточ-
нена путем нахождения оптимальных мест примыкания и разветвле-
ния дорог (см. рис. Х.1, в).
При этом приходится решать следующие задачи:
1.	Нахождение точки примыкания подъезд-
ного пути к дороге более высокой катего-
рии (рис. Х.2, а).
Пусть интенсивность движения из пункта А в пункт В равна Nr, а
в пункт С равна Nc- Скорости движения по магистральной дороге
v„, по подъездному пути оп зависят от типа проезжей части и кате-
гории дорог, определяемых интенсивностями движения.
183
Затраты времени на перевозки составят:
т=У“г+^ ^в+^ + ^_х_т^Ув_ +
vn
4-(m + x) —.	(Х.1)
Ом
Значение угла примыкания а, соответствующее минимуму работы
перевозок, может быть найдено приравниванием нулю первой произ-
„ dT
водной что приводит к выражению:
X	Оц(^В — ^с)
cos ct —_____—	•
У&+х* Om(Nb + Wc)
(Х.2)
В рассматриваемом примере (см. рис. Х.1, в) уточнение мест при-
мыкания дорог привело к появлению дополнительных узловых точек
27, 28, 29, 30, 31. Введение точки 30 позволило ограничиться дорогой
16—30 вместо двух дорог 4—16 и 16—15.
2.	Нахождение точки соединения дорог,
связывающих три пункта.
При соединении дорогами трех пунктов для сокращения протяже-
ния дорожной сети целесообразно проектировать сеть дорог как
подъездные пути от грузообразующих пунктов к некоторой точке вну-
три треугольника, образованного тремя пунктами (рис. Х.2, б).
Рис. Х.2. Схемы к технико-экономическому обоснованию выбора направления
трассы дороги:
а — определение точки примыкания подъездного пути к дороге более высокой категории;
б — нахождение точки соединения дорог, связывающих три пункта; в — определение места
разветвления дороги; г — нахождение направления магистрального пути, обслуживающего
несколько грузообразующих пуиктоа
184
Положение точки О, определяемое углами а, 0 и у, находят таким
образом, чтобы суммарная продолжительность времени на перевозки
была наименьшей.
Интенсивность движения по подъездным путям будет большей,
чем если бы грузообразующие пункты соединялись бы непосредствен-
но. Так, например, на направлении МО интенсивность
Nmo — N mn + Nmc.
Обозначим продолжительность проезда одного километра по каж-
дому направлению соответственно /мо = ——; 6го=—; tco = —;
VMO	VNO	°CO
где vmo, i’ho и Vco — скорости перевозок по разным подъездным
путям.
Тогда, минимальные затраты времени на перевозку всех грузов
будут соответствовать, как показано в 1882 г. немецким инженером
Лаунгардтом, положению точки 0, определяемому зависимостью:
sin а: sin 0 : sin у = Тлю: ТСо : Tno.	(Х.З)
Если обозначить
'1'моА-Тсо~^ rNo
2
ciп л~к = 1 /" (Г~1мо)(,т—тсо) .
'	’	TN' I'cO
cin	1 Л (T~TMO)(.T~TNO)
2 V тмо TN<
(Х.5)
Найдя углы а, 0 и у, можно определить положение точки 0 на
плане известным из геодезии методом А П. Болотова, графически
перемещая начерченные на кальке направления линий МО, NO и СО
по плану местности, пока линии не пройдут через точки М, N и С.
В рассматриваемом примере таким способом определено положение
точки 32 в треугольнике 5—18—22 (см. рис. Х.1, в).
3.	Определение места разветвления дороги.
Если дороги, соединяющие два пункта о третьим, образуют между
собой малый угол, целесообразно вначале строить объединенную
дорогу, разветвляющуюся на некотором расстоянии (рис. Х.2, в).
Очевидно, что эту задачу можно рассматривать как определение
। а кого положения магистрального участка АО, при котором направ-
ления ответвлений в точки В и С удовлетворяют требованиям к углам
примыкания, установленным выше.
185
Положение места разветвления дорог на плане определяют ис-
пользованным выше методом, отложив из какой-либо точки прямой,
вычерченной на прозрачной бумаге, линии под углами cq и а2> находят
наложив ее на план местности, такое ее положение, чтобы линии прош-
ли через точки А, В и С.
4.	Нахождение направления магистраль-
ного подъездного пути, обслуживающего
несколько грузообразующих пунктов (рис. Х.2, г).
Если несколько населенных пунктов и промышленных предприятий
тяготеют к одному пункту, например к станции железной дороги,
к пристани или к крупному перерабатывающему промышленному
предприятию, а между собой имеют относительно малые транспортные
связи, заведомо нецелесообразно строить из каждого пункта самостоя-
тельный подъездной путь. Правильнее провести общий магистральный
подъездной путь АВ с ответвлениями от него к отдельным пунктам.
Положение магистрального подъездного пути находят графическим
способом построения силового многоугольника. При этом интенсив-
ность движения между каждой из грузообразующих точек и центром
рассматривается как вектор, направленный по прямой, соединяющей
эти точки.
Замыкающая силового многоугольника является равнодействую-
щей, показывающей направление основной магистрали.
Примыкания отдельных подъездных путей к магистральному ре-
шаются рассмотренным выше способом. Поскольку перевозки по каж-
дому пути осуществляются только между двумя точками, уравнение
(Х.2) упрощается, принимая вид:
/ Г'п
cos а — —— ,
где гп — скорость по подъездному пути; — скорость по магистрали.
Для большей точности определения положения подъездных путей
может быть сделано второе приближение исходя уже не из интенсив-
ностей, а из объемов работы по перевозке грузов по путям, полученным
при первом решении.
Изложенные методы построения дорожной сети отличаются доста-
точной простотой. Однако они дают лишь ориентировочное представ-
ление о рациональном направлении трассы,, поскольку не могут учесть
неизбежных в процессе эксплуатации дороги изменений интенсивности
движения, типов покрытий на дороге, появления новых грузообра-
зующих пунктов и т. д. Строительство каждой новой дороги способ-
ствует развитию народного хозяйства прилегающих районов и вызы-
вает появление новых грузопотоков. Поэтому начертание, оптимальное
в период проектирования, через некоторое время может перестать
в полной мере удовлетворять изменившимся условиям перевозок.
С другой стороны, не следует преувеличивать влияния неизбежных
отклонений трассы дороги от направления найденных воздушных ли-
ний, вызываемое местными топографическими условиями, которое иног-
да высказывается как аргумент против широкого использования тех-
нико-экономических методов обоснования начертания дорожной сею
186
§ Х.2. УЧЕТ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИИ ПРИ ВЫБОРЕ
НАПРАВЛЕНИЯ ТРАССЫ
Выбор трассы дороги предопределяет ее протяжение, расположение
всех капитальных дорожных сооружений, стоимость выполнения
строительных работ и, самое главное, показатели работы автомобиль-
ного транспорта в течение последующей многолетней эксплуатации
дороги.
При выборе направления дороги следует стремиться располагать
ее на местности таким образом, чтобы воздействие на дорогу природ-
ных условий наименее осложняло строительство и последующую ее
эксплуатацию.
При учете влияния на дорогу топографических, геологических,
гидрологических и метеорологических условий необходимо рассмат-
ривать динамику действующих природных процессов и те перемены,
которые произойдут после постройки дороги. Необходимо учитывать
и все те изменения, которые могут "возникнуть в результате созида-
тельной деятельности человека в прилегающей к дороге местности —
постройка водохранилищ, осушение болот, проведение ирригацион-
ных работ, лесонасаждения и т. д.
Сложность, а иногда и недостаточная изученность способов обе-
спечения устойчивости земляного полотна на участках с неблаго-
приятными геологическими условиями заставляют в большинстве слу-
чаев отдавать предпочтение вариантам обхода таких участков, если
это не связано с чрезмерным удлинением трассы.
Современные методы механизированного ведения земляных работ
позволяют строить устойчивое полотно, в самых разнообразных грунто
вых условиях. Поэтому типы грунтов подлежат анализу^преимуществен-
по с точки зрения опасности пучинообразования, осложняющего экс-
плуатацию дороги.
Из метеорологических условий при выборе трассы следует учиты-
вать направление господствующих ветров, от которого зависит зано-
симость дороги снегом, а в песчаных пустынях — песком. Всегда
предпочтительнее проложить трассу гак, чтобы бассейны, с которых
приносится на дорогу снег во время поземок, имели бы меньшие пло-
щади и были покрыты задерживающей снег растительностью.
Гидрологический режим пересекаемых водотоков влияет на выбор
места их пересечения и необходимые размеры мостов, а в некоторых
случаях определяет возможность трассирования дороги по долинам
рек.
Большие расходы воды на пересекаемых водотоках, вызывающие
необходимость постройки крупных дорогостоящих искусственных
сооружений, часто делают целесообразным смещение трассы ближе
к водоразделу.
Большое значение для работы дороги имеет ее расположение по
отношению к странам света. Количество солнечного тепла, поглощае-
мое склонами разной экспозиции, меняется в очень большой степени.
Южные склоны раньше очищаются ог снега и быстрее просыхают, чем
северные. На них интенсивнее протекают процессы выветривания и
187
эрозии. По подсчетам проф. Б. Н. Веденисова, южный откос выемки
при высоте солнца над горизонтом 30° аккумулирует в 14 раз больше
тепловой солнечной энергии, чем северный. Грунтовые дороги, про-
ложенные по южным склонам элементов рельефа, раньше теряют сне-
говой покров и имеют менее продолжительный период распутицы. В ле-
систо-болотистой местности'для лучшего осушения земляного полотна
дороги целесообразно приближать к северной стороне просеки, устра-
ивая полосу отвода несимметричной.
§ Х.З. ПРОЛОЖЕНИЕ ТРАССЫ ДОРОГИ НА МЕСТНОСТИ
В задании на проектирование дороги указаны начальная, конеч-
ная и промежуточные точки, через которые должна быть проведена
трасса проектируемой дороги. Эти точки, называемые опорными пунк-
тами, могут представлять собой промышленные, политико-админист-
ративные или культурные центры, транспортные узлы. При попытке
трассировать дорогу по прямым, соединяющим опорные пункты,
пришлось бы столкнуться с многочисленными препятствиями, прео-
доление которых технически и экономически менее целесообразно,
чем обход с небольшим отклонением от прямой линии.
Различают контурные и высотные препятствия. К первым относят-
ся излучины рек, населенные пункты, озера и болота, места с. небла-
гоприятными почвенными и геологическими условиями, заповедники;
ко вторым — горные хребты, отдельные возвышенности, глубокие и
широкие котловины.
Отклонение трассы от воздушной линии вызывается также необ-
ходимостью прохождения дороги через контрольные точки. К их числу
относятся согласованные места пересечений с железными дорогами и
автомобильными дорогами, места пересечения больших водотоков,
удобные для строительства мостов, горные седловины, а также ис-
пользуемые участки существующих дорог.
Осмотр местности или анализ местных условий по аэрофотосним-
кам или по карте крупного масштаба в горизонталях позволяет на-
метить ряд точек, через которые может пройти трасса дороги, обходя
препятствия. Соединение этих точек между собой дает ряд вариантов
воздушных линий, достаточно хорошо характеризующих возможные
направления трассы дороги.
На рис. Х.З показано несколько возможных вариантов воздушной
линии между опорными пунктами. На участке АВ число возможных
вариантов определяется двумя седловинами а и б. Заслуживает вни-
мания возможность отклонения трассы для пересечения железной
дороги на участке, где она проходит выемкой, удобной для устройства
путепровода. Фиксированные точки обхода озера в и г вызывают
необходимость дальнейшего отклонения северного варианта трассы
(сплошная линия на рисунке). Малые водотоки, впадающие в озеро,
не создают затруднений в выборе места перехода. Пересечение сле-
дующего крупного препятствия — большой реки — по условиям вы-
бора места мостового перехода возможно в точках д, е и ж.. Располо-
188
жение этих трчек указывает на целесообразность проложения север-
ного варианта трассы в обход промежуточного пункта В с устройством
к нему подъездного пути.
У южного’ варианта (пунктир на рисунке) приток реки и заболо-
ченные участки в его верховье делают более выгодным заход в пункт
В, а из него в точку з в обход излучины реки. Для дорог высших ка-
тегорий должен быть рассмотрен также вариант пересечения болота
г—з, сокращающий длину дороги. Дальнейшее направление обоих
вариантов определяется границами заповедника (точки и и к), пере-
сечение которого дорогой недопустимо.
Соблюдение технических требований к элементам плана и профи-
ля неизбежно приводит к дальнейшим небольшим отклонениям трас-
сы от воздушной линии.
Однако сравнение продольных профилей, построенных по планам
в горизонталях на основе воздушных линий, позволяет оценить ва-
рианты по транспортным и строительным характеристикам и выбрать
из них основной.
Наложение сети воздушных линий на геологическую и почвенные
карты также дает возможность оценить геологические условия каждо-
го из вариантов.
При выборе места проложения дороги следует избегать исполь-
зования ценных сельскохозяйственных угодий. Принятый в СССР
в 1968 г. закон «Основы земельного законодательства Союза ССР и
союзных республик» указывает, что для всех видов строительства,
в том числе постройки железных и автомобильных дорог необходимо
использовать земли несельскохозяйственного назначения или не-
пригодные для сельского хозяйства, либо сельскохозяйственные
угодья худшего качества, преимущественно не покрытые лесом, либо
площади, занятые кустарниками или малоценными насаждениями.
Потери сельскохозяйственного производства и землепользова-
телей, связанные с изъятием ценных земель, подлежат возмещению
Рис. Х.З. Варианты воздушной линии между опорными пунктами
189
строительной организацией. Предусмотренное законом возмещение
потерь 01 изъятия земель должно учитываться при технико-экономи-
ческом обосновании выбора трассы.
Каждое удлинение дороги связано с перепробегами' автомобилей,
которые, суммируясь, дают на дорогах с высокими интенсивностями
движения большие ежегодные транспортные потери, во многих слу-
чаях оправдывающие целесообразность отвода даже весьма плодород-
ных земель. Наоборот, на дорогах низших категорий допущенная из-
вилистость трассы будет компенсироваться высокими урожаями на
не затронутых строительством ценных полях.
§ Х.4. УЧЕТ СНЕГОЗАНОСИМОСТИ ПРИ ПРОЛОЖЕНИИ
ТРАССЫ
Половина территории СССР более чем на 5 мес. в году покрывается
снегом. В безветренную погоду он ложится ровным слоем. При ветрах
со скоростью более 3—5 м/с снеговой покров начинает сдуваться и
переносится в приземном слое воздуха (поземка), при этом до 90%
снега перемещается непосредственно у поверхности снеговых отло-
жений в пределах нижних 10 см. Если перенос происходит при снегопа-
де, возникает низовая метель.
Если на пути воздушного потока, переносящего снег (снеговетро-
вого потока), встречается возвышающееся препятствие, условия
движения воздушных струн меняются. На некоторой высоте над по-
верхностью земли изменение рельефа не отражается на скорости вет-
ра. В нижних слоях соответствующий поток воздуха, обтекая пре-
пятствие на своем пути, должен пройти через меньшее сечение. При
этом скорость снеговетрового потока возрастает, но в непосредственной
близости от препятствия образуются зоны затишья — аэродинамиче-
ская тень, в которой откладывается большая часть переносимого
снега. Приближенно можно считать ее ограниченной откосом с заложе-
нием 1 : 7—1 : 10. Над понижениями местности воздушный поток
расширяется, скорость его снижается и часть снега выпадает, за-
полняя понижение.
Земляное полотно автомобильных дорог является заметным пре-
пятствием для движения снеговётрового потока, у которого может
задерживаться значительное количество снега, образуя заносы, зат-
рудняющие, а иногда и полностью прерывающие движение. На очистку
дорог от снега затрачиваются большие средства. Учет при проектиро-
вании дороги особенностей заносимости ее снегом может существенно
облегчить борьбу с заносами при последующе! эксплуатации.
Заносимость дорог зависит от их поперечного профиля и от ко-
личества снега, приносимого к дороге с окружающей местности.
Механизм образования снеговых отложений около насыпей, вые-
мок и на косогорных участках дорог показан на рис. Х.4. Он связан
с образованием зон затишья около откосов и завихрений у резко вы-
раженных переломов откосов. Если к дороге за зиму приносится
меньше снега, чем может отложиться в пределах зоны аэродинамй-
190
Таблица Х.5
Категория снегозаносимости участков дороги	Характеристика участка
Сильнозаносимые	Выемки глубиной до 6,0—8,5 м и более, если на их подветренном откосе не может разместить-
Среднеза носимые	ся весь снег, приносимый за зиму Выемки с уположенными откосами, разделан- ные под насыпь или раскрытые. Насыпи высотой меньше, средней многолетней наибольшей высоты снегового покрова hc
Слабоза носимые	Насыпи высотой от до hB, где /1„ — незано- симая насыпь (см. § VII.7)
ческпх теней у откосов насыпей или на откосах выемок, участок доро-
ги можно считать незаносимым. В противном случае требуется посад-
ка у дороги снегозащитных насаждений, установка снегозадерживаю-
щих щитов и усиленная очистка дороги от снега.
На основе многолетнего опыта эксплуатации дорог в табл. Х.5
приведена классификация дорог по снегозаносимости.
Количество приносимого к дороге снега зависит от площади,
с которой он может сметаться ветром, и от наличия на его пути задер-
живающих препятствий (растительность, неровности поверхности зем-
ли). В сильно метелевых степных и тундровых районах допускают воз-
можность сдувания к дороге всего выпавшего снега, кроме задержива-
емого препятствиями, в лесных и лесостепных районах принимают,
что к дороге сносится половина выпадающего снега.
Рис. Х.4. Схемы образования снеговых отложений при обтекании земляного -
полотна снеговетровым потоком:
а — насыпь: б — мелкая выемка; s — глубокая выемка; е—полка на наветренном косогоре?
д — полка иа подветренном косогоре.
1 — свеговетровой поток; 2 — зона выгрузки снега; 3—зона выдувания снега
191
Количество выпадающего снега устанавливают по данным метео-
станций или по картам среднемноголетней высоты снегового покро-
ва, скорость и направление ветра — по данным метеорологических
справочников.
Максимальное количество принесенного к дороге снега (м3 на
1 пог. м дороги) в первом приближении можно определить по формуле
Q = (khL — Sc?) sin а,
где k — процент снегосноса; h — толщина снегового покрова, м; L — дли-
на снегосборного бассейна, м; а — угол между направлением зимних ветров и
дороги, принимаемый по розе зимних ветров; 2? — количество снега, удержи-
ваемого неровностями поверхности снегосборного бассейна. При этом учиты-
ваются только неровности, превышающие толщину остающегося несметенным
слоя снега.
200 ООО 600	600 woo
Длина снегосборноео бассейна, м
Рис. Х.5. Схема для определения количества снега, приносимого к дороге:
а — план снегосборного бассейна: б — схема к определению сносимого и задержкиваеыого
снега;
1 — опушка леса; 2 — границы аэродинамической тени
192
Если приносимый снег будет задержан перед дорогой, ее можно
считать незаносимой.
Расчет количества снега, приносимого к дороге* (рис. X .5), ведется
методом последовательного подсчета баланса снега с учетом величины
снегосноса и задержания препятствиями. При расчетах принято h=
= 0,60 м, а = 80°.
При прочих равных условиях трассу дороги желательно прокла
дывать так, чтобы площадь снегосборных бассейнов с учетом розы вет-
ров во время месяцев с наибольшим количеством метелей была наи-
меньшей, т. е. чтобы к дороге приносилось меньше снега. Целесооб-
разно приближать трассу к подветренным опушкам лесов, оврагов,
населенных пунктов, заросл ей кустарников и других мест, где откла
дывается снег.
Незаносимы при метелях лесные просеки. Мало заносятся участки
дорог, составляющие в направлением господствующих ветров угол
менее 30°.
Не следует прокладывать дорогу по пониженным местам, которые
всегда сильно заносятся снегом. Пересекать их лучше по кратчайшему
направлению.
Участки дорог, проложенные в выемках и по полкам вдоль косого
ров, всегда сильно заносятся снегом. Несколько менее заносимы
в тех же условиях насыпи и полувыемки-полунасыпи. Чтобы умень
шить заносимость, следует по возможности приближать дорогу на под
ветренных склонах к верхней части косогора, поскольку верхняя
граница снежных отложений располагается обычно в пределах 5—10 м
выше подошвы откоса.
На подветренных склонах лучше прокладывать трассу в нижней
части или даже по долине в 80—100 м от подошвы склона.
§ Х.5. ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ВОДОТОКОВ
Трассы автомобильных дорог пересекают большое число постояв
ных и периодически действующих водотоков. Переход через каждый
водоток сопряжен с возведением сооружений для пропуска воды, под
ходов к ним, регуляционных сооружений, обеспечивающих нормаль
ное протекание воды через искусственное сооружение, укрепитель
ных сооружений, защищающих мосты и подходы к ним от размыва
Мосты и трубы на автомобильных дорогах следует располагать та
ким образом, чтобы при обеспечении беспрепятственного пропуска вы
соких вод и соблюдении требований экономичности постройки и удоб
ства движения автомобилей не нарушать плавности трассы. Несмотря
на то, что наиболее экономичным и целесообразным в отношении про
пуска воды является перпендикулярное пересечение дорогой водо-
токов, современные технические условия проектирования дорог не ста
1 Точный метод расчета снегоприноса изложен в книге «Зимнее содержание
автомобильных дорог» Г. В Бялобжеского, А. К. Дюнина и др (М., «Транс-
порт», 1966. 224 с.).
7 Зак. 725	,эз
Рис. Х.6. Мосты на кривых:
а — иа кривой в плайе; б — иа вертикаль-
ной кривой
вят никаких ограничений для ма-
лых и средних мостов и труб под
насыпями, подчиняя их располо-
жение требованиям плавности трас-
сы и допуская их устройство при
любых сочетаниях элементов пла-
на и профиля. Чем выше катего-
рия дороги, тем более оправдан
отказ от изменения трассы дороги
ради перпендикулярного пересече-
ния водотока.
На современных автомобильных
дорогах высшей категории для
обеспечения плавности трассы в
холмистой и горной местностях
широкое применение находят боль-
шие мосты на кривых в плане и
продольном профиле (рис. Х.6),
несмотря на неизбежное осложне-
ние конструкции этих сооружений
и процессов строительства. Высо-
кая стоимость современных авто-
мобильных дорог и большие потери
автомобильного транспорта от пе-
репробегов и снижения скорости
при неудобных въездах заставили рассматривать мосты, даже сравни-
тельно больших пролетов, не как уникальные сооружения, довлею-
191
над прилегающими участками дороги, а как элементы дороги,
зые не дол?кны выделяться из ее общего направления и вносить
е-либо изменения в режимы движения транспортного потока,
инструкции мостов, строящихся на кривых, должны удовлетво-
всем требованиям к плану и поперечному профилю криволиней-
участков дороги в отношении устройства виражей, уширений,
ения переходных кривых и т. п. При косом пересечении лога
ые мосты и трубы целесообразно располагать по осп лога под углом
эассе. Если ось водотока и ось долины непараллельны, рекомен-
гся проектировать спрямление русла, что дает возможность вести
работы по постройке искусственного сооружения в котловане, вы-
'ом на сухом месте.
При пересечении больших водотоков постройка косого моста
1чительно увеличивает стоимость мостового перехода и сопряжена
необходимостью устройства регуляционных сооружений. Погон-
й метр моста через большую реку во много раз дороже погонного
тра дороги. Большой мост как капитальное инженерное сооружение
обходимо строить на участке реки, наиболее удобном для пропуска
1соких вод. Это обеспечивает'устойчивость и неразмываемость рус-
1 и позволяет удовлетворить требования судоходства.
Удобство перехода с большим мостом, с точки зрения требовании
зтомобильного движения, обеспечивается главным образом устройст-
эм плавных в плане н продольном профиле продходов к мосту.
Выбор места перехода через большие водотоки обычно бывает
вязан с неизбежным отклонением от воздушной линии и поэтому место
тостового перехода через большие реки следует рассматривать как
юнтрольную точку трассы (см. гл. XVIII—XXI).
§ Х.6. РАЗВИТИЕ ЛИНИИ ИА СКЛОНАХ
При трассировании дорог в холмистой местности, особенно при
преодолении речных долин и оврагов часто встречаются участки,
уклоны которых превышают предельно допускаемые. В таких местах
возможны два варианта проложения трассы (рис. Х.7). Первый ва
риант характеризуется прямым подъемом по косогору с наибольшим
продольным уклоном, допустимым по категории дороги, что вызывает
необходимость’устройства высокой насыпи в нижней части подъема и
глубокой выемки наверху, второй —с подъемом по склону косогора
с малыми земляными работами. Это связано с отклонением дороги от
воздушной линии и с искусственным удлинением трассы таким обра-
зом, чтобы продольный уклон соответствовал допускаемому для доро-
ги данной категории. Такой прием трассирования называют развитием
линии по склону.
Необходимая длина трассы на косогорном участке:
«доп
где Н — высота подъема, м; «д0П — допускаемый продольный уклон, вы-
раженный в десятичных дробях.
7*	195
Преодоление склонов по кратчайшему расстоянию вызывает не-
обходимость устройства насыпей и выемок, связанных с большими
земляными работами, однако, протяжение участка дороги при этом
получается наименьшим, что при продольных уклонах, не превы-
шающих 30—40°/оо, не вызывает затруднений для автомобильных пе-
Рис. Х.7. Варианты проложения трассы по косогору:
а — план; б — продольные профили
196
При развитии линии по склонам с таким же продольным уклоном
стоимость земляных работ обычно уменьшается, но протяжение дороги
увеличивается и возрастает объем работ по устройству дорожной
одежды, что частично поглощает экономию, достигаемую на земляных
работах. Пробег автомобилей увеличивается, и экономия, полученная
во время строительства дороги, с течением времени поглощается воз-
росшими издержками на эксплуатацию автомобилей. Кроме того,
развитие линии по склонам часто сопровождается введением кри-
вых малых радиусов, что создает на дороге опасные для движения
участки.
Для дорог низших категори о одеждами переходных типов и
малой интенсивностью движения вариант развития линии наиболее
целесообразен. Наоборот, для дорог высоких категорий преимущест-
ва, достигаемые от сокращения трассы, несомненны, и к разви-
тию линии прибегают только там, где глубина выемки или вы-
сота насыпи становится недопустимой по техническим соображе-
ниям.
Совершенно неправильным должно считаться встречающееся ино-
гда на дорогах в слабохолмистой и пересеченной местности преодоле-
ние склонов по кратчайшему расстоянию с использованием макси-
мальных, а иногда допускаемых в исключительных случаях, уклонов.
Затяжные крутые подъемы трудно преодолимы для тихоходных боль-
шегрузных автомобилей и автопоездов, а на участках спусков при
скользкой поверхности покрытия часто возникают аварии автомоби-
билей, развивших слишком большие скорости.
При неизбежности преодоления подъемов с предельными уклонами
для улучшения транспортных качеств дороги и повышения ее про-
пускной] способности и безопасности движения на крутых участках
устраивают дополнительные полосы проезжей части, по которым
без помех для движения остальной части транспортного потока сле-
дуют автомобили и автопоезда.
На косогорах и участках со сложным рельефом, где при проложе-
нии дороги необходимо выдержать заданный уклон, направление
трассы предварительно намечают по крупномасштабным планам в го-
ризонталях. Предварительное направление вариантов трассы выби-
рают, учитывая наличие высотных и плановых препятствий и анали-
зируя инженерно-геологические условия местности, в первую очередь
опасность оползней.
Точное место проложения трассы на плане в горизонталях опре-
деляют последовательными засечками циркулем расстояний между
смежными горизонталями, соответствующих продольному уклону,
принятому при трассировании.
При сечении горизонталей через h (в метрах) и принятом продоль-
ном уклоне I (в тысячных) расстояние между смежными горизонта-
лями должно составлять I = у (метров).
Положение линии заданного уклона находят, последовательно
откладывая циркулем отрезок I между горизонталями (рис. Х.8).
При этом максимально стремятся выдержать заранее намеченное
197
Рис. Х.8. Прием трассирования дороги заданным уклоном по плану в горизон-
талях:
/ — линия заданного уклона; 2 — трасса, спрямляющая линию заданного уклона
направление трассы. Получаемую ломаную линию спрямляют на от-
дельных участках, вписывая в образующиеся углы круговые и пере-
ходные кривые, пользуясь для этого вырезанными в масштабе карты
прозрачными шаблонами.
Так как первоначально намеченная ломаная линия равных укло-
нов при этом спрямляется и уклон возрастает, при трассировании
принимают уклон на 10— 15°/0о меньше заданного.
Трасса, проложенная по косогору, часто меняет свое направле-
ние. Положение вершин углов поворота определяется в основном
рельефом местности, но зависит также и от необходимости размеще-
Рис. Х.9. Расположение смежных кривых:
а — Обратные кривые; б — непосредственное сопряжение односторонних круговых кривых
при одинаковых уклонах виража; в — односторонние кривые при разных уклонах виражей
(пунктиром показано более удачное решение с заменой двух углов одним углом поворота);
г — замена круговой кривой малого радиуса непосредственно сопрягающимися в точке А
переходными кривыми. La и L — прямые вставки для размещения переходных кривых и
отгонов виража
198
ния смежных кривых в плане. Поэтому в процессе трассирования по
плану в горизонталях необходимо все время проверять возможность
размещения переходных кривых и отгонов виражей.
Наиболее характерные случаи сочетания смежных кривых пока-
заны на рис. Х.9.
§ Х.7. ПРОЛОЖЕНИЕ ТРАССЫ ДОРОГИ В РАЙОНЕ
НАСЕЛЕННЫХ ПУНКТОВ
Обслуживание автомобильными дорогами как местных, так и
транзитных перевозок вызывает необходимость связи этих дорог
с промежуточными населенными пунктами. При этом возникает вопрос
о пропуске транзитного движения и обеспечении удобной связи доро-
ги с разными районами города.
При трассировании дороги в районе населенного пункта должны
быть рассмотрены варианты проложения дороги через пункт по его
планировочной территории и в стороне от него, с постройкой подъезд-
ного пути. Выбор решения зависит от назначения дороги, величины
населенного пункта, соотношения транзитного и местного движения.
Вопрос о проложении трассы дорог I—III категорий вблизи насе-
ленных пунктов всегда лучше решать в пользу обхода с устройством
подъездного пути. Увеличение интенсивности движения при пропуске
транзитного движения через населенный пункт затрудняет местное
уличное движение. Дорога с интенсивным движением делит населен-
ный пункт на изолированные части, затрудняя его хозяйственную
жизнь. Возрастает опасность несчастных случаев с пешеходами,
усиливается уличный шум и увеличивается загрязнение воздуха
отработавшими газами автомобилей. Скорость автомобилей, следую-
щих транзитом, в пределах населенного пункта значительно снижается;
содержание дороги, особенно снегоочистка, затрудняется. Постройку'
усовершенствованной дороги в пределах населенного пункта необ-
ходимо рассматривать как временное мероприятие, способствующее
его благоустройству. Одновременно следует предусмотреть вариант
обхода города транзитным движением, который должен быть осу-
ществлен при возрастании интенсивности движения.
Вопрос о проложении трассы в районах городов с населением
в несколько сотен тысяч человек наиболее сложен. Относительная
роль транзитного движения тем меньше, чем больше население города.
Обобщение данных наблюдений, проведенных в ряде стран (Англия,
США, ФРГ) приводит к следующей зависимости доли транзитных
автомобилей в общем потоке движения /V в процентах от численности
жителей в населенных пунктах W:
N = 115— 18U7.
Поэтому, наряду с проблемой пропуска транзитного движения,
минуя городскую черту, в боль них населенных пунктах возникает
не' менее сложный вопрос о вводе в город потоков интенсивного дви-
жения из пригородов.
199
При проложении трассы через крупный населенный пункт в за-
висимости от его планировки, начертания существующей транспорт-
ной сети, расположения промышленных предприятий, администра-
тивно-политических и культурно-хозяйственных соображений воз-
можны пересечения по главным улицам, пересечения с проходом по
окраинам и примыкание по касательной к границам планировочной
территории. Для городов с населением до 300—500 тыс. чел. наиболее
целесообразно последнее решение, сочетающее удобство сообщения
с городом с устранением неудобств для жителей от транзитного дви-
жения.
В более крупных населенных пунктах, являющихся транспорт-
ными узлами, в которых пересекается несколько дорог, для устранения
транзитного движения устраивают обходные, кольцевые дороги. Трассу
кольцевой дороги обычно прокладывают в непосредственной близости
от границ городской планировочной территории. В этом случае коль-
цевые дороги не только улучшают условия движения транзитных
перевозок, но и облегчают внутригородские перевозки между окраи-
нами города, разгружая его центральные районы.
Поданным канд. техн, наук А. Н. Пряхина, внешние кольцевые
дороги отвлекают с радиальных магистралей города приблизитель-
но 2/3 перевозок с длиной пробега около четверти длины кольца.
Кольцевая дорога соединяется с городской уличной сетью выхо-
дящими из города автомобильными магистралями. По этому прин-
ципу запроектирована кольцевая автомобильная дорога вокруг
Москвы.
В больших городах, а также в промышленных застроенных райо-
нах, включающих комплексы жилых зданий и заводских сооружений,
которые отстоят на 20—30 км от центральных кварталов города,
движение сопряжено с значительными затратами времени. Для улуч-
шения связи центральных районов с окраинами в ряде американских
и японских городов строят улицы скоростного движения (скоростные
вводы), на которых транспортные потоки, поступающие с примы-
кающих к городу магистралей, следующие из одного района в другой
или из окраин к центру, изолируют от местного внутригородского
движения. Поэтому здесь автомобили могут двигаться с высокими
скоростями. Однако и на этих улицах из-за трудности проложения
трассы в городских условиях невозможно обеспечить те же скорости,
что за городом. При высоких расчетных скоростях 100—120 км/ч
скорость движения по городским автомобильным магистралям обычно
не превышает 60—80 км/ч.
Дороги проходят по эстакадам над улицами и реками, в выемках,
тоннелях и по осушенным руслам (рис. Х.10). Стоимость городских
магистральных дорог очень высока, а строительство их связано
со сносом значительного количества строений и осуществлением очень
сложных инженерных сооружений для развязки движения в разных
уровнях.
Генеральный план развития Москвы предусматривает создание
системы городских дорог большой пропускной способности, входя-
щих в единую систему городских улиц и транспортных магистралей.
200
Рис. ХЮ Конструктивные решения скоростных городских автомобильных дорога
« — эстакада над улицей; б — дорога по осушенному руслу реки; в ~ эстакада над рекойа
г — тоииель под рекой;
J — коллектор для пропуска речного паводкаг 2 — водосток
Рис Х.11. Схема магистралей, предусмотренных генеральным планом развития
Москвы:
/ — Московская кольцевая автомобильная дорога (граница города); 2 — улицы непрерывного
движения и магистрали общегородского значения; 3—городские хордовые скоростные до-
роги; 4 — зеленые насаждения общегородского значения
В ней исторически сложившаяся радиально-кольцевая уличная сеть
будет сочетаться с системой городских скоростных дорог, проклады-
ваемых^ по хордовым направлениям примерно в 5 м от центра города
Они будут проходить по новым направлениям по полосам отвода
железных дорог, в тоннелях и выемках большой глубины.
202
Глава XI
Проектирование продольного профиля
§ XI. 1. НАНЕСЕНИЕ ПРОЕКТНОЙ ЛИНИИ
При проектировании дороги предусматривают возвышение земля-
ного полотна над поверхностью земли, обеспечивая этим осушение
грунта, подстилающего дорожную одежду, и меньшую заносимость
дороги снегом. Устройство земляного полотна в насыпи создает для
дороги более благоприятные гидрологические условия по сравнению
с естественной поверхностью грунта. Лишь при необходимости смяг-
чения продольного уклона и для уменьшения объема земляных работ
земляное полотно проектируют в выемках по возможности на корот-
ких участках. Установление положения полотна дороги в продольном
профиле по отношению к поверхности земли называется проектирова-
нием продольного профиля, или нанесением проектной линии.
При нанесении проектной линии необходимо обеспечить:
плавность пути и допускаемую величину продольных уклонов,
позволяющие автомобилям развивать высокие скорости;
отвод воды от земляного полотна и осушение полосы отвода;
прохождение дороги через контрольные точки, имеющие заданные
высотные отметки — примыкания к существующим дорогам в начале
и конце трассы, пересечения с дорогами более высоких категорий
н с железными дорогами, отметки проезжей части мостов, отметки
полотна над уровнем высоких вод в затопляемых местностях и др.;
удобство механизированного выполнения земляных работ.
Различают два метола проложения проектной линии — обертываю-
щая и секущая проектировки (рис. XI.1).
При обертывающей проектировке проектную линию наносят по
возможности параллельно поверхности земли, допуская отступления
от этого правила лишь на пересечениях пониженных мест рельефа и
при близком расположении переломов продольного профиля. В усло-
виях равнинного и слабохолмистого рельефа обертывающая проекти-
ровка в сочетании с трассированием в плане и вписыванием в эле-
менты рельефа позволяет получить хорошо осушаемое земляное по-
Рис. XI 1. Проложение проектной линии:
1 — по обертывающей; 2 —? по секущей
203
лотно. Этот метод применяют при проектировании дорог низших
категорий.
В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа при проек-
тировании проектной линией как обертывающей профиль дороги
получается неспокойным (см. 1 и z’i на рис! XI. 1). Движение автомо-
биля по дороге превращается в непрерывное преодоление подъемов
с последующим спуском в долины и сопряжено с перерасходом топли-
ва и снижением скорости перевозок. При интенсивном движении сум-
марные издержки автомобильного транспорта значительно возрастают.
В этом случае более рациональна проектная линия, нанесенная как
секущая (см. 2 и z2 на рис. XI.1) со срезкой холмов выемками и
использованием этого грунта для отсыпки насыпей в пониженных
местах. Положение проектной линии должно по возможности обеспе-
чивать баланс объемов земляных работ в смежных насыпях и выемках,
т. е. использование продольного перемещения грунта из выемок для
отсыпки насыпей. Этот метод чаще применяется при проектировании
дорог высших категорий.
Следует отметить, что обертывающая проектировка обычно соче-
тается с возведением земляного полотна из придорожных резервов,
что позволяет уменьшить стоимость земляных работ из-за малой
дальности перемещения грунта. В настоящее время при ограничении
отвода пахотных земель под дороги такой способ часто невозможен, и
земляное полотно возводят из грунта, перевозимого на большие рас-
стояния из специально закладываемых грунтовых карьеров. Во мно-
гих случаях продольная возка при секущем методе проектирования
может оказаться более выгодной.
§ XI.2. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ
Нанесение проектной линии на продольном профиле трассы начи-
нают с обозначения контрольных высотных точек и установления не-
обходимых возвышений низа дорожной одежды на разных участках
в зависимости от грунтовых и гидрологических условий. После этого
намечают начерно положение проектной линии, пользуясь вычерчен-
ными в масштабе продольного профиля шаблонами, которые пока-
зывают наклон на профиле линий, имеющих различные продольные
уклоны и вертикальные кривые разных радиусов. При проложении
проектной линии по секущей следует стремиться к компенсации объе-
мов смежных насыпей и выемок. Так-как при равных значениях ра-
бочих отметок поперечное сечение выемки получается большим, чем
сечение насыпи, необходимо располагать проектную линию таким
образом, чтобы площадь участков выемок на продольном профиле была
на 25—30% меньше площади насыпей. Рабочие отметки не должны
превышать более чем на 20—30 см минимальные отметки, требуемые
по местным грунтовым и гидрологическим условиям.
Намечая положение проектной линии, следует избегать частых ее
переломов, соответствующих микрорельефу местности. Особенно не-
204
желательны участки с частой сменой подъемов и спусков (пилооб-
разный продольный профиль). Вместе с тем не следует искусственно
вводить длинные участки с постоянным уклоном, для устройства кото-
рых потребовалось бы выполнение излишних земляных работ. Более
целесообразно в таких местах прокладывать проектную линию в виде
обертывающих вертикальных кривых весьма больших радиусов
(100 000—200 000 м), параллельных естественной поверхности земли.
В настоящее время наибольшее распространение получил метод
проектирования продольного профиля вертикальными кривыми, соп-
рягающимися непосредственно друг с другом или при помощи пря-
мых вставок с вычислением сразу отметок проектной линии. Заслуга
внедрения этого метода в СССР принадлежит Н, М. Антонову.
Реже используют старый метод нанесения проектной линии со-
прягающимися прямыми участками проектной линии с последующим
вписыванием в их переломы вертикальных кривых и вычислением поп-
равок к рабочим отметкам, найденным по тангенсам.
Первый метод более удобен для сильно пересеченного холмистого
рельефа, когда на большей части своего протяжения дорога состоит
из сопрягающихся вертикальных кривых, второй — для равнинного
и горного рельефа.
При проектировании проектной линии вертикальными кривыми на
точно вычерченный профиль местности накладывают прозрачные шаб-
лоны вертикальных кривых разных радиусов, вырезанные в масштабах
продольного профиля (1:5000 и 1 :500 в равнинной местности и 1 : 2000
и 1 : 200 в горной местности). По периметру шаблона (рис. XI.2) на-
несены штрихами точки, соответствующие местам касания прямых,
имеющих различные уклоны, равные целому числу тысячных. На шаб-
лонах имеются также горизонтальные и вертикальные линии для
правильного ориентирования при работе на миллиметровой бумаге.
Участки проектной линии в виде прямых намечают при помощи
Рис, XI.2. Шаблон для проектирования продольного профиля вертикальными
кривыми
205
1
Puc. XI.3 Шаблон ч.чя прямолппспных участков продольного профиля («тре-
угольник уклонов»):
1 — рабочая сторона tнаугольника, 2 — лучи уклоны; 3 — вертикальная и.ка/а
треугольника уклонов (рис. XI.3), на котором для учета различия
в вертикальном и горизонтальном масштабах продольных профилей
с 10-кратным увеличением нанесены линии, имеющие различные
уклоны.
В намеченную начерно от руки проектную линию вписывают вер-
тикальные кривые, подбирая радиусы кривых и величины продоль-
ных уклонов таким образом, чтобы найти положение наиболее плав-
ной проектной линии, не требующей излишних земляных работ.
В сложных случаях намечают несколько вариантов, из которых путем
сравнения выбирают наилучший.
ki Второй этап проектирования заключается в точной взаимной
увязке концов элементов проектной линии — определении координат
вершин всех вертикальных кривых, точек сопряжения смежных кри-
волинейных и прямолинейных участков, уклонов, прямых, сопрягаю-
щих вертикальные кривые, и др. Расчеты ведут, последовательно пе-
реходя от одного элемента к другому, используя вспомогательные
таблицы или аналитические зависимости, предложенные Е. В. Кру-
тецким, Н. М. Антоновым, Н. А. Боровковым, Н. . Н. Бычковым,
Ю. Н. Фрицем1.
В сложных условиях рельефа при чередующихся больших выемках
и насыпях задаются «цепями» из нескольких взаимно сопрягающихся
элементов, сравнивая их варианты для выбора наиболее оптималь-
ного.
1 Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных
дорогах М., «Транспорт», 1968. 200 с. Авт.; Н. М. Антонов, Н. А. Боровков,
Н. Н. Бычков, Ю. Н. Фриц.
206
При проектировании без шаблонов прямыми участками, наметив
начерно положение проектной линии, вычисляют проектные отметки
на переломах продольного профиля и уточняют величину уклонов,
изменяя рабочие отметки таким образом, чтобы уклон проектной
линии выражался в целых тысячных. Увязав уклоны и отметки на пе-
реломах проектной линии, определяют промежуточные проектные и
рабочие отметки и вписывают вертикальные кривые. Если получаю-
щиеся рабочие отметки неудачны и, например, в промежуточных точ-
ках не соблюдается необходимое возвышение низа дорожной одежды
над поверхностью земли или над уровнем грунтовых вод или дорога
на значительном протяжении проходит в мелкой выемке, изменяют
величину продольного уклона и начальные рабочие, отметки.
В процессе нанесения проектной линии приходится решать сле-
дующие частные задачи:
1. Определять место выхода на поверхность проектной линии,
имеющей заданный продольный уклон I (рив. XI.4, а). Вначале вы-
числяют продольный уклон io поверхности грунта на участке, где,
судя по продольному профилю, проектная линия выходит на поверх-
ность. Затем находят фиктивную отметку h на продолжении этого
уклона в точке А, откуда начинается подъем. Прибавляя к этой от-
метке требуемое возвышение низа дорожной одежды в наиболее низ-
ком месте ее поперечного профиля в точке В, определяют протяжение
участка с подъемом по формуле
(Х1.1)
2. Находить точки перехода из выемки в насыпь (рис. XI.4, б).
Расстояние I от начала участка, на котором проектная линия перехо-
дит из выемки в насыпь (или наоборот), определяют из подобия треу-
гольников АВО и OCD".
где — рабочие отметки в начале я конце участка, м) L — протяже-
ние участка, в пределах которого проектная линия и поверхность земли имеют
постоянные уклоны, и.
Рве. XI.4. Задачи, решаемые при нанесении проектной линии с постоянным
уклоном:
о — определение места выхода на поверхность линий, имеющей заданный продольный уклона
б —нахождение точки перехода из выемки в насыпь на прямом участке продольного про-
филя. в — то же, на участке вертикальной кривой;
1 «- линия продольного профиля; 2 ~ лнння поверхноств земле
207
Из формулы (Х1.2) получаем

(X.I3)
При нанесении линии по вертикальной кривой! точка пересечения
G поверхностью земли (рис. XI.4, в) может быть найдена путем сов-
местного решения уравнения вертикальной кривой 4/ = и УРаВ|,е’
ния линии поверхности земли в продольном профиле у => а — <nl
(где in — уклон поверхности земли). Отсюда получаем искомую за-
висимость
I = RlB ± V~R2 i20-2Ra.	(XI.4)
Развитие счетно-вычислительной техники создало возможность
проектирования продольного профиля автомобильных дорог на элект-
ронных вычислительных машинах. В настоящее время разработаны
программы, позволяющие определять на ЭВМ положение проектной
линии, удовлетворяющее заданному критерию оптимальности (ми-
нимуму земляных работ, наибольшей средней скорости расчетного
автомобиля и др.) при удовлетворении нормативных требований СНиП.
Машинам задается профиль поверхности земли, отметки строго
фиксированных точек (пересечение с железными дорогами), точек,
у которых фиксирована отметка, которая может быть только увели-
чена (проезжая часть мостов) или уменьшена (проезжая часть под^путе-
проводами). Машины выдают отметки проектной линии, удовлетворяю-
щие заданным требованиям к ее элементам — радиусам вертикаль-
ных кривых, продольным уклонам и др. В этом случае творческая
роль проектировщика сводится к первоначальной наметке очертания
продольного профиля, оптимизация которого выполняется маши-
ной по заданному критерию.
§ XI.3. НАЗНАЧЕНИЕ КОНТРОЛЬНЫХ ТОЧЕК
ПРИ НАНЕСЕНИИ ПРОЕКТНОЙ ЛИНИИ
Проектная линия должна проходить через ряд контрольных вы-
сотных точек. Часть из них строго фиксирована по высоте, как, на-
пример, пересечения в одном уровне с железными и существующими
автомобильными дорогами, а также начало и конец трассы. Положе-
ние других контрольных точек определяется величиной их минималь-
ного возвышения над уровнем земли, которое для обеспечения плав-
ности проектной линии можно увеличивать, хотя это и будет связано
с удорожанием строительства. К числу их относятся отметки у мостов,
над трубами, возвышение земляного,полотна над местами длительных
застоев воды и т. д.
Отметки проектной линии над контрольными высотными точками
должны быть назначены до начала проектирования продольного про-
филя. Возвышения низа дорожной одежды в наиболее низком месте
208
поперечного профиля в местах длительных застоев поверхностной
воды и высокого стояния грунтовых вод назначают согласно § VII.7.
В открытых мевтах, где возможны значительные снежные заносы,
рекомендуетвя принимать возвышение бровки земляного полотна
на 0,4—0,6 м выше поверхности снегового покрова (см. § VI 1.7).
Наиболее «ложно назначать отметки и наносить проектную линию
на участках у искусственных сооружений. Положение проектной линии
должно обеспечивать возвышение низа пролетного строения над по
верхностью воды, необходимое для беспрепятственной работы соору
жения в период пропуска высоких вод Положение проектной линии
на подходах должно обеспечивать их незатопляемость.
Величина возвышения искуввтвенного сооружения над понижен-
ным местом руела слагается из суммы следующих величин:
глубины протекающей воды у с учетом подпора у входа в соору-
жение,
просвета между уровнем подпертой воды и низом пролетного
строения г; у малых искусственных вооружений величина просвета
должна обеспечивать безопасный пропуск плывущих предметов и
неподтопление пролетного строения при паводках, уровень ко-
торых превышает расчетный, а на «удоходных реках — пропуск
судов;
высоты пролетного «троения, а для труб — также и толщины
грунтовой засыпки над трубой вместе « толщиной стенки трубы.
На поймах высоту насыпи назначают исходя из расположения
уровня подпертого горизонта. На больших реках, где при паводках
заливаются большие пространства и возможно образование волн, от-
метку бровки насыпи следует назначать из раачета возвышения
над уровнем волны.
Насыпи на подходах проектируют на паводки с более редкой повто-
ряемостью, чем повторяемость расчетного паводка, что объясняется
тем, что мосты менее долговечны, чем насыпи на подходах. Лишь
на дорогах IV и V категорий допускается проектировать затопляемые
насыпи, которые должны быть при этом тщательно укреплены во из-
бежание размыва.
Требования к возвышению бровки насыпей на подходах к большим
и средним мостам изложены в § XX 1.2.
При проектировании малых и средних искусственных вооружений
для обеспечения плавности проектной линии используют следующие
приемы:
1.	Расположение моста на продольном уклоне (рис. X 1.6, а).
Если тип покрытия на мосту такой же, как и на подходах, то макси-
мальный продольный уклон моста должен быть таким же, как и на
подходах. При устройстве деревянных настилов продольный уклон
проезжей части моста не должен превышать 20°/оо при продольной
укладке досок и ЗО°/по при поперечной. Малые мосты, расположенные
на участках « большими продольными уклонами, иногда смещают
к одному из берегов долины, устраивая искусственное русло водотока.
Участок с продольным уклоном, на котором расположен мост, должен
быть продолжен на некоторое расстояние по обе стороны моста.
209
2.	Расположение моста на вертикальной кривой, позволяющее
устранить переломы проектной линии около моста, неизбежные при
устройстве моста на горизонтальной площадке (рис. XI.5, б).
3.	Углубление русла под мостом. Необходимость в таком решении
появляется при пересечении слабовыраженных тальвегов в равнин-
ной местности, в которых бытовая глубина протекания воды не пре-
вышает 20—30 см. Весь расход или большая его часть пропускается
под мостом в канаве. Для углубления русла необходимо, чтобы уклон
у лога давал возможность придать канаве такой продольный уклон,
при котором русло не заиливалось бы, а канаву можно было бы вы-
вести на поверхность вблизи моста.
4.	Снижение рабочей отметки искусственных сооружений. Это
решение достигается путем снижения ра четной скорости протека-
ния воды, что уменьшает глубину протекания и высоту подпертого
горизонта,’ или заменой одной трубы большого диаметра несколькими
меньшими трубами, имеющими равную суммарную пропускную способ-
ность.
При проектировании насыпей на переходах через узкие и глубокие
овраги рабочая отметка в месте устройства искусственного еоору-
Рве. XI.5. Примеры нанесения проектной ливни у малых мостов
210
Рпс. XI.6 Примеры нанесения проектной линии над трубами
жения, определяемая по соображениям равенства объемов насыпей
и выемок, обычно оказывается большей, чем минимальная высота
насыпи, необходимая из условия пропуска высоких вод Поскольку
высокие мосты устраивают с конусами и длина их по настилу значи-
тельно возрастает с увеличением высоты, на переходах через уз-
кие и глубокие овраги наиболее целесообразно укладывать трубы
(рис, XI. 6).
На пересечениях через большие судоходные реки возвышение
проезжей части моста над подходами неизбежно, так как иначе насыпи
получились бы очень высокими. В этом случае проектная линия долж
на обеспечивать плавность въезда на мост. Для этого уклон подходов
к мосту принимается не более ЗО°/оо, а между концом подъема и на-
чалом моста вводят горизонтальную площадку, достаточную для
размещения тангенсов вертикальных кривых. На больших мостах
с пойменными пролетами дополнительное возвышение, необходимое
для судоходной части, может быть достигнуто устройством пойменных
пролетов на продольном уклоне.
Положение проектной линии должно обеспечивать также непре-
рывность продольного отвода воды по боковым канавам и резервам.
Поскольку дно канавы располагают параллельно бровке земля-
ного полотна, уклон ее дна равен продольному уклону дороги. На
всем протяжении каждого участка канавы — от водораздела до вы-
хода к искусственному сооружению или до места сброса воды из ка-
нав — необходимо, чтобы уклон канавы был направлен в одну сто-
рону. Он должен быть достаточен для свободного стока воды без зас-
тоев. Для этого дорожным канавам, зарастающим травой и работаю-
щим лишь периодически, следует придавать уклон не менее 50/00.
Только в исключительных случаях при особенно трудных для водо-
211
отвода равнинных условиях, допускается снижение продольного укло-
на до 3°/оо. Необходимо использовать каждую возможность отвода
воды из канав в пониженные места в сторону от дороги, устраивая
в соответствующих местах отводные русла с уклоном не менее 2°/оо-
Гидравлический расчет канав приведен в § VIII.2.
При поперечном уклоне местности во избежание переполнения
верховой придорожной канавы в пониженных местах продольногс
профиля периодически устанавливают безрасчетные трубы для пере-
пуска воды из верховой канавы в низовую. Желательно, чтобы отвод
воды из боковых канав в сторону или в искусственное сооружение
осуществлялся не реже чем через 500 м.
Если из-за. рельефа местности нельзя отвести воду по боковым
канавам, дорогу проектируют в насыпи высотой не менее 0,5—0,6 м.
При наличии резервов их глубину на отдельных участках назначают
такой, чтобы по их диу был возможен продольный отвод воды при не-
котором минимальном уклоне и не образовывался застой воды.
На отдельных коротких горизонтальных площадках, главным об-
разом на водоразделах, для отвода воды устраивают углубленные
боковые канавы, расположенные непараллельно бровке дороги и имею-
щие минимальный уклон, необходимый для стока воды В этом слу-
чае по мере удаления от водораздела глубину канав увеличивают.
Следует избегать дополнительного углубления канав более чем на
0,6 м сверх их нормальной глубины, принятой по грунтовым и гид-
рологическим условиям, так как даже при полуторном заложении
откосов канава глубиной 1—1,2 м имеет ширину поверху 3,5—4,0 м.
§ XI.4 ОБЪЕМЫ НАСЫПЕЙ И ВЫЕМОК
Для составления проекта организации работ, выбора типов до-
рожных машин и для оценки стоимости строительства должны быть
определены объемы земляных работ, которые требуется выполнить
при возведении земляного полотна на отдельных участках и на до-
роге в целом.
Объемы земляных работ подсчитывают на основании выписанных
на продольном профиле рабочих отметок.
Короткий участок земляного полотна между двумя смежными пе-
реломами продольного профиля при отсутствии поперечного уклона
местности может рассматриваться как правильное геометрическое те-
ло— призматоид с трапецеидальными основаниями (рис. XI.7).
Для определения объема призматоида выделим вертикальный
элементарный слой толщиной dl на расстоянии I от одного из концов.
Высота насыпи в этом месте равна h.
Объем элементарного слоя
dV = Fdl = (В + mh) hdl,	(XI.5)
где В — ширина земляного полотна поверху, т — коэффициент заложения
откосов.
212
Полный объем призматоида
(B + mh)hdl.	(XI.6)
О
Высота насыпи в рассматриваемой точке
it
где L — длина призматоида.
Подстановка в уравнение (XI.6) значения h и его интегрирование
в пределах от 0 до L приводят к довольно громоздкому многочлену.
Преобразование его с учетом, что площади концевых сечений равны:
Fl=(B+mH^Hl и F2 = (B + mH2) Н2,	(XI.7)
дает выражение
упр=Л
пр [	2	2
Если обозначить площадь сечения в середине призматоида через
Еор = (В +тН ор) Нср, еде Нср ==	,
то выражение приводится к виду:
Т 7   Г Д'	I (Ht Вг)
vnp — Р Ср "Г 12
(Х1.8)
В выражениях (XI.7) и (XI.8) вторые члены малы по сравнению
с первыми членами. Поэтому их необходимо учитывать лишь при раз-
нице отметок Нг и Н2 более 1 м. При меньшей разнице смежных от-
меток для определения земляных работ можно использовать упро-
щенные выражения:
vdp=-^-l;	(XL9)
i/dp=fcpl.	(\1.10)
Первое из этих выражений
дает несколько завышенное, а вто-
рое — заниженное значение объе-
мов земляных работ. Уравнения
(XI.9) и (XI.10) одинаково при-
годны для определения объемов
насыпей и выемок. При равных
рабочих отметках и одинаковой
ширине дорожного полотна объе-
мы выемок больше объемов насы-
пей за счет боковых канав повер-
ху (рис. XI.8).
Рис. XI.7. Схема к определению объ-
емов насыпей и выемок при горизон-
тальной поверхности грунта
213
Рис. XI.8. Различие в объемах насы-
пей и выемок при одинаковых рабо-
чих отметках-
Н — высота насыпи или глубина выемки
Рис. XI.9. Неучитываемые объемы
три подсчете земляных работ на уча-
стках вертикальных кривых:
1 — неучитываемая площадь в продольном
профиле; 2 — неучитываемая площадь в по-
перечном сечении
Рассмотренные формулы относятся к прямым участкам дороги
в плане и профиле.
При современных методах трассирования дорог клотоидными кри-
выми в плане и вертикальными кривыми в продольном профиле (см.
§ XII.4) ось дороги является криволинейной.
Кривизна дороги в плане в равнинной местности не отражается
на величине объемов земляных работ. Согласно теореме Гюльдена,
объем тела вращения равен произведению площади его сечения на
длину траектории центра тяжести. При отсутствии поперечного
уклона местности центр тяжести земляного полотна расположен
на его оси, по которой ведется измерение длины трассы. В связи с
плавностью изменения радиусов кривизны клотоид больших пара-
метров можно считать, что она остается постоянной в пределах ко-
ротких участков (пикет и менее), дпя которых ведется подсчет земляных
работ.
Кривизна в продольном профиле требует учета (рис. XI.9). Ее
игнорирование при большой длине участка между сечениями может
вносить существенные погрешности. Пока еще не разработаны удоб-
ные таблицы для введения поправок. Поэтому в местах, где кривизна
может вносить существенные искажения в результаты расчетов, це-
лесообразно принимать длины участков, не превышающие 50 м.
§ XI.5. ПОДСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
Для подсчетов объемов земляных работ проектные организации
используют специальные таблицы1, составленные для различной
ширины земляного полотна по уравнению (XI. 10.). Обычно в таблицах
приводятся значения объемов земляного полотна для разных значений
суммы рабочих отметок + Н2 при разной длине участка L.
1 Мити и Н А. Таблицы для подсчета объемов земляного полотна ав-
томобильных дорог. М., «Транспорт», 1977. 544 с.
214
В настоящее время подсчет объемов земляных работ в проект-
ных организациях ведут на электронных вычислительных машинах,
дающих возможность при больших объемах работ ускорить расчеты
и избежать ошибок, частых при ручном подсчете.
Для удобства подсчетов объем боковых канав включают в объем
выемок. При подсчете насыпей объем боковых канав учитывают до-
полнительно по специальным таблицам.
Поперечный уклон местности менее 1ОО°/оо мало влияет на объем
работ и при подсчете не принимается во внимание. На косогорных
участках земляные работы определяют по уравнению (XI.9). Для
подсчета должны быть вычерчены поперечные профили земляного
полотна в характерных точках (рис. XI. 10). Площади выемок и
насыпной части измеряют обводкой планиметром или путем разбивки
сложного сечения на простейшие фигуры.
Мосты длиной по настилу менее 4 м и трубы при подсчете земляных
работ для упрощения не учитывает, т. е. считают их как бы запол-
ненными землей.
Для более точного учета объема земляных работ, которые необ-
ходимо выполнить при постройке дороги, к. объемам, вычисленным
по формулам, необходимо вводить поправки, учитывающие: влияние
разности смежных отметок, если она превышает 1 м; дополнительные
объемы земляных работ по удалению растительного грунта, по отсып-
ке конусов у искусственных сооружений; объемы, занимаемые в гото-
вой дороге дорожной одеждой (так называемую поправку на устройство
дорожной одежды); различие в степени уплотнения грунта в условиях
естественного залегания и в насыпях после искусственного уплот-
нения; просадки насыпей в слабые основания (торф, рыхлые грунты).
Кроме того, на дополнительные и не учтенные в проекте работы вводят
поправочный коэффициент 1,05—1,10 на общий объем земл шых работ.
При введении поправки на устройство дорожной одежды учитыва-
ют способы отсыпки обочин. Эту поправку при подсчете объемов на-
сыпи вводят с отрицательным знаком, так как земляные работы умень-
шаются на объем, занимаемый дорожной одеждой (рис. XI. 11, а).
В выемках поправка на устройство дорожной одежды, наоборот, уве-
Рис. XI. 10. Поперечные профили зем-
ляного полотна на косогоре
Рис. XI. 11. Схема к учету поправки
на устройство дорожной одежды:
О — в насыпях присыпаются обочины; б —
в выемках отрывается корыто
215
личивает объем земляных работ, поэтому вводится с положительным
знаком (рис. XI.11, б).
Введение поправок на искусственное уплотнение грунта в насы-
пях связано с тем, что при современных требованиях к уплотнению
земляного полотна автомобильных дорог плотность грунта в земляном
полотне должна быть больше плотности грунта в условиях естествен-
ного залегания. Поэтому объемы насыпей, как правило, меньше объе-
мов тех резервов, из которых их отсыпают. Величина поправочного
коэффициента может быть установлена путем сопоставления плотно-
сти грунта в условиях естественного залегания с плотностью грунта,
которую необходимо обеспечить в земляном полотне.
Просадки насыпей на участках, расположенных на слабых, уплот-
няющихся под насыпью или выжимаемых из-под нее грунтах, вычис-
ляют при помощи методов, изложенных в разделе об устойчивости
земляного полотна.
Если грунты на отдельных участках дороги или даже в пределах
одного поперечного профиля .различны по трудности разработки,
объемы земляных работ подсчитывают отдельно для каждой категории
грунта. Это же относится к участкам с неблагоприятными грунтовыми
и гидрологическими условиями, где верхнюю часть земляного полотна
отсыпают из привозных песчаных грунтов.
§ XI.6. УСТАНОВЛЕНИЕ ДАЛЬНОСТИ ВОЗКИ ГРУНТА
При возведении земляного полотна грунт срезают и перемещают
на новое место — в насыпь, в отвал. Поэтому одна величина объемов
насыпей и выемок еще не дает оснований для составления проекта ор-
ганизации работ и выбора механизмов.
В условиях пересеченного рельефа при чередующихся насыпях
и выемках земляное полотно можно возводить несколькими методами:
отсыпать насыпи из грунта, получаемого при разработке выемок
(продольная возка), или брать грунт для насыпей в резервах, а грунт
из выемок отвозить в сторону, в кавальеры (поперечная возка). На
плодородных землях грунт из выемок используют в насыпях, а недо-
стающий грунт подвозят из закладываемых в стороне от дороги
грунтовых карьеров.
Для каждого конкретного случая наиболее выгоден тот метод, ко-
торый связан с меньшим объемом транспортных работ и наиболее
эффективным использованием землеройных машин.
В большинстве случаев вопрос о способе возки определяется мест-
ными хозяйственными и природными условиями, рельефом местности,
подъездными путями, грунтовыми и гидрологическими условиями.
Возможность поперечной возки исключается на ценных земельных уго-
дьях, участках сильно засоленных грунтов, на пересечениях болот и
в пределах населенных мест. Продольную возку невозможно приме-
нить, если разрабатываемый грунт в выемке непригоден для укладки
в насыпь или на пути возки нет переправы через реки или
болота.
216
При составлении проекта организации земляных работ для уста-
новления участков смежных насыпей и выемок J равными объемами
н определения средних дальностей возки может быть применен метод
построения графика распределения земляных масс.
Кривую распределения земляных масс строят путем последова-
тельного алгебраического суммирования по ходу трассы объемов
насыпей и выемок по данным ведомостей подсчета объемов земляных
работ. Объемы выемок, служащие источниками получения грунта,
принимаются со знаком плюс, а объемы насыпей, для возведения
которых расходуется этот грунт, — со знаком минус. Последователь-
ную сумму объёмов откладывают по ординатам против пикетов и
промежуточных точек спрямленной трассы, служащей осью абсцисс
(рис. XI. 12).
Кривые распределения земляных масс имеют следующие особен-
ности:
любая ордината кривой представляет собой алгебраическую сум-
му насыпей и выемок от начала кривой до рассматриваемого сечения;
разность двух ординат ДУ равна объему земляных работ между
рассматриваемыми сечениями AL на дороге;
восходящие участки кривой соответствуют выемкам, а нисходящие
— насыпям. Максимумы и минимумы кривой располагаются над
точками перехода из выемки в насыпь и наоборот;
пологие участки кривой характеризуют малые объемы земляных
работ, крутые участки — сосредоточенные большие объемы;
всякая горизонтальная линия NM, пересекающая кривую объемов,
отсекает участок, на котором объем насыпи равен объему выемки.
Эта линия называется равнообъемной или распределяющей;
Рис. XI.12. Построение графика распределения земляных масс:
а — продольный профиль; б — график распределения земляных масс
217
средняя дальность возки грунта в пределах участка кривой, от-
секаемого распределяющей линией, равна частному от деления отсе-
ченной площади на ее максимальную высоту
_ и
ср“ V
Это свойство кривой может быть доказано следующим образом.
Выделим на продольном профиле — на участке выемки — элемен-
тарный объем dV, который согласно рис. XI. 13, перемещен на рас-
стояние I в насыпь. Принимая упрощенно, что транспортные средства
двигаются по прямой линии, находим, что работа, затраченная на
перемещение рассматриваемого объема грунта, равна
dU = fldV,
где f — сопротивление движению транспортных средств.
Элементарное произведение IdV изображается на кривой распре-
деления заштрихованной элементарной полоской высотой dV и дли-
ной I.
Суммарная работа перемещения грунта из всего участка выемки
в насыпь равна
v
Д = /J ldV=fa.	(XI.II)
с •
Интеграл выражает собой площадь со всей отсеченной части кри-
вой. Если же исходить из условной средней дальности возки грунта
/ср, то работа перевозки будет
^ = Ж,Р.	(XI. 12)
откуда, приравнивая два выражения для U, получаем:
Рис. Х.13. Схема к определению сред-
ней дальности возки
‘ср к
График распределения земля-
ных масс в условиях пересечен-
ного рельефа может быть исполь-
зован для выбора дорожных ма-
шин. Зная среднюю дальность
возки, при которой землеройная
машина используется наиболее
эффективно, ее откладывают на
кривой распределения земляных
масс.
Данные анализа кривой рас-
пределения земляных масс следует
рассматривать лишь как прибли-
женно ориентировочные, не отра-
218
жающие полностью действительных условий перемещения грунта, так
как, во-первых, при анализе кривой допускают, что грунт перемещают
строго по прямой линии между центрами тяжести перемещаемых
объемов. Между тем фактическая дальность возки с учетом разворотов,
возможности движения только по участкам на круче определенных
уклонов и расположение выездов на насыпи может существенно
превышать это расстояние. В зависимости от состояния поверхности
грунта сопротивление движению может также сильно меняться.
Во-вторых, условия работы землеройных машин и транспортных
средств, а также обеспечение водоотвода из выемок в процессе работы
могут препятствовать перемещению грунта из выемки в насыпь, если
выемка расположена ниже по уклону дороги по отношению к насыпи.
При работе экскаваторов может оказаться полезной проходка
пионерной траншеи на всю длину выемки за пределы рациональной
дальности возки применяемых транспортных средств.
Существенные коррективы в решения, найденные по графику рас-
пределения земляных масс, могут вноситься также с учетом качестга
грунтов, разрабатываемых в выемках и в резервах.
Глава XII
Учет требований безопасности движения и охраны
природы при проектировании дорог
§ XII.1. УЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ УДОБСТВА И БЕЗОПАСНОСТИ
ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ТРАССЫ ДОРОГИ
Изложенные выше в гл. IV и V требования к элементам плана и
продольного профиля автомобильных дорог исходили из условий дви-
жения по отдельным, рассматривавшимся изолированно от смежных,
элементам дороги. Фактически каждая дорога является сочетанием
участков с уклонами различной величины. На них имеются кривые
в плане и продольном профиле с ограниченной видимостью, и, наконец,
участки, где снижение скорости обусловливается правилами безо-
пасности движения по дорогам (переезды через железные дороги,
дороги в пределах населенных пунктов и др.). Скорость на разных
участках дороги не остается одинаковой. На коротких участках
с переменными уклонами автомобили не успевают развить скорость,
соответствующую расчету по динамическим характеристикам.
Возможность реализации в полной мере динамических качеств
автомобилей и движения с высокими скоростями должна предусматри-
ваться при проектировании дорог любой Категории. Для этого на до-
роге нельзя допускать места, вызывающие необходимость снижения
скорости по условиям безопасности движения (места с ограниченной
видимостью дороги перед автомобилем, сочетание крутых спусков
с поворотами в плане и др.). В продольном профиле дороги следует
219
избегать пилообразных участков — чередующихся коротких спусков
и подъемов, вызывающих дополнительные затраты мощности двига-
теля автомобиля. Не следует забывать, что расчетная скорость дви-
жения одиночного автомобиля, присущая каждой категории дорог,
относится к местам, где строительство дороги затруднено или обой-
дется слишком дорого и не является пределом, превышение которого
не допускается.
Рациональное сочетание между собой смежных участков дороги
не может быть правильно решено без учета восприятия водителями
условий движения по дороге. Этот вопрос очень важен, но пока еще
изучен в недостаточной степени.
"Рассмотренные во втором разделе книги методы обоснования тре-
бований к элементам плана и профиля автомобильных дорог относятся
к наиболее трудным участкам дороги и предусматривают напряжен-
ный режим управления автомобилем при возникновении сложной
обстановки — полное использование тормозного усилия, минималь-
ная продолжительность реакции водителя и т. д.
Изучение фактических скоростей движения автомобилей по до-
рогам показало, что большинство водителей предпочитают более
спокойный режим движения со скоростями, меньшими, чем предусмот-
рены расчетом.
Водитель как бы выделяет мысленно на дороге полосу, необходи-
мую ему для уверенного ведения автомобиля. На дорогах, техниче-
ские нормативы которых не удовлетворяют их требованиям, водители
зачастую непроизвольно для самих себя как бы корректируют решения
проектировщиков, заезжая при проезде кривых малых радиусов
на полосу встречного движения для увеличения радиуса поворота
или проезжая кривые со скоростями ниже расчетных для уменьше-
ния возникающей центробежной силы. Этим они приводят траекто-
рию автомобиля к удобным для себя 'значениям коэффициента по-
перечной силы, скоростям нарастания продольного и поперечного
ускорений и т. д.
Поэтому, чтобы дорога удовлетворяла требованиям удобства
движения, ее элементы не должны затруднять управление автомо-
билем, а направление трассы должно быть совершенно ясным для
водителей.
Водитель оценивает условия движения преимущественно посред-
ством своего зрения. Дополнительными источниками информации
являются передающиеся на его организм ускорения при проезде по
кривым или неровным участкам дороги.
Фиксация при помощи специальной аппаратуры объектов, при-
влекающих внимание водителей, показала, что в процессе движения
взгляд водителя скачкообразно перебрасывается с одного объекта
на дороге и придорожной полосе на другой, как бы выделяя опорные
точки, вырисовывающие пространственный коридор, по которому
он ведет автомобиль (рис. XII. 1).
Оперными точками для взгляда обычно являются края проезжей
части и земляного полотна, параллельные дороге ряды придорожных
насаждений, продольный шов бетонного покрытия и т. д.
220
Рис. XII. 1. Перемещение взгляда водителя при проезде кривых в плане на гор-
.	иых дорогах:
а — выпуклая кривая; б — вогнутая кривая (по опытам В. П. Варлашкииа). Номера точек
соответствуют последовательным сосредоточениям взгляда, диаметры кружков — их отио-
, х	снтелыюй продолжительности
При малых скорости сдвижения водитель имеет возможность обо
зревать и прилегающие к дороге полосы. При движении с постепенно
увеличивающейся скоростью водитель вынужден за постоянный про-
межуток времени охватывать все большее и большее количество опор-
ных точек. Между тем возможности каждого человека заметить, раз-
личить и оценить те или иные события ограничены. Возрастание ско-
рости приводит к тому, что взгляд водителя, непроизвольно для него,
охватывает всю меньшую ширину придорожной полосы и сосредото-
чивается на большем удалении от автомобиля (рис. XI 1.2).
По Н. П. Орнатскому, можно считать, что удаление зоны сосредо-
точения взгляда водителя L (в м) при разных скоростях движения
подчиняется зависимости
L = 15 4- 4,3 V,
где и — скорость, км/ч
При малой интенсивности движения водители регулируют коли-
чество поступающей к ним информации непроизвольным изменением
скорости, снижая ее, если «пело факторов, которые необходимо учесть
при управлении автомобилем, возрастает. Наоборот, в условиях од-
нообразной местности (степь, однородная лесная просека) посту-
пающее к водителю количество информации иногда бывает недоста-
точным для поддержания его активности. Это приводит к возникно-
вению своеобразного полусонного состояния, при котором внима-
тельность водителей ослабевает, продолжительность их реакции
увеличивается и иногда самое незначительное неожиданное ослож-
нение условий движения может стать причиной дорожного проис-
шествия.
Изменение, условий проезда различных участков дороги немед-
ленно отражается на нервно-психическом состоянии и степени эмо-
циональной напряженности водителей.
221
Рис. XII.2. Точки сосредоточения взгляда водителя за период в 3 мин при проезде
по дороге с разными скоростями (по опытам Е. М. Лобанова):
о—скорость 20 км/ч; б — скорость 80 км/ч; в — зоны, охватываемые взглядом Цифры на
сетке координат характеризуют отклонения точек от взгляда водителя, направленного вдоль
дороги, в градусах
На рис. ХП.З показан пример записи некоторых физиологи-
ческих показателей водителя, сделанной при въезде со скоростью
57 км/ч на кривую радиусом 250 м. Скорость въезда превышала не-
обходимую для спокойного и уверенного проезда кривой. Возбуж-
дение водителя проявилось в немедленном повышении частоты пуль-
са и в изменении электропроводности кожи (кожно-гальванической
реакции), характеризующей эмоциональную напряженность водителей.
Притормаживание автомобиля и снижение скорости до 40 км/ч при-
вело к возвращению психофизиологических показателей к их перво-
начальным значениям, характерным для спокойной уверенной работы.
При проезде дороги с часто и резко меняющимися по величине
элементами трассы подобные внезапные возрастания эмоциональной
напряженности повторяются неоднократно (рис. XI 1.4). Хотя они
протекают внешне незаметно, накапливаясь, эмоциональная напря-
женность снижает способность водителей быстро реагировать на из-
менение обстановки движения, следствием чего могут быть .ошибки,
приводящие к дорожным происшествиям.
Отсюда вытекает требование предусматривать при трассировании
такое сочетание элементов трассы между собой и с элементами окру-
жающего ландшафта, чтобы обеспечивалась оптимальная величина
эмоциональной напряженности водителей. Дорога не должна быть
ни монотонно однообразной, усыпляющей водителей, ни резко изме-
няющейся но величине допустимых скоростей на смежных элементах
Рис. XII.3. Осциллограмма, показывающая изменение нервно-психической
напряженности водителя при проезде кривой малого радиуса:
7 — время; 2 момент въезда иа кривую; 3 — частота пульса; 4 — амплитудв кожно-галь-
ваиической реакции; 5 — скорость движения автомобиля
223
Рис. ХП.4. Изменения нервно-психической напряженности водителя при про-
езде по участку дороги с меняющимися по величине элементами плана и
профиля:
1 — направление движения; 2—изменение кожио-гальванической реакции (КГР); 3— изме-
нение коэффициента безопасности; 4 — неровное покрытие
трассы. Наблюдения показали, что для безопасности и удобства движе-
ния необходимо, чтобы изменения скорости, обеспечиваемой геометри-
ческими элементами на смежных участках, не были велики. Анализ
дорожных происшествий показывает, что хорошей характеристикой
условий движения является график коэффициентов безопасности
АСез, которыми называют отношение удобной и безопасной скорости
цдоп проезда по какому-либо участку дороги (кривая в плане, мост)
к максимально возможной скорости въезда на него с предшествующего
участка цвх (рис. XII.5).
Дорога может считаться удачно запроектированной, если зна-
чения АСга 0,8. Участки с Абез 0,4 очень опасны для движе-
ния, при АСез от 0,6 до 0,8—относительно опасны. Проезд участков
дорог с малыми значениями коэффициентов безопасности всегда соп-
ровождается повышением нервно-
эмоциональной напряженности во-
дителя, что хорошо видно из рис.
XII.4. Поэтому график коэффи-
циентов безопасности, построенный
по эпюре скоростей, которая опре-
делена расчетом или путем наблю-
дений за транспортными потока-
ми на существующей дороге, мо-
жет рассматриваться как харак-
теристика правильности проложе-
ния трассы.
Рис. ХП.б. Схема к определению ко-
эффициента безопасности:
/ — кривая малого радиуса
224
§ XII.2. УЧЕТ ТРЕБОВАНИЙ ОХРАНЫ ПРИРОДЫ
ПРИ ВЫБОРЕ НАПРАВЛЕНИЯ ТРАССЫ И В ДРУГИХ
ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЯХ
При выборе направления трассы необходимо учитывать требова-
ния защиты окружающей среды. Постройка дороги вносит большие
изменения в экологическое равновесие природы и в хозяйственную
жизнь района ее проложения.
Изъятие земель и нарушение границ угодий может нарушить сло-
жившуюся рациональную систему севооборотов и принести большой
экономический ущерб сельскому хозяйству. Иногда при постройке
автомобильных магистралей с интенсивным движением приходится
делать перепланировку земельных угодий хозяйств, расположенных
с разных сторон дороги, чтобы устранить необходимость переезда
сельскохозяйственных машин через дорогу. Сметаемая ветром пыль
с дорог низших категорий снижает урожайность на прилегающих по-
лях.
Прорезая большие лесные массивы просеками, дороги меняют ус-
ловия жизни населяющих их животных. Неожиданно выбежав на до-
рогу, животные могут стать причиной тяжелых дорожно-транспорт-
ных происшествий. В ряде случаев дорогу в лесных массивах прихо-
дится ограждать высокими изгородями, а для животных устраивать
под насыпями специальные проходы.
Непродуманно проводимые при постройке дороги земляные работы
могут нарушать красоту природных ландшафтов расположенными
в неудачных местах грунтовыми карьерами и резервами, обнажением
склонов при устройстве земляного полотна в полунасыпях-полувыем-
ках при прокладке трассы по косогору (рис. ХИ.6, а). Три невоз-
можности избежать этих работ следует прибегать к маскировке не-
удачных обезображенных строительством мест посадками раститель-
ности (рис. XII,6, б).
Подрезка склонов и перегрузка их насыпями часто вызывает
активизацию оползневых процессов. Насыпи на пересечениях болот,
уплотняя торф, могут приводить к нарушению сложившегося гидро-
логического режима и к развитию заболачивания или к осушению.
Рис. ХП.6. Различные приемы маскировки больших обнаженных откосов и вы-
работанных карьеров посадками растительности
8
225
айк. 725
Дорога привлекает к себе большое количество людей. Поэтому
при ее проектировании следует предусмотреть возможность осмотра
открывающихся природных ландшафтов и достопримечательных мест.
В то же время сосредоточение в отдельных местах дороги, например
на стоянках и площадках отдыха многочисленных посетителей, если
не предусмотреть в этих местах необходимых удобств и удовлетворе-
ния санитарно-гигиенических требований, неизбежно приведет к пор-
че и загрязнению придорожной полосы.
Смываемые дождями с проезжей части масла и продукты износа
шин и особенно применяемые для борьбы с гололедом гигроскопические
соли угнетают растительность придорожной полосы и, попадая в конце
концов в водотоки, вызывают их загрязнение. Это необходимо учи-
Рис. ХП.7 Мероприятия по защите прилегающей
а — установка звукопоглощающих ограждений; б — устройство защитных валов, выемок и
из нежилых строений; г — проложение дороги
1 — граница акустической геии за О1раждснием; 2 — маскировочные декоративные посадки;
лые строения; 6 — полосы местного движения;
226
тывать при проложении дорог в пределах водоохранных зон, где
в системе дорожного водоотвода следует специально предусматривать
отстойники.
Удовлетворение указанных требований в ряде случаев часто не мо-
жет быть в полной мере решено только проложением трассы в плане
и достигается специальным проектированием продольного и попе-
речного профилей, выбором конструкции искусственных сооружений и
системы водоотвода. Тем не менее продуманное проложение трассы
во всех случаях облегчает нахождение рациональных решений.
При проходе вблизи от населенных пунктов и особенно при исполь-
зовании улиц движение по автомобильным дорогам является источ-
ником загрязнения воздуха отработавшими газами двигателей, шум
ГД
местности от шума, вызываемого движением по дороге?
зеленых насаждений; в — создание между дорогой и жилыми районами защитной зону
на эстакадах, в галереях и тоннелях:
— звукопоглощающее ограждение; 4 — звукопоглощающие зеленые насаждения; 5—вежи-
7 — звукоотражающие вентиляционные и осветительные решетки
8*	227
и вибрации, которые распространяются до прилегающих к дорогам
строений, отражаются на здоровье и работоспособности населения.
Колебания зданий при проезде автомобилей иногда делают невозмож-
ным размещение около дороги некоторых видов производств и лабо-
раторий, требующих повышенной точности.
Санитарные нормы допустимого шума ограничивают уровни шума
на территории старых жилых кварталов 50—60 дБА, а курортов —
40—50 дБА1.
Интенсивность шума от движения зависит от многих обстоя-
тельств — интенсивности и состава движения, типов шин и ровности
дорожных покрытий, скорости движения и др. В среднем у бровки
земляного полотна уровень шума L — 24 + 20 log А,
где L — уровень шума, дБА, N — интенсивность движения, авт/ч.
Наиболее рациональный способ предотвращения влияния шума
от движения — проложение дороги на таком расстоянии от застройки,
при котором транспортный шум не превышает допустимых норм. При
невозможности этого автомобильные магистрали с интенсивным дви-
жением располагают в выемках и полутоннелях, устанавливают вдоль
дороги звукопоглощающие барьеры нз пористых материалов, отсы-
пают ограждающие земляные валы (рис. XII.7). Идея всех защитных
мероприятий — создание за ними звуковой тени или поглощение зву-
ка. Для надлежащего экранирования высота барьера должна быть
не менее 4—4,5 м.
Влияние зеленых насаждений на распространение шума сравни-
тельно невелико и составляет 0,12—0,15 дБА на 1 м ширины полосы.
Путем тщательной компоновки насаждений его можно увеличить до
0,3 дБА. Поэтому растительные посадки на придорожной полосе нель-
зя рассматривать как эффективный способ борьбы с шумом. Однако
при трассировании дорог следует учитывать их действие и по возмож-
ности обходить рощи и древесные посадки, оставляя их между дорогой
и населенными пунктами.
Теоретические методы расчета снижения уровней шума па раз-
ных расстояниях от его источников исходят из предпосылки, что за-
1 Децибелы характеризуют относительный уровень мощности, передавае-
мый при звуковых колебаниях Их определяют из выражения
L = 20 log —
Pv
где pr, — давление звуковых волн, соответствующее наиболее тихому звуку,
различаемому человеком с нормальным слухом (2	Ю'5 * *  * *В н'м2); р, —-звуковое
давление измеряемого звука
Для лучшего учета особенностей восприятия шума человеческим ухом аппа-
ратура, измеряющая шум, снижает специальными фильтрами влияние низко-
частотных и высокочастотных звуков. Измеренные таким способом децибелы
обозначают дБА
Для сельской местности, вдали от дорог, характерен уровень шума 25 дБА.
В 7 м от дороги при пвоезде тяжелого rnvaonoro автомобиля — оп яКД
228
тухание энергии от точечного источника происходит обратно про-
порционально квадрату расстояния:
Гп = М-251оё^2-,
где Ln — уровень шума на расстоянии Rn от источника звука; Ц — уро-
вень шума иа расстоянии Rv
Учет требований охраны природы при проектировании дорог не
должен ограничиваться только мерами по ее сохранению. Продуман-
ная постройка дороги может существенно улучшить местность осу-
шением болот, созданием водохранилищ, закреплением песков, повы-
шением устойчивости склонов, предохранением почв от эрозии и др.
Использование для земляного полотна и дорожных одежд шлаков и
других побочных продуктов промышленности дает возможность лик-
видировать накопившиеся за много лет их отвалы.
Учет требований охраны окружающей среды неизбежно осложняет
и удорожает дорожное строительство.
Однако забота и внимание, уделяемые этому вопросу в СССР,
делают эти дополнителъные затраты вполне оправданными.
§ XII.3. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ
ПЛАВНОСТИ ТРАССЫ
Движение автомобилей с постоянной или практически не меняю-
щейся скоростью на всем протяжении дороги может быть обеспечено
только при проложении трассы дороги как плавной пространственной
линии. Для этого необходим учет взаимного влияния плана и продоль-
ного профиля дороги, обеспечения видимости и особенносте ( зритель-
ного восприятия дороги водителями.
Назначая элементы дороги, необходимо принимать во внимание
то, что водители видят расположенные впереди участки дороги иска-
женными в перспективе, под очень малым угаом зрения. Круговые
кривые представляются им сплющенными, длина кривых уменьшен-
ной, а крутизна поворота возросшей (рис. ХП.8). Поворот дороги
на несколько градусов, искажаясь в перспективе, кажется круче на
15—20° и более. Короткая кривая между длинными прямыми воспри-
нимается как крутой изгиб трассы, а сравнительно пологие участки
дорог, расположенные за длинными спусками — крутыми подъе-
мами (рис. ХП.8).
Эти кажущиеся нарушения плавности дороги отражаются на из-
бираемых водителями режимах движения и вызывают необоснованное
снижение скорости в местах, где величины элементов плана и про-
филя обеспечивают возможность проезда с более высокими скоростя-
ми. В таких случаях иногда говорят о возникновении психологиче-
ского и зрительного сопротивления движению.
Пространственная плавность трассы, устраняющая эти зритель-
ные обманы и внушающая водителям уверенность в управлении, обе-
спечивается прежде всего применением таких величин элементов пла-
229
Рис. ХП.8. Искажение вида дороги в перспективе:
а — кривая малого радиуса воспринимается как крутой излом: б — увеличение радиуса
кривой способствует зрительной плавности дороги; в — влияние продольного уклона (гори-
зонтальный участок за длинным спуском кажется подъемом, а небольшой подъем — очень
крутым);
1 — фактическое соотношение уклонов; 2 — кажущееся соотношение
на и профиля, которые полностью исключают искажение вида до-
роги в перспективе, а также устранением несоответствий в располо-
жении элементов трассы в плане и профиле, вызывающих ее кажу-
щиеся изломы и неспокойный, неплавный вид в пространстве.
На основании анализа зрительной плавности построенных дорог
выработаны следующие рекомендации:
1.	Количество переломов в плане и профиле должно быть по воз-
можности одинаковым.
Нарушение этого правила приводит к неудачным сочетаниям,
в большинстве случаев характеризующимся повышенной опасностью
дорожно-транспортных происшествий. Типичным примером неудач-
ных сочетании являются частые переломы продольного профиля
на длинных прямых в плане, обычно вызванные стремлением проек-
тировать по обертывающей в целях экономии земляных работ, что соз-
дает волнистую поверхность дороги. Очень часто при этом не удается
обеспечить требования к видимости. Особо неудачен случай, когда
повороты дороги в разные стороны расположены в вогнутых кривых.
Обеспечение видимости увеличением рабочих отметок на ыпей
(рис. XI 1.9, а) не всегда улучшает положение, так как извилистость
дороги, ранее оправдывавшаяся спуском дороги на дно долины по скло-
нам, после подъема дороги на насыпь представляется едущим логи-
чески неоправданной рельефом и ситуацией местности.
2.	Длины прямых и кривых участков дороги в плане должны соот-
ветствовать друг другу.
Следует избегать коротких кривых в плане, расположенных меж-
ду длинными прямыми, которые кажутся издалека водителю резким
переломом дороги и вызывают снижение скорости (рис. XI 1.9, б).
Повороты дороги на малые углы должны смягчаться вписыванием
кривых больших радиусов для дорог I категории не менее указанных:
Угол поворота, град ....	1	2	3	4	5
Радиус кривой, м ......... 30000	20000	10000	6000	5000
230
На дорогах И—IV категорий значения радиусов можно принять
в 2 раза меньшими.
Недопустимы короткие прямые вставки между направленными
в одну сторону кривыми, которые воспринимаются как неприятный
для взгляда излом дороги. Наиболее целесообразно заменять такие
вставки кривыми больших радиусов, проектируя подобные участки
как трехзвенные коробовые кривые (рис. XI 1.9, в). Недопустимы
также короткие прямые вставки между обратными кривыми. Для их
устранения следует увеличивать радиусы кривых, чтобы они непосред-
ственно сопрягались друг с другом (рис. XI 1.9, г).
3.	Наилучшая плавность трассы достигается при совпадении вер-
тикальных и горизонтальных кривых. Желательно, чтобы длина гори-
ными условия движения
и направление:
а — частые переломы про-
дольного профиля в пределах
прямых участков в плайе;
б — чрезмерная извилистость
продольного профиля; в —
устройство коротких прямых
вставок между горизонталь-
ными кривыми, направленны-
ми в одну сторону; г — уст-
ройство коротких прямых
вставок между обратными
кривыми в плайе; д — корот-
кие вогнутые участки про-
дольного профиля;
1 — продольный профиль; 2—
план трассы; 3 — перспектив-
ный вид дороги до улучше-
ния плавности трассы; 4 —
перспективный вид дороги
после улучшения плавности
трассы (Пунктиром показа-
но рекомендуемое проложе-
ние трассы дороги.)
231
(тальной кривой несколько превышала длину вертикальной кривой,
.ещения вершин совпадающих вертикальных и горизонтальных
ривых допустимы не более чем иа 1/4 длины наименьшей из кривых.
Радиус вогнутых кривых должен не менее чем в 6 раз превышать
радиус совпадающих с ними кривых в плане.
Следует избегать сопряжений концов кривых в плане с началом
выпуклых или вогнутых вертикальных кривых, расположенных на
последующих прямых участках. В первом случае для автомобилей,
едущих со стороны вертикальной кривой, неясно дальнейшее направ-
ление дороги. Во втором случае создаются участки ограниченной
видимости ночью прй свете фар.
4.	Для обеспечения на дороге видимости на большом расстоянии
следует избегать сочетаний элементов трассы, создающих впечатле-
ние провалов, в результате чего для водителя остается неопреде-
ленным дальнейшее направление дороги. К числу таких сочетаний
относятся: короткие вогнутые участки продольного профиля, распо-
ложенные в пределах длинных прямых или кривых в плане большого
радиуса, воспринимаемые как карманы или просадки (рис. XII.9, д)‘,
скрытые выпуклые вертикальные кривые малых радиусов на прямых
участках, в частности на пересечениях дорог в разных уровнях;
прямые участки, как бы упирающиеся в небосвод на вершине выпук-
лых кривых малого радиуса.
Пространственную плавность трассы часто проверяют путем по-
строения перспективных изображений, вводя затем необходимые
изменения в план и профиль (рис. XI 1.10). В последние годы получил
распространение метод построения перспективы дороги на электрон-
ных вычислительных машинах с изображением на экране осциллог-
Рис. XII.10. Построение перспектив-
ного изображения участка дороги ме-
тодом прямоугольных координат:
а — план; б — продольный профиль; в —
перспектива; т. с. — точка стояния; т. з. —
точка зрения
232
Рис. ХП.П. Пример перспективы дороги, построенной на электронной вычисли-
тельной машине
рафа или с вычерчиванием па графопостроителе, дающий изображение
дороги с каждой точки пикетажа (рис. ХП.П).
Для обеспечения пространственной плавности трассы большое
значение имеет соблюдение принципов зрительного ориентирования
водителей — такое взаимное сочетание элементов дороги и придо-
рожной полосы, которое делает для водителя понятным направление
дороги за пределами фактической видимости. При движении взгляд
водителя скользит впереди автомобиля по поверхности дороги, следуя
направляющим ориентирам, которыми являются хорошо различи-
мые линии, параллельные пути движения: кромки покрытия, разде-
лительные полосы на автомобильных магистралях, линии придорож-
ных насаждений, ограждения дороги и др. Расположение этих ори-
ентиров должно создавать систему опорных точек, проследив направ-
ление которых, глаз водителя как бы продолжает для себя даль-
нейшее положение дороги.
Из средств зрительного ориентирования наиболее эффективными
являются сопряжения плана и профиля, придорожные насаждения и
fl
, ИТТПГГ1 dlflBPWn
Рис. XII.12. Улучшение ориентирования водителя в дорожных условиях:
п — вид дороги, построенной без учета принципов зрительного ориентирования; б — обозна-
чение поворота увеличением длины кривой, начинающейся за переломом продольного
профиля;
1 — продольный профиль; 2 — плав
233
Рис. ХП.13. Дорога, протрассирован-
ная клотоидами:
1 — участка круговых кривых; 2 — участка
клотоид
специально устанавливаемые по
краям обочин сигнальные стол-
бики.
На рис. XII. 12 показано, как
увеличение радиуса кривой в плане
делает для водителя понятным из-
менение направления дороги за пе-
реломэм продольного профиля.
§ XI	1.4. КЛОТОИДНОЕ
ТРАССИРОВАНИЕ
Наибольшая плавность трассы
дороги достигается при так назы-
ваемой клотоидной трассе, получа-
ющей в последние годы все большее
распространение при проектирова-
нии автомобильных магистралей и
дорог высших категорий. Клотоид-
ными называют трассы, состоящие
преимущественно из сопрягающих-
ся круговых кривых и переходных
кривых больших параметров. Пря-
мые вставки невелики, а иногда
вообще отсутствуют (рис. XII.13).
Сопряжение круговых кривых
переходными кривыми больших
параметров устраняет зрительные
впечатления изломов, возникающие
при взгляде издалека на непо-
средственное сопряжение прямых
участков с круговыми кривыми
даже при больших радиусах.
В клотоидной трассе переход-
ная кривая из вспомогательного
элемента кривых малых радиусов
становится самостоятельным эле-
ментом трассирования, равноправ-
ным с круговыми кривыми и часто
вытесняющими прямые . участки.
Принцип трассирования меняется.
Вместо ходов по прямым между уг-
лами поворота и последующего впи-
сывания между ними круговых
кривых по горизонталям местности
укладывают круговые кривые больших радиусов и сопрягают их пе-
реходными кривыми (рис. XII. 14). В клотоидной трассе переходные
кривые применяют во всех случаях сопряжения элементов трассы,
автомобильной дороги (рис. XII.15) : при переходе от прямых участ-
234
Рис. ХИЛ4. Разница в принципах трассирования автомобильных дорог:
а — трасса, протрассированная обычным методом; б — клотоидная трасса;
/—прямые линии; 2 — круговые кривые, вписанные в углы прямых линий; 3 — примой
участок трассы; 4 — точки сопряжения элементов трассы; 5 —круговые кривые, вписанные
в элементы рельефа; 6 — переходные кривые, сопрягающие круговые кривые
ков к круговым кривым; при сопряжении между собой круговых
кривых в плане, направленных в одну сторону; при сопряжении
обратных круговых кривых и сопряжении вогнутых кривых с пря-
мыми в продольном профиле.
Длины переходных кривых назначают из условия отсутствия
зрительных искажений вида дороги при взгляде на впереди распо-
ложенные участки дороги. Они существенно превышают длины, необ-
ходимые из условия плавности нарастания центробежного ускорения.
Для обеспечения зрительной плавности при вписывании переход-
ной кривой угол поворота трассы автомобильной дороги должен
составлять не менее 3е, а длина переходной кривой не менее 1/4
длины круговой кривой.
Наибольшая плавность трассы дороги обеспечивается введением
длинных переходных кривых, описанных по радиоидальной спирали
Рис. XII.15. Различные способы сочетания пере-
ходных кривых:
а — сопряжение переходных кривых без вставки круговой
кривой; б — сопряжение обратных кривых; в — сопряже-
ние двух круговых кривых, направленных в одну сто-
рону. одной переходной кривой; г — то же, двумя пере-
ходными кривыми
235
Рис. XII.16. Выбор направления клотоидной трассы на плане в горизонталях при
помощи гибкой линейки
с уравнением RL — С = А2. Переходные кривые должны иметь
параметр А в пределах от 0,4 R до 1,4 R.
При сопряжении переходными кривыми обратных S-образны.ч
кривых желательно, чтобы обе переходные кривые имели одинаковый
параметр А. В атом случае между радиусами сопрягаемых кривых
должно удовлетворяться соотношение Rj 3R2.
При сопряжении переходными кривыми круговых кривых, нап
равленных в одну сторону, необходимо соблюдать соотношение 0,5Ri <
< А < R2. Непосредственное сопряжение круговых кривых допуска
ется лишь при R, 2R2. При проектировании клотоидной трассы
обязательно соблюдение требований согласования дороги с ландшаф-
том (см. § XII.5).
Следует отметить, что переходные кривые, описываемые по кло-
тоиде, не являются единственным применяемым типом переходных
кривых (см. §IV.4). Разработаны способы проложения трассы по наме-
ченным на плане контрольным точкам в виде непрерывной плавной
кривой, описываемой уравнением полиномов. Программа ЭВМ обе-
спечивает закономерное, удовлетворяющее заданному критерию, на-
растание центробежного ускорения при переходе автомобиля с одного
элемента трассы на другой.
Клотоидную трассу обычно проектируют по плану в горизонталях
или по аэрофотоснимкам. Вначале на карте масштаба 1 : 2000 или
1 : 5000 намечают по условиям рельефа и ситуации контрольные точки,
через которые нужно провести трассу, чтобы удовлетворить принци-
пам ландшафтного проектирования. Затем на карту укладывают
236
гибкую линейку (рис, XII.16) и, придав ей плавные изгибы, наносят
в первом приближении клотоидную трассу, проходящую через наме-
ченные точки. Полученную трассу рассматривают как магистральный
ход, уточняемый в процессе разбивки пикетажа и определения гео-
метрических элементов дороги в плане.
При ручном проектировании используют наборы шаблонов кру-
говых и переходных кривых, изготовленные в масштабе плана
(рис. XII. 17). Вначале подбирают круговые кривые, отмечая их на-
чало и конец и записывая на .плане их радиусы. Примеряя далее шаб-
лоны клотоидных кривых разных параметров, подбирают по имею-
щимся на них пометкам радиусов круговых кривых необходимые
параметры. Пикетаж трассы определяют расчетом, используя таблицы
для переходных кривых больших параметров.
Рис. ХП.17. Шаблоны для нанесения клотоидной трассы
237
Выполнение этой трудоемкой работы в проектных организациях
облегчается использованием ЭВМ. Разработан ряд программ, отли-
чающихся по идее алгоритмов. Одни из них, основанные на методе
опорных элементов, исходят из точно вычерченных с помощью шаб-
лонов на планах в горизонталях или на фотосхемах трасс. В машину
вводят данные о координатах фиксированных элементов — прямых
участках, центрах круговых кривых и их радиусах, о полуфиксиро-
вангых элементах, у которых закреплена одна из точек, и о свобод-
ных элементах, которые могут смещаться в определенных пределах.
Машина увязывает эти элементы между собой при помощи клотоид,
прямых или окружностей, определяя параметры соединяющих эле-
ментов и выдавая координаты для разбивки трассы.
Другие методы — аппроксимации последовательности точек —
заключаются в математическом осреднении введенного в машину боль-
шого числа точек трассы, намеченной по шаблонам или даже просто
от руки. Машина подбирает окончательное положение трассы исходя
из требований минимальной величины суммы квадратов отклонений
проектируемой трассы от первоначально намеченной. Могут быть
предъявлены и дополнительные критерии оптимизации, например
скорость нарастания центробежного ускорения и др..
§ XII.	5. ТРАССИРОВАНИЕ ДОРОГИ В УВЯЗКЕ
С ОКРУЖАЮЩИМ ЛАНДШАФТОМ
Современная автомобильная дорога — капитальное сооружение,
рассчитанное на многие годы, которым ежедневно пользуются тысячи
людей. Поэтому к дорогам должны предъявляться высокие эстети-
ческие требования в отношении ее внешнего оформления, выполняемого
в увязке с окружающим природным ландшафтом и архитектурными
сооружениями, расположенными вдоль дороги.
Красивый вид дороги обеспечивается, в первую очередь, согласо-
ванием трассы дороги с рельефом окружающей местности и формами
ландшафта. Задачей сочетания дороги с ландшафтом является плав-
ное включение дороги в окружающую местность, что повышает удоб-
ство движения, помогает лучше раскрыть перед едущими красоту
природы, устранить вызванные проложением дороги нарушения за-
кономерностей природного ландшафта. Как показал опыт, такие доро-
ги наиболее безопасны для движения, не утомительны для водителей
и пассажиров и поэтому имеют высокие транспортно-эксплуатацион-
ные показатели.
Согласование дороги с ландшафтом должно основываться на внут-
ренних закономерностях сочетания элементов ландшафта (рельеф,
водные пространства, лесные массивы, сельскохозяйственные угодья,
населенные пункты, ранее построенные инженерные сооружения
и т. д.) и соотношениях этих элементов с размерами элементов самой
дороги. Такое согласование не должно противопоставляться обеспе-
чению транспортно-эксплуатационных качеств дороги.
238
Дорога обычно хорошо сочетается с ландшафтом, если она проло-
жена по граничной зоне его элементов (у подножья холмов, по опуш-
кам лесов, по террасам речных долин или вдоль естественной (обычно
искривленной) оси ландшафта, например, водотока, идущего по до-
лине, без резких нарушений сложившихся форм логически неоправ-
данными пересечениями (рис. XI 1.18). При этом необходимо ориен-
тироваться на имеющиеся в каждом ландшафте основные, характе-
ризующие его элементы. Дорога должна следовать крупным, опреде-
ляющим линиям ландшафта, не считаясь со множеством малых
и мельчайших складок местности. Несоблюдение этого правила при-
водит к отрицательным результатам из-за нарушения пространствен-
ной плавности трассы.
В различных типичных ландшафтах могут быть рекомендованы
определенные принципы проложения трассы.
В степных районах не возникает каких-либо ограничений в про-
ложении дороги в плане и профиле. Часто возможны прямые участки
дорог протяжением до нескольких десятков километров. Однако
движение по длинным прямым в однообразной открытой равнинной
местности для водителей грузовых автомобилей сопряжено с повы-
шенной утомляемостью и снижением внимательности. Водители легко-
вых автомобилей, наоборот, теряют контроль над скоростью. В ночное
время на длинных прямых участках повышается опасность ослепления
водителей светом фар встречных автомобилей. Все это приводит к по-
вышению количества дорожно-транспортных происшествий.
Рис. XI 1.18. Дорога с клотоидной трассой, проложенная по граничной зоне эле-
ментов ландшафта
239
Поэтому целесообразно, чтобы длина прямых не превышала 4 —
6 км. Это не требует искусственного искривления трассы, так как
даже в степях при детальном изучении обычно обнаруживается боль-
шое количество причин, вынуждающих вводить углы поворота. К их
числу относятся неблагоприятные грунтовые условия — участки по-
верхностного заболачивания и пятна избыточного засоления, места
с необеспеченным стоком, лесные массивы и рощи в малолесных райо-
нах, мелкие элементы рельефа, не находящие отражения на картах
в горизонталях, но влияющие на условия водоотвода, ценные сель-
скохозяйственные угодья, населенные пункты, понижения местности,
над которыми в безветренные летние ночи образуются туманы, ухуд-
шающие видимость.
Допустимая длина прямых участков связана также с окружающей
местностью. Всякие выделяющиеся элементы привлекают к себе вни-
мание водителей и способствуют повышению их сосредоточенности.
В связи с этим всегда оправдывается направление дороги на хорошо
заметный издалека ориентир, выделяющийся на общем фоне местно-
сти — холмы, высокие здания и заводские сооружения, терриконы
каменноугольных шахт.
При отсутствии на местности естественных ориентиров их можно
создавать искусственно в виде групп деревьев на придорожной
полосе.
Ландшафт лесостепи характеризуется более развитыми, чем
в степях, формами рельефа, наличием долин водотоков — заросших
балок (на севере), действующих оврагов (на юге). Для лесов характер-
но островное расположение.
Элементы рельефа не создают существенных препятствий для
трассирования, так как за малыми исключениями дороги можно
прокладывать по любому направлению, удовлетворяя требованиям
технических условий. Проложение трассы часто определяется лесными
массивами. В южных районах целесообразно обходить дорогой даже
небольшие рощи, прокладывая дорогу вдоль их опушки. При неизбеж-
ности пересечения лучше, чтобы дорога входила в лес на кривой
(рис. XII.19). Перед входом в лес следует располагать постепенно
сгущающиеся группы деревьев, чтобы уменьшить внезапную ветровую
нагрузку на автомобиль, выезжающий из леса.
При пересечении лесов на прямых участках некрасивы как строго
симметричное разрезание леса, так и отделение от леса узкой по-
лосы.
Чтобы длинная прямая просека с геометрически правильными
параллельными краями не выглядела некрасивой при широкой полосе
вырубки из-за голой поверхности полос боковых обрезов, в проекте
озеленения необходимо предусматривать подсадку по краям просек
декоративных групп кустарников и деревьев.
В южной части лесостепей и в степной зоне большое значение
приобретает сохранение существующих лесов и даже отдельных групп
деревьев. Часто достаточно незначительного смещения трассы в сто-
рону, чтобы сохранить группы деревьев, а при реконструкции дороги
использовать существующие придорожные насаждения.
240
Холмистый ландшафт складывается из крупных элементов рель-
ефа. Для сокращения объемов земляных работ целесообразно проло-
жение трассы в виде плавной извилистой линии, вписанной в рельеф
и расположенно^ в переходной зоне между крупными элементами
ландшафта.
Чем выше категория дороги и шире земляное полотно, тем с более
крупными элементами рельефа должна увязываться дорога. Это свя-
зано с тем, что для плавности широкого земляного полотна требуется
введение кривых больших радиусов, чем при узком земляном полотне.
Влияние пересекаемых дорогой небольших впадин и отрогов холмов
следует устранять планировочными работами и плавным сопряже-
нием земляного полотна с прилегающей местностью путем устройства
обтекаемых откосов.
Нарушение принципа сочетания элементов плана и профиля между
собой и с элементами ландшафта в условиях холмистого ландшафта
резко бросается в глаза, поскольку при совпадении подъемов и спу-
сков с кривыми в плане дороги обычно бывают открыты для обзора
на большом протяжении, особенно при взгляде вниз, с выпуклых
переломов продольного профиля. Поэтому проектирование клотоид-
ной трассы в этих условиях наиболее целесообразно.
В горной местности высотные элементы ландшафта настолько
преобладают, что всякое неподчинение им дороги бывает сопряжено
с большими скальными работами и устройством дорогостоящих инже-
нерных сооружений.
Рис.. XII.19. Пересечение дорогами лесных участков:
а — нерекомендуемое прямое пересечение; б — правильное пересечение по кривой
241
Согласование с ландшафтом для горных дорог сводится к огиба-
нию элементов горного рельефа с отклонением от них по возможности
на меньшую величину, необходимую для соблюдения минимальных
требований к элементам плана и профиля в трудных условиях рель-
ефа.
При строительстве дорог магистрального типа геометрическая
правильность их очертаний приобретает организующую роль в фор-
мировании нового ландшафта горной местности. Дорога становится
господствующим и организующим элементом на фоне крутых гор-
ных склонов. Инженерные сооружения—серпантины, подпорные стен-
ки, мосты и специальные сооружения—тоннели, противолавинные и
противоселевые галереи, выделяясь на однообразной поверхности
склонов, сосредоточивают на себе внимание и поэтому определяют
характер ландшафта. В этих условиях гармоническое сочетание до-
роги с ландшафтом достигается контрастом между геометрически пра-
вильными элементами земляного полотна и трассы дороги и бессистем-
ной хаотичностью горного ландшафта.
В согласовании горных дорог с ландшафтом большое значение при-
обретает оформление откосов и обнажений, получающихся при уст-
ройстве земляного полотна на полке.
Важным элементом увязки дороги с окружающей местностью
является земляное полотно. Принцип увязки дороги с ландшафтом
требует, чтобы дорога не выделялась резко на общем фоне местно-
Рис. XI 1.20. Обтекаемые поперечные профили земляного полотна:
а — невысокая насыпь с лотком вместо боковой канавы; б — невысокая насыпь с пологими
откосами; в — насыпь высотой до 2 м; г — высокая насыпь с переменной крутизной откосов?
д— выемка с лотками и округленными кромками откосов
242
стн. Поэтому при ландшафтном проектировании используют попереч-
ный профиль земляного полотна с округленными очертаниями поло-
гих поперечных откосов, плавно переходящих в поверхность окру-
жающих элементов рельефа. Вместо глубоких канав устраивают ши-
рокие мелкие лотки.
Пологие обтекаемые откосы имеют ряд преимуществ по сравнению
с обычно применяемыми откосами постоянной крутизны:
повышается безопасность движения, поскольку при отсутствии
боковых канав автомобиль, потерявший управление, может съехать
по пологому откосу с насыпи на прилегающую полосу отвода;
повышается уверенность водителей в управлении автомобилем,
так как они видят весь откос, а не только бровку земляного полотна;
обеспечивается лучшее обтекание земляного полотна снеговетро-
вым потоком, и снег переносится через дорогу, не откладываясь на
проезжей части.
Общими чертами конструкций обтекаемого земляного полотна,
предлагавшихся до сих пор в проектах отдельных дорог в СССР и за
рубежом, являются:
пологое заложение откосов насыпей. Коэффициент заложения от-
косов принимают тем большим, чем ниже насыпь. У малых насыпей
откосы делают с заложением до 1 : 5—1 : 6;
плавное сопряжение откосов выемок и подошвы насыпей с приле-
гающей поверхностью грунта по круговым кривым малого радиуса;
устройство насыпей с постоянными по всей высоте заложения от-
косами или же с ломаными откосами, крутизна которых уменьшается
через 1—1,5 м по высоте по мере приближения к подошве. Откосы
выемок чаще всего устраивают о постоянной крутизной заложения
(рис. XI 1.20);
устройство более пологих откосов у начала выемок, где рабочие
отметки меньше, чем посередине;
посадка декоративных групп деревьев и кустарников для расчле-
нения однообразного вида откосов длинных выемок примерно постоян-
ной глубины.
Глава XIII
Пересечения автомобильных дорог
§ XIII.	1. ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ДОРОГ В ОДНОМ УРОВНЕ
Участки пересечения автомобильных дорог в одном уровне между
собой или с железными дорогами более загружены, чем остальное
их протяжение, поскольку интенсивность движения по пересече-
нию равна сумме интенсивностей по пересекающимся дорогам. Ус-
ловия движения по пересечениям для автомобилей, следующих по
прямым направлениям, осложняются помехами, создаваемыми манев-
рами поворота отдельных автомобилей.
243
Возможные траектории движения автомобилей на пересечении в
одном уровне (рис. XIII.1) образуют 16 точек пересечений—8 точек
разветвлений и 8 точек слияния потоков. В этих точках, называемых
конфликтными, возможны столкновения автомобилей, приводящие
к дорожно-транспортным происшествиям. Чем выше интенсивность
движения по пересекающимся дорогам и чем больше процент автомо-
билей, совершающих маневры правого и особенно левого поворотов,
тем выше опасность возникновения дорожных происшествий. Поэтому
при большой суммарной интенсивности движения устраивают пересе-
чения и примыкания, оборудованные элементами, которые обеспечи-
вают четкую организацию движения автомобилей, следующих в раз-
личных направлениях, — дополнительными переходно-скоростными
полосами и направляющими островками.
Пересечения дорог в одном уровне как наиболее опасные участки
следует располагать в местах с хорошо обеспеченной. видимостью,
на прямых, желательно в пониженных местах продольного профиля.
В одном уровне разрешается устраивать пересечения дорог
II категории с дорогами IV nV категорий, а также дорог III, IV и V
категорий между собой, если перспективная суммарная интенсивность
движения на пересечении не превышает 4000 авт/сут
При суммарной интенсивности движения, меньшей 1000 авт/сут,
можно устраивать простейшие пересечения в одном уровне.
Для выбора типа пересечений используют предложенный канд,
техн, наук Е. М. Лобановым график, который устанавливает рацио-
нальную область использования каждого типа пересечений с учетом
минимальных потерь автомобильного транспорта от ожидания возмож-
ности проезда (рис. XI 1,1.2).
Наиболее эффективным мероприятием по улучшению условий
движения на пересечениях в одном уровне является канализирование
Рис. XIII.1. Места пересечения и сли-
яния потоков движения на пересече-
нии в одном уровне:
1 — точки разделении потоков движения;
2 —точки слияния потоков движения; 3 —•
точки пересечения потоков движения
244
Рис. XIII.2. График для выбора схемы
пересечения:
1 — простое пересечение; 2 — направляющие
островки иа второстепенной дороге; 3 — на-
правляющие островки на обеих дорЪгах:
4 — пересечения в разных уровнях
Рис. XIII.3. Пересечение и примыкание дорог с канализированным движением:
1 — каплевидные островки; 2— треугольные островки; 3 —линии разметки на проезжей
части; 4 — дополнительная полоса проезжей части для автомобилей, ожидающих левого по-
ворота; 5 —. островок, преграждающий въезд иа дополнительную полосу
движения—выделение для каждого направления движения самостоя-
тельной полосы на проезжей части.
Канализирование движения можно осуществить: устройством
направляющих островков, возвышающихся или изображенных на по-
крытии краской; выделением дополнительных полос для ожидания
автомобилями возможности осуществления левых поворотов без по-
мех для автомобилей, следующих в прямом направлении; устройством
переходно-скоростных полос для плавного изменения скорости пово-
рачивающих автомобилей.
Основным конструктивным решением для четкого выделения
потоков движения и разделения конфликтных точек являются капле-
видные вытянутые («обтекаемые») островки. Они хорошо выявляют
планировочное решение пересечений и облегчают плавное огибание
островка по кривой большого радиуса при левом повороте.
На пересечении дорог III категории с дорогами IV и V категорий
при суточной интенсивности менее 100 автомобилей, совершающих
маневр поворота, островки устраивают только на второстепенной
дороге. На дорогах II—III категории островками оборудуют обе
Дороги (рис. XIII.3).
В районах с непродолжительным снеговым покровом островки
устраивают возвышающимися на 10—15 см над проезжей частью,
245
Рис. XIII.4. Разбивка каплевидного и треугольного островков:
1 — возвышающийся островок: 2 — полосы, намеченные краской на покрытии
обозначая их скошенный бордюр черно-белыми полосами. В районах
с длительной зимой и обильными снегопадами, где возвышающиеся
островки затрудняют механизированное удаление снега е покрытия,
островки наносят на покрытии краской.
Очертание островков и планировка съездов должны соответ тво-
вать траектории движения автомобилей (рис. XIII.4). При проекти-
ровании плана пересечения используют комплекты прозрачных лекал.
Ширину проезжей части между островками принимают в зависи-
мости от радиуса кривой на съезде:
Радиус кривой, м......... 10	15	20	30	40	50	60
Ширина полосы движения,	м 5,2	5,0	4,8	4,7	4,5	4,5	4,2
При выбо_ре и привязке типовых проектов пересечений в одном
уровне необходимо учитывать состав и интенсивность движения пото-
ков, следующих по разным направлениям. Желательно, чтобы при
планировке пересечений соблюдались следующие рекомендации:
соответствие угла пересечения лучшим условиям видимости- (при-
мыкание под углом не менее 60—75°);
246
Рис. Х1П.5. Схемы пересечений в од-
ном уровне
а — обычное пересечение; б — несимметрич-
ное пересечение с повышенной пропускной
способностью
обеспечение преимущественных
условий движения транспортным
потокам с наибольшей интенсив-
ностью; *
удаление по-возможности друг
от друга точек пересечения пото-
ков движения на площади пере-
сечения путем устройства разде-
ляющих их островков;
выделение островками или ли-
ниями разметки полос движения
для четкого прохождения потоков
автомобилей, пересечения и их
плавного слияния;
выделение части площади пересечения, не используемой потока-
ми автомобилей в резервные зоны. Избыточная ширина полос движе-
ния нарушает его четкость;
при большом проценте автомобилей, совершающих левый пово-
рот, устройство дополнительной полосы, на которой они под при-
крытием островка могли бы дожидаться возможности поворота, не
препятствуя движению автомобилей, следующих в прямом направ-
лении;
размещение направляющих островков на пересечениях и примы-
каниях таким образом, чтобы в каждый момент времени водителю
предоставлялось для выбора не более двух направлений движения —
прямое и поворот.
Пропускная способность пересечений в одном уровне зависит от
радиуса кривых, сопрягающих дороги. В СССР принимают радиус
по внутренней кромке проезжей части (рис. XI1I.5, а) от 15 м для до-
рог IV—V категорий до 25 м для дорог I и II категорий.
В Англии в последние годы получили распространение несим-
метричные пересечения водном уровне, которые обладают повышенной
пропускной способностью. Они имеют большую ширину на участках
въезда, чем на полосах выезда (рис. XIII.5, б). За счет ускорения вы-
езда их пропускная способность возрастает примерно на 30%.
§ XII 1.2. КОЛЬЦЕВЫЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ В ОДНОМ УРОВНЕ
Наиболее безопасным типом пересечения в одном уровне являет-
ся кольцевое, в котором все маневры автомобилей сводятся к вклю-
чению в поток и выходу из него (рис. XII 1.6). Движение автомобилей
по кольцу в одном направлении обеспечивает четкую организацию
и придает ему упорядоченность. Однако в связи с непрерывно про-
исходящими на кольцевых пересечениях перегруппировками автомо-
билей скорость движения снижается по сравнению с подходами.
Транспортные средства, прибывающие к пересечению по всем
Дорогам, сливаясь в один поток, огибают островок, расположенный
в центре пересечения. Радиус круга, по которому происходит дви-
247
Рис. XIII.6. Общий вид кольцевого пересечения в одном уровне
жение, должен соответствовать заданной скорости на пересечении.
Поэтому размеры колец следует назначать настолько большими, что-
бы участки кольца между пересекающимися дорогами имели длину,
обеспечивающую возможность свободной перегруппировки автомо-
билей, вливания их в кольцевой поток и выхода в нужном направле-
нии, а сниженная скорость при въезде на кольцо составляла не менее
0,75—0,8 от скорости на примыкающем прямом участке.
Для дорог разных категорий можно рекомендовать следующие
расчетные скорости и диаметры центральных островков:
Категория дороги ...................
Расчетная скорость, км/ч . . . .
Диаметр островка, м.................
1 II III IV и V
45—50 40—45 30—40	25—30
95	70	60	45
На дорогах с разделительной полосой кольцевые пересечения до-
пускаются на маршрутах, обеспечивающих пропуск интенсивного
движения на сравнительно короткие расстояния, например, на до-
рогах в пригородной зоне.
Условия въезда автомобилей на кольцевое пересечение в значитель-
ной степени зависят от радиуса сопряжения примыкающей дороги
и кольцевой. Рекомендуются следующие величины радиусов сопря-
жений:
Диаметр центрального островка, м...............
Радиусы примыкания, м .........................
30	60	125	200
20	35	55	70
248
Необходимое число полос движения на проезжей части кольцево-
го пересечения и их общую ширину назначают в зависимости от диа
метра центрального островка:
Диаметр островка, м ............
Число полос движения на кольце .
Ширина проезжей части, м . . .
.	20	40	60	80	>100
2	2	3	3	3
6	6	9,5	9,5	9,5
Пропускная способность кольцевых пересечений (в приведенных
легковых автомобилях в час) может быть с достаточной точностью
определена по эмпирической формуле Д. Уордропа

(ХШ.1)
где k-—коэффициент эффективности пересечений, равный 50—60; 2117 —
сумма ширины проезжих частей дорог, примыкающих к пересечению, м; F—пло-
щадь кольцевого пересечения за вычетом площади, которую заняли бы дороги
при устройстве пересечения обычного типа, м2.
В СССР кольцевые пересечения в одном уровне до последнего вре-
мени применяют редко, главным образом в городских условиях,
хотя за рубежом в ряде стран их с успехом строят на дорогах с доста-
точно интенсивным движением. СНиП П-Д.5-72 считает основной
областью использования кольцевых пересечений случай, когда ин-
тенсивности движения на пересекающихся дорогах отличаются не
более чем на 20%, а число автомобилей, совершающих левый поворот,
составляет на обеих пересекающихся дорогах не менее 40%.
Недостатком кольцевых пересечений является необходимость отвода
для их устройства большой площади земли, причем значительная
ее часть, занимаемая центральным островком, остается неиспользо-
ванной.
В последние годы в Англии, где кольцевые пересечения широко
распространены, появились тенденции к уменьшению диаметра цен-
тральных островков и переходу к так называемым мини-островкам.
Пересечения с мини-островками являются промежуточными между
канализированными и кольцевыми
(рис. XIII.7), На них отсутствует
ясно выраженная кольцевая часть,
а площадь пересечения образует-
ся за счет уширения обычного пе-
ресечения для левых поворотов.
Диаметр центрального мини-ост-
ровка не должен превышать 1/3
диаметра окружности, вписанной
в пересечение.
При устройстве малых остров-
ков пропускная способность пере-
сечения существенно возрастает.
Ее можно определить по фор-
муле (XIII.1), принимая ^вели- рис. ХШ.7. Схема кольцевого пере-
чину коэффициента к равной 100. сечения с мини-островком
249
§ XIi 1.3. ПЕРЕХОДНО СКОРОСТНЫЕ ПОЛОСЫ
Элементы пересечений рассчитывают на меньшую скорость, чем
примыкающие к ним участки дорог. Непосредственный въезд автомо-
биля на пересечение с высокой скоростью равно как и выезд с пере-
сечения на основную дорогу медленно движущихся автомобилей соз-
давали бы опасность дорожных происшествий. Чтобы избежать
этого на участках дорог, примыкающих к пересечению, проезжую
часть уширяют, устраивая дополнительные полосы проезжей части,
отделяемые от основной проезжей части разграничительными линиями,
наносимыми краской, а иногда и грунтовыми разделительными поло-
сами. Дополнительные полосы дают возможность автомобилям, пово-
рачивающим с основной дороги на примыкающую, заблаговременно
без помех для автомобилей, следующих в прямом направлении, сни-
зить скорость, а автомобилям, въезжающим на магистральную до-
рогу, наоборот, разогнаться до скорости едущих по пей автомобилей.
Эти дополнительные полосы движения называют полосами разгона
и ускорения, или переходно-скора тными полосами.
Строительные нормы и правила предусматривают необходимость
устройства переходно-скоростных полос на пересечениях и примы-
каниях на дорогах I категории, если более чем 25 автомобилей выез-
жают на дорогу и съезжают с нее за сутки. На дорогах И' категории —
при 50 и более автомобилей в сутки, а на дорогах III категории —
при более 100 входящих и выходящих автомобилей.
Длину переходно-скоростных полос L (в метрах) назначают из
условия разгона и притормаживания автомобилей от скорости на ос-
новной дороге 01 (км/ч) до скорости при выполнении маневра поворота
20 км/ч:
7
26а ’
где а — ускорение автомобиля, принимаемое на основе наблюдений в пре-
делах 0,8—1,2 м/с2 при разгоне, 1,75—2,5 м/с2 при замедлении
Практически в зависимости от категории дороги и продольного
уклона на участке пересечения длина рабочей части переходно-ско-
ростных полос составляет от 30 до 250 м.
Переходно-скоростные полосы
по планировке бывают двух типов:
постоянной ширины, параллельные
основной проезжей части (рис.
XII 1.8, а); плавно примыкающие
к проезжей части с постепен-
ным уменьшением ширины (рис.
XIII.8, б).
Переходно-скоростные полосы
Рис. XIII.8. Планировка переходно-
скоростных полос:
1 — скошенная часть полосы; 2 — участок
разгона и включения в транспортный по-
ток
первого типа применяются на до-
рогах высших категорий и обес-
печивают наилучшую возможность
изменения скорости. В этом слу-
250
чае полоса разгона состоит из двух частей: участка изменения ско-
рости и включения в поток движения (автомобиль на этом участке
разгоняется до скорости, соответствующей средней скорости транс-
портного потока, и движется в ожидании интервала между автомоби-
лями, который может быть использован для включения в поток);
участка постепенного уменьшения ширины на сопряжении переход-
но-скоростной полосы с покрытием основной проезжей части.
Второй тип переходно-скоростных полос пригоден для дорог с
меньшей интенсивностью движения, когда вероятность включения
в транспортный поток на основной дороге без выжидания интервала
достаточно велика. Ширину полос разгона и торможения принимают
равной ширине полос движения на основной дороге.
Покрытия на переходно-скоростных полосах следует устраивать
с повышенной шероховатостью, обеспечивающей хорошее сцепление
с колесами автомобилей. На дорогах с высокими скоростями движе-
ния желательно, чтобы они отличались по внешнему виду от покрытия
на основной дороге и водителю было ясно, что это ответвление на дру-
гую дорогу.
§ XIII.4. ПРОСТЕЙШИЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ И ПРИМЫКАНИЯ
ДОРОГ В РАЗНЫХ УРОВНЯХ
На дорогах с высокой интенсивностью движения обеспечение
бесперебойности и безопасности движения требует устранения помех
для транспортных потоков на пересечениях с другими дорогами пу-
тем постройки транспортных развязок в разных уровнях. Такие раз-
вязки.устраивают на пересечениях дорог I категории с дорогами всех
категорий, дорог II категории между собой и с дорогами II—III ка-
тегорий и дорог III категории между собой, если суммарная перспек-
тивная интенсивность движения превышает 4000 авт./сут. При устрой-
стве пересечений в разных уровнях достигаются следующие преиму-
щества:
Рис. ХШ.9. Схемы осуществления левых поворотов на пересечениях в разных
уровнях:
а ври помощи правого поворота на 270° после проезда моста: б — ио распределительному
кольцу; в — по специальным левоповоротным съездам
251
устройство путепровода через одну из пересекающихся дорог поз-
воляет легко пропустить потоки движения по обеим дорогам в прямом
направлении без снижения скорости из-за помех от поворачивающих
автомобилей;
обеспечивается более четкая организация движения пересекающихся
транспортных потоков по сравнению с пересечениями в одном уровне;
резко повышается безопасность движения, особенно при осуществ-
лении левых поворотов.
Однако пересечения в разных уровнях значительно увеличивают
стоимость строительства дороги.
В пересечениях в разных уровнях одна из основных пересекаю-
щихся магистралей проходит над другой по путепроводу. Правые по-
вороты осуществляются беспрепятственно по так называемым право-
поворотным съездам, на которых помехи при движении могут возникать
лишь при включении поворачивающих автомобилей в поток движения
по пересекаемой дороге. Основные трудности, порождающие разно-
образие имеющихся схем пересечения в разных уровнях, вызываются
сложностью организации левых поворотов, которые можно осуществ-
лять одним из трех способов, показанных на рис. XII 1.9.
Наиболее простым и распространенным в настоящее время типом
пересечений в разных уровнях является «клеверный лист»
(рис. XIII. 10). Одна из пересекающихся дорог проходит над другой
по путепроводу. Повороты налево осуществляются по левоповоротным
петлям путем поворота направо на 270° после проезда моста.
Недостатком пересечений по типу клеверною листа является
значительное удлинение пути пробега автомобилей, поворачивающих
налево, по сравнению с необходимым для автомобилей, сворачнваю-
Рис. XIII 10. Общий вид пересечения ио типу клеверного листа
252
щих направо (рис. XIИ. 11, а). Однако
и для правоповоротных петель из-за
размещения внутри них петель лево-
поворотных съездов приходится значи-
тельно удлинять пути съездов. Поэто-
му пересечения по схеме клеверного
листа занимают значительную площадь,
причем замкнутые между их съездами
земельные участки трудно рациональ-
но использовать.
Пересечения по типу клеверного
листа имеют ограниченную пропускную
способность из-за происходящих пере-
плетений потоков автомобилей в точке
1 (рис. XIII.11, б). Переплетение воз-
никает в пределах путепровода и под
ним на участках примыкания лево-
поворотных петель, где одни автомоби-
ли входят в транспортный поток, а дру-
гие выходят из него. Так как эти ма-
невры создают помехи транзитному
потоку движения, на пересечениях
устраивают дополнительные полосы
проезжей части, состоящие из двух
Рис. XIII.11. Схема пересечения
по типу клеверного листа:
а — обшая схема: б — переплетение
поворачивающих транспортных по-
токов под мостом;
1 — конфликтная точка
переходно-скоростных полос.
По достижении суммарной интенсивностью пересекающихся по-
токов автомобилей предельной величины 600—700 авт/ч создаются
настолько значительные взаимные помехи, что пропускная способ-
ность пересечений исчерпывается, перед съездами возникают очереди
автомобилей и приходится вводить светофорное регулирование.
При пересечении дорог под острым углом, когда трудно вписать
левоповоротные петли, применяют более сложную линейную схему,
требующую постройки двух мастов (рис. XII 1.12).
Пересечение в распределительным кольцом обеспечивает большие
удобства для автомобилей, меняющих направление движения, так как
кольцо имеет больший радиус, чем левоповоротные съезды на пере-
сечении по гипу клеверного листа. Однако стоимость этого пересечения
Рис. XIII.12. Схема пересечения линейного типа
253
Рис XIII 14. Схема пересечения по
типу ромба
значительно выше в связи с не-
обходимостью ПОСТрОЙКИ ПЯ1И
путепроводов (рис. XIII.13) и
выполнения больших объемов
земляных работ, поскольку коль-
цо располагается в высокой на-
сыпи или на эстакаде. Движение
по кольцу сопровождается часты-
ми маневрами переплетения при
въездах и съездах автомобилей.
На пересечениях дорог I — III
категорий о дорогами Солее низ-
ких категорий для снижения
строительных расходов часто ус-
траивают пересечения по упро-
щенной схеме, на которых авто-
мобили, поворачивающие на доро-
гу высокой категории или съез-
жающие с нее, осуществляют на
второ тепенной дороге левые пово-
роты с пересечением встречных
потоков движения.
Примером их являются распро-
страненные в Англии пересечения
по типу ромба (рис. XII 1.14) или
неполного распределительного
кольца (рис. XIII. 15), а также
Рис. XIII.15. Общий им пересечения по тину упрощенного распредеЛ1пелы10ГО
кольца
254
Рис. XIII 16. Общий вид пересечения по типу неполного клеверного листа
пересечения по типу неполного клеверного листа (рис. XIII. 16).
При проектировании пересечений неполного типа обеспечивают
беспрепятственные и наиболее безопасные условия движения по до-
роге с наибольшей интенсивностью движения. Съезды с этих дорог
устраивают обязательно.
С второстепенной дороги, если интенсивность потоков движения,
поступающих с нее на магистраль, невелика, съезды в отдельных
направлениях не устраивают. Немногочисленные автомобили, которым
нужно попасть на магистраль, пересекая поток встречного движе-
ния пользуются въездом для автомобилей, следующих в противопо-
ложном направлении.
255
Надежность получаемых таким образом планиро:очных решений
со мноюм зависит от обоснованности перспективных интенсивностей
движения по разным направлениям, установленных при экономических
изысканиях.
При грубых ошибках в определении грузопотоков по отдель-
ным съездам создаются значительные помехи для движения, кото-
рые могут даже вызывать необходимость перестройки транспортной
развязки.
При выборе упрощенной схемы пересечения в разных уровнях,
допускающей пересечения в отдельных точках транспортных потоков,
из всех возможных вариантов предпочтение следует отдать схеме, при
которой возникает меньше помех для движения, а степень его безопас-
ности выше.
Для этой цели может быть рекомендован следующий прием. На
основе эпюры интенсивностей движения по разным направлениям вы-
деляют основные и второстепенные потоки движения. Исходя из
1и вариант	Ий Вариант
Рис. XIII.17. Анализ схемы пересечений по типу неполного клеверного листа
методом суммирования интенсивностей движения в конфликтных точках:
а — интенсивность движения по разным направлениям, авт./сут; б — сравниваемые схемы
пересечения; в и г — эпюры интенсивности движения по элементам съездов
256
направлений основных потоков намечают несколько вариантов схем
пересечения, для которых строят эпюры интенсивностей движения.
Опасность дорожно-транспортных происшествий и взаимных помех
для движения наиболее просто оценивать суммой интенсивностей
пересекающихся потоков. Чем меньше эта сумма, тем рациональнее
схема пересечения (рис. X 111.17).
Примыкания к автомобильным магистралям устраивают чаще
всего по схеме трубы (рис. XIII.18) или треугольника (рис. XIII. 19).
Рис. XIII.18. Примыкание по типу трубы
Рис. XIII.19. Схема примыкания по типу треугольника "•	>
9 Зак. 725	257
Рис. XI11.20. Рациональная конструкция путепровода на пересечениях в разных
условиях
Применяемые на пересечениях в разных уровнях типы путепро-
водов не должны ограничивать видимости дороги. Пример удачной
конструкции с наклонными стойками опор, обеспечивающей хорошую
обзорность дороги, показан на рис. XIII.20.
§ XIII 5. ТРЕБОВАНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ
В РАЗНЫХ УРОВНЯХ
Пересечения дорог в разных уровнях — сложные и дорогостоящие
сооружения, выбор схемы которых требует тщательного технико-
экономического обоснования. Пересечения в разных уровнях зани-
мают большую площадь, а суммарная длина их съездов и переходно-
скоростных полос иногда достигает 2—2,5 км. Поэтому, чтобы умень-
шить размеры пересечений, обычно допускают снижение скорости для
автомобилей, осуществляющих левые повороты.
Величины радиусов кривых на съездах определяются условиями
удобства и безопасности проезда. Это подразумевает соблюдение сле-
дующих условий:
допустимая из удобства движения величина коэффициента попереч-
ной силы р = 0,15—0,17. Допускаемые иногда при устройстве покры-
тий повышенной шероховатости величины р = 0,20 следует признать
завышенными;
258
Таблица XIII.1
характерно яки пересечения	Значения параметров для категорий дорог	
	1 1 11	ill
Расчетная скорость на съездах,' км/ч! левоповоротных п ра воповоротн ы х Отношение скорости на пересечениях	50	50 80	80 0,33—0,53 0,42—0,67	40 60 0,4—0,6
к расчетной скорости по дороге Наименьшие радиусы кривых на съез дах: лево поворотных правоповоротных	60	60 250	250	60 125 »
удобство вписывания в петлю съезда автомобилей с прицепами;
удобство управления автомобилем при вписывании автомобилей
в кривую во время входа с прямого участка на полосы съездов. Въезд,
сопровождающийся необходимостью крутого поворота с основной
полосы движения, создает затруднения при управлении автомобилем
и опасность съезда автомобиля с полосы проезжей части при неболь-
шом превышении расчетной скорости.
Несмотря на соображения экономии и снижения стоимости строи-
тельства, различие в расчетных скоростях движения на полосах съез-
дов vc и на основной дороге ор не должно быть слишком большим.
За рубежом— принимают равным 0,7—0,8. В СССР допускают мень-
шие значения, так как при проектировании пересечений ориентиру-
ются не на расчетные скорости, а на средние скорости автомобилей
в потоке движения
«Технические указания по проектированию пересечений н примы-
каний автомобильных дорог» ВСН 103-74 рекомендуют расчетные
скорости на въездах и съездах, приведенные в табл. XII 1.1. Радиусы
вертикальных кривых на съездах должны рассчитываться на скорости,
допускаемые на элементах в плане. Право- и левоповоротные съезды
на пересечениях устраивают однопутными, но е увеличенной шириной
проезжен части для беспрепятственного пропуска автопоездов.
На левоповоротных петлях пересечений по типу клеверного листа
ширину проезжей части принимают равной 5,5 м, на правоповоротных
съездах и левоповоротных съездах пересечений других типов — 5 м.
Ширина обочин с внутренней стороны кривых на съездах должна
быть не менее 1,5 м, а с внешней стороны—3 м. Обочины на всю ши-
рину должны иметь твердую одежду и отделяться от основной проез-
жей части краевыми полосами.
§ ХШ.6. СЛОЖНЫЕ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ В РАЗНЫХ УРОВНЯХ
На автомобильных магистралях с высокой интенсивностью дви-
жения, особенно при большом проценте автомобилей, совершающих
левые повороты, в результате перепробегов автомобилей по левопо-
9*	259
воротным петлям и происходящего при этом значительного снижения
скорости, суммарные потери автомобильного транспорта становятся
весьма ощутимыми.
В таких условиях оправданы пересечения с левоповоротнымп
съездами, которые обеспечивают возможность левых поворотов по
кратчайшему направлению без снижения скорости. Введение лево-
поворотных съездов, как правило, связано с необходимостью осуще-
ствления пересечений в трех или четырех уровнях. Такие путепроводы
на пересечениях весьма сложные и дорогостоящие сооружения
(рис. XIII.21). Их устраивают на автомобильных магистралях, суммар-
ная интенсивность движения по которым составляет несколько сотен
тысяч автомобилей в сутки.
Схемы таких пересечений представляют одинаковые удобства для
движения во всех направлениях и предполагают таким образом,
что интенсивности движения во всех направлениях одинаковы, а
дороги равнозначны по категориям. Все съезды примыкают к правой
полосе и ответвляются также от правой полосы проезжей части, что
не вносит помех в условия движения быстроходных легковых автомо-
билей.
На практике такие случаи сравнительно редки. Обычно интенсив-
ности движения на съездах в разных направлениях существенно от-
личаются друг от друга. Эго дает возможность снижать стоимость
Рис. XIII.21. Четырехъярусное пересечение, левоповоротнаго типа
260
Рнс. X1IL22. Классификация левоповоротных съездов пересечений в разных
уровнях
постройки пересечений путем индивидуального проектирования схемы,
обеспечивая большее удобство наиболее напряженным направлениям
и меньшее—для съездов, которыми пользуются мало автомобилей.
При выборе схемы пересечения дорог в разных уровнях стремятся
обеспечить следующие условия-
преимущественное удобство движения для основных транспортных
потоков по интенсивности и значимости. Съезды с этих дорог преду-
сматривают обязательно;
безопасность и плавность разделения транспортных потоков;
отсутствие переплетения потоков движения на полосах проезжей
части, предназначенных для автомобилей, следующих транзитом.
Медленные грузовые автомобили, едущие по правой полосе движения,
не должны пересекать путь движения более быстрых при перестроении
для съезда с дороги;
выполнение маневров слияния потоков движения не на основных, а
на дополнительных полосах проезжей части. Точки разделения на этих
полосах хотя и нежелательны, но создают меньше помех для движения.
Возможны несколько типов размещения левоповоротных съездов
по отношению к геометрическому центру пересечения (внутреннее, с
обходом слева и внешнее, с огибанием справа) и к проезжей части для
одностороннего движения—-правосторонние и левосторонние ответв-
ления и примыкания (рис. XIII.22). Последний способ размещения
261
съездов неудобен и опасен в условиях эксплуатации, так как идущие
на поворот грузовые автомобили пересекают полосу движения более
быстрых легковых автомобилей, следующих в прямом направлении.
Восемь типов начертания левоповоротных съездов в сочетании с
левоповоротными петлями дают возможность составить большое
количество различных схем пересечений, многие из которых еще не
были осуществлены на практике.
В связи с многообразием возможных схем компоновки пересечений
в разных уровнях может быть использована буквенная система их
обозначения путем последовательного описания способов примыкания
левоповоротных съездов по четвертям окружности. Ответвления и
примыкания справа обозначаются буквой П, слева —Л. Левоповорот-
ная петля—буквой К. Внешний обход центра пересечения указывается
(П), внутренний — (Л).
В этой системе обозначений «клеверный лист» записывается как
КККК или 4К, а пересечение прямого левоповоротного типа
ПППП(Л), или 4П(Л).
Рис. XIII.23. Примеры сложных пересечений
262
На рис. XIII. 23 да-
ны несколько примеров
сложных развязок, в ко-
торых пересечения всех
транспортных потоков
происходят в двух уров-
нях. Это связано с не-
обходимостью отвода
больших площадей зем-
ли и постройки восьми—
девяти мостоЬ.
Схема пересечения
так называемого тур-
бинного типа (рис.'
XIII.23, а), которое на-
мечено к постройке на
пересечении Московской
кольцевой дороги и
автомобильной маги-
страли Москва — Волоколамск, имеет девять путепроводов.
Схема пересечения (рис. ХШ.23, 6) частично использует идею
распределительного кольца. Неудачно ответвление всех съездов от
левой полосы проезжей части. Этот недостаток частично устранен на
следующей схеме (рис. ХШ.23, в).
Схемы (рис. XIII.23, г и д) включают левоповоротные петли на
двух малозагруженных движением направлениях.
Схема (рис. ХШ.23, е) представляет наибольшие удобства лево-
поворотным потокам движения, радиусы левоповоротных съездов равны
между собой.
Схемы (рис. ХШ.23, ж, з, и) дают примеры схем пересечений с
внутренним обходом центра съездами.
Проектирование сложных пересечений в разных уровнях начинает-
ся с вычерчивания эпюры интенсивностей движения по разным направ-
лениям. На ее основе намечают варианты схем пересечения, стремясь
создать наиболее благоприятные условия для проезда пере-
сечения наиболее интенсивным поворачивающим транспортным по-
током.
Необходимо учитывать конфигурацию территории, которая может
быть использована для постройки пересечения. В ряде случаев она
определяет выбор схемы пересечения.
Следующим этапом является определение элементов из условия
проезда с заданной расчетной скоростью и взаимная увязка их плана
и профиля, необходимая для ограничения продольных уклонов
максимальной допустимой величиной 40°/Оо и размещения путепро-
водов.
Схемы пересечений должны быть логичными с точки зрения направ-
ления движения транспортных потоков. Наименее интенсивная часть
разделяющихся потоков должна отклоняться вправо; транзитная —
продолжать путь без изменения.
263
Изменение направления движения должно быть плавным, места
изменения должны быть видны Издалека.
Необходимо, чтобы расположение съездов было простым и понятным
для водителей.
Наиболее рациональны пересечения, у которых ответвления совме-
щаются вместе.
Это облегчает ориентировку водителей на пересечении, так как
куда бы они не поворачивали, поворот осуществляется в одном месте
(рис. XIII.24).
Это упрощает перестроение автомобилей и расстановку указатель-
ных знаков.
Желательно, чтобы на одной дороге большого протяжения соблю-
далось единообразие типов пересечений и, во всяком случае, одинако-
вая последовательность выполнения маневров поворота.
§ XIII.7. ПЕРЕСЕЧЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
С ЖЕЛЕЗНЫМИ ДОРОГАМИ
Пересечения в одном уровне автомобильных дорог с железными
являются очень опасными местами. Места их согласовываются с
МПС.
Пересечения следует устраивать вне пределов станций и маневровых
путей, на прямых участках пересекающихся дорог, под углом не ме-
нее 60°.
Пересечения дорог I—III категорий с железными дорогами следует
проектировать в разных уровнях. На дорогах IV—V категорий такие
пересечения допускают только при наличии трамвайного и троллей-
бусного движения, на участках железных дорог с.движением скорост-
ных проездов ( более 120 км/ч), при большом числе пересекаемых пу-
тей, а также, если не могут быть удовлетворены требования к види-
мости.
На переездах через железную дорогу безусловное предпочтение от-
дается движению поездов. Поэтому технико-экономическое обосно-
Рис. ХШ.25. Требования к видимости
на пересечениях, автомобильных и
железных дорог:
1 — линия, ограничивающая зону видимо-
сти переезда машинистом локомотива;
2 — то же, водителем автомобиля; 3 —
срезки для обеспечения видимости пере-
езда
вание целесообразности устройства
пересечения с железной дорогой
в разных уровнях сводится к учету
потерь от простоев автомобилей во
время закрытия переезда и от сни-
жения скорости транспортного по-
тока на участках переезда.
Трасса дороги- в районе путе-
провода должна удовлетворять тре-
бованиям к плавности, а на пересе-
чениях в разных уровнях продоль-
ный уклон подходов к путепрово-
ду не превышать 4О°/Оо- Нельзя от-
водить воду от дороги в водоот-
водную систему железной дороги.
264
На подходах к путепроводам через железную дорогу должны быть
предусмотрены пешеходные и велосипедные (раздельные и совмещен-
ные) дорожки.
На переездах в одном уровне водитель должен видеть проезжую
часть на переезде с расстояния не меньше расчетного расстояния ви-
димости. С этого расстояния он должен увидеть приближающийся
поезд, когда он находится не ближе 400 м- от переезда.
Машинист должен видеть переезд с расстояния не менее I км
(рис. XII 1.25). В случае необходимости должны быть устроены срезки
видимости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бабков В. Ф. Современные автомобильные магистрали. М., «Транс-
порт», 1974 . 279 с.
Г о х м а н В. А., Виз га я о в В. М., Поляков М. П. Пересе-
чения и примыкания автомобильных дорог. М., «Высшая школа», 1977 310 с.
Проектирование и изыскание пересечений автомобильных дорог. М.,
«Транспорт», 1972. 232 с. Авт.: Е. М. Лобанов," В. М. Визгалов, А. П Шевя-
ков и др.
Технические указания по проектированию пересечений и примыканий ав-
томобильных дорог. ВСН 103-74. М„ «Транспорт», 1975. 61 с. (Минтрансстрой
СССР).
Раздел пятый
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Глава XIV
Проектирование земляного полотна
§ XIV.1. ТРЕБОВАНИЯ К УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНОГО
ПОЛОТНА
Для движения автомобилей с большими скоростями необходимо,
чтобы ровность покрытий оставалась неизменной в течение всего пе-
риода эксплуатации дороги. Это может быть достигнуто только при
прочном и устойчивом земляном полотне, не дающем просадок и не
подверженном процессам пучинообразования Под прочностью зем-
ляного полотна понимается его способность сохранять, не деформируясь
при действии внешних сил и природных факторов, приданные ему при
строительстве форму и размеры; под устойчивостью — сохранение
предусмотренного проектом положения в пространстве без смещений
и просадок.
При возведении земляного полотна часто нарушаются условия
равновесия поверхностных слоев земной коры. Прорезание наклон-
ных пластов грунта при устройстве выемок может вызвать оползание
их откосов. Насыпи, отсыпанные на косогоре, могут смещаться вниз
по склону. Торфяные и водонасыщенные илистые основания могут
выжиматься из-под насыпи в сторону или медленно сжиматься под
весом насыпи, отдавая насыщающую их воду. Кроме сдвигов или пере-
мещений насыпей как целого массива, возможны деформации самой
насыпи, вызываемые, например, уплотнением насыпного грунта под
влиянием природных воздействий, собственного веса и напряжений
от проезжающих автомобилей (рис. XIV. I).
Деформации от уплотнения грунта возможны не только в насыпях,
но также и в выемках, и на участках с нулевыми отметками, если мате-
риковый грунт в условиях естественного залегания недостаточно пло-
тен (рис. XIV.2). Потеря устойчивости земляного полотна может прояв-
ляться также в изменении приданной ему при постройке правильной
формы в результате оползания пли бокового выпучивания откосов.
Устойчивость земляного полотна неразрывно связана с его водным
режимом. Частой причиной сплывов и оползней откосов насыпей и
266
естественных склонов является их
насыщение дождевой или паводко-
вой водой.
Многолетний опыт дорожного и
железнодорожного строительства
позволил выработать конструкции
устойчивого земляного полотна
для благоприятных геологических
условий—так называемые типовые
поперечные профили земляного по-
лотна1 (см. § П.З). Однако в слож-
ных грунтово-геологических усло-
виях, а также при постройке вы-
соких насыпей и глубоких выемок
приходится вносить в типовые про-
екты изменения, обеспечивающие
устойчивость земляного полотна в
сложных условиях работы или
при неблагоприятных инженерно-
геологических условиях.
Разработка индивидуальных про-
ектов земляного полотна необходи-
ма в следующих случаях:
высота насыпей и глубина вые
мок превышает 12 м,
насыпи возводятся на слабых
основаниях, из переувлажненных
глинистых грунтов или методом
гидромеханизации;
земляное полотно расположено
на крутых косогорах и оползне-
вых участках;
выемки устраиваются в особо
сложных гидрогеологических усло-
виях (переувлажненные глинистые
грунты, грунты слоистой тексту-
ры, наличие водоносных слоев).
Методы расчета устойчивости
земляного полотна основаны на за-
кономерностях механики грунтов.
При этом приходится учитывать
особенности работы земляного
полотна более сложные, чем усло-
Рйс. XIV.1. Виды деформаций насы-
пей:
а — осадка от уплотнения грунта в геле
насыпи; б — деформация осадки от расте-
кания переувлажненного грунта; е —опол-
зание откоса насыпн; г — сползание насыпи
по косогору; д—осадка со сжатием грун-
та основания; е — осадка, а иногда боко-
вое смещение из-за выжимания слабого
основания; ж—смещение из за оползания
склона
Рис. XIV.2 Виды деформаций выемок:
а — оползание откоса выемка в однорол-
ном грунте; б — то же, при слоистом на-
пластовании; в — выжимание слабого грун-
та на дне выемки под действием аеса от-
косов;
1 — слабый грунт
1 Типовые конструкции и детали
зданий и сооружений Серия 3.50''-32
Земляное полотно автомобильных дорог
общей сети Союза ССР. Миитрансстрой
СССР, 1975.
267
вия работ грунтовых оснований гражданских и промышленных
сооружений.
Фундаменты указанных сооружений при неблагоприятных грунтах
возводят на сваях, передающих давление на прочные грунты, или за-
кладывают ниже расчетной глубины промерзания, где водный и теп-
ловой режимы грунта меняются в течение года в сравнительно узких
пределах. Работа грунта в земляном полотне автомобильных дорог про-
текает в условиях переменной степени увлажнения и меняющихся во
времени температур, в результате чего сопротивление грунта нагрузкам
неодинаково в различные периоды года, а в связи с переменностью по-
годных условий и в разные годы. Таким образом, прочность земляного
полотна непостоянна, и его устойчивость необходимо рассчитывать
применительно К периодам наиболее неблагоприятного состояния грун-
тов.
Расчеты устойчивости земляного полотна по необходимости всегда
связаны со схематизацией представления о механизме деформаций
и с допущением однородности грунтов по свойствам в пределах отдель-
ных слоев. Поэтому при проектировании дорог наряду с расчетами
устойчивости земляного полотна никогда не следует пренебрегать воз-
можностью учета опыта службы находившегося в длительной эксплу-
атации земляного полотна автомобильных и железных дорог, проходя-
щих поблизости от проектируемой дороги.
Степень устойчивости земляного полотна против сползания, просад-
ки и других деформаций характеризуют коэффициентом устойчивости,
которым называют отношение сил или их моментов, удерживающих на-
сыпь, к силам или моментам, сдвигающим насыпь.
Расчеты устойчивости дорожных насыпей ведут на собственный
вес грунта и дорожной одежды. Нагрузка от автомобилей является
дополнительной. Ее обычно учитывают, заменяя эквивалентным
слоем грунта установленные по полосам движения на проезжей
части и на обочинах колонны гусеничных нагрузок НГ-60 т/м (рис.
XIV.3).
Толщину эквивалентного слоя грунта насыпи определяют из выра-
жения:
= —f^ + (To-Trp)//].	(XIV.1)
Угр L в	J
где рг — нормативная нагрузка на одну гусеницу расчетной машины;
В — ширина базы машины; угр — плотность грунта верхней части насыпи;
у0 — плотность дорожной одежды; Н — толщина одежды
Рис. XIV.3. Замена нагрузки от авто-
мобилей эквивалентным слоем грунта
В сейсмических районах иног-
да учитывают влияние ускорений
от подземных толчков.
Коэффициент устойчивости за-
проектированного земляного по-
лотна должен превышать норма-
тивный показатель устойчивости,
вычисляемый как произведение
частных коэффициентов, отра-
268
жающих влияние различных факторов. Его определяют из выра-
жения
К<«)=^К2/<8/<ЛвКм.
Эти коэффициенты учитывают;
Ki — степень надежности имеющихся данных о характеристиках
грунтов. В зависимости от количества проведенных испытаний образ-
цов и наличия св дений о работе сооружений из этих грунтов его при-
нимают от 1 до 1,1;
Кз — значение дороги. Для дорог I и II категории = 1,03,
III и IV — К2 = 1,0
/<3 — степень ущерба для народного хозяйства, в случае перерыва
движения при аварии сооружений ( от 1,0 до 1,2);
— соответствие расчетной схемы естественным инженерно-
геологическим условиям (от 1 до 1,05);
К5 — вид грунта и его работу в сооружении—насыпь, основание,
естественный массив (от 1,0 до 1,05).
Кы — надежность метода расчета и обеспечиваемый им коэффи-
циент запаса. При расчете устойчивости откосов по методам Тер-
цаги и Шахунянца Км = 1 (см. § XIV 8), при расчете другими мето-
дами коэффициент определяют как отношение коэффициента устой-
чивости, полученного по данному методу к коэффициенту при расчете
по методу Терцаги; т. е.
к
*' 1 ер наги
В совокупности нормативный показатель устойчивости при расчетах
земляного полотна может меняться в пределах от 1 до> 1,5.
Расчеты устойчивости грунтов в сооружениях, возведенных из грун-
тов, и в основаниях сооружений должны основываться на надежных
значениях характеристик прочности грунтов, которые могут быть полу-
чены только путем их непосредственного определения в полевых усло-
виях при производстве изысканий или испытания образцов с ненарушен-
ной структурой в лаборатории.
Характеристики грунтов, входящие в расчеты деформации и устой-
чивости оснований (модуль упругости и деформации, коэффициент
Пуассона, угол внутреннего трения, сцепление), следует определять
с учетом напряженного состояния в условиях залегания, а также воз-
можного его изменения в процессе строительства и эксплуатадии. Ис-
пользование средних значений характеристик различных типов грунтов,
таблицы которых приводятся в нормах, допустимо лишь при расчетах,
предназначенных для ориентировочной оценки прочности или устой-
чивости сооружений.
Расчетное состояние грунта, наиболее характерное для работы
его в сооружении, необходимо устанавливать в каждом отдельном
случае на основе анализа назначения сооружения и местных геофи-
зических условий, учитывая, что в результате возведения сооружений
или земляных работ могут существенно измениться условия залегания
грунтов и их водно:тепловой режим.
'269
Характеристики прочности
грунта, например сцепление с,
угол внутреннего трения <р, модуль
деформации Е, плотность грунта 6
существенно зависят от влажности
грунта и степени его уплотнения.
Поэтому по предложению проф.
Г. М. Шахунянца для точного
учета свойств грунта в расчетах
устойчивости сооружений необхо-
димо строить по материалам лабо-
раторных испытаний грунтов гра-
фики расчетных характеристик
при разной влажности и плотности
скелета грунта (рис. XIV.4).
Испытания следует выполнять
Рис. XIV.4. Пример графика расчет- при СОСТОЯНИИ грунта, СООТВетст-
иото состояния грунта	вующсм его работе в сооружении в
наиболее опасные для устойчивости
периоды, а схема деформирования грунта в приборе должна соответ-
ствовать условиям его работы. Следует различать методы испытаний
грунтов ненарушенной структуры в естественных основаниях и грунтов
нарушенной структуры, используемых как строительные материалы
для возведения земляных сооружений. Так, например, водопроницае-
мость структурных грунтов в целях расчета глубоких дренажных
устройств должна изучаться на образцах с ненарушенной структурой.
Учет фильтрации воды через насыпь-плотину придорожного водо-
хранилища, отсыпанную из того же грунта, следует вести на основе
испытаний образцов, уплотненных до оптимальной плотности после
предварительного нарушения естественной структуры.
Расчетные значения характеристик грунтов определяют методами
математической статистики на основе испытаний достаточно большого
количества образцов, с тем чтобы получить устойчивые средние вели-
чины. Число испытаний должно быть тем большим, чем ответственнее
проектируемое сооружение.. Расчетные значения характеристик
определяют по выражению
д _ д__________а
^р^-^ср у— •
гдв 71Ср—-среднее арифметическое значение показателя прочности по ре-
зультатам параллельных испытан-ий; о — среднее квадратическое отклонение;
N — число испытанных образцов; ta — коэффициент Стьюдентв, учитывающий
стадию проектирования и количество испытанных образцов Значения его^для
надежности а = 0.95 меняются от 4,30 при W — 3 до 2,05 при N = 30
Грунтовые основания в естественных условиях обычно неодно-
родны и состоят из напластований, отличающихся друг от друга. Од-
нако физико-механические свойства даже однородных по составу на-
пластований в разных условиях также отличны друг от друга, так как
их влажность и степень уплотнения неодинаковы. Поэтому разделение
270
грунтовой толщи на характерные слои и установление для них расчет-
ных характеристик требуют большого внимания при инженерно-гео-
логических обследованиях.
Обычно различают два случая грунтовых напластований:
сравнительно однородные слои с незначительными колебаниями
свойств. В этом случае при расчетах можно пользоваться средними зна-
чениями характеристик грунтов;
наличие в грунтах слоев, резко отличающихся от смежных слоев,
свойства которых определяют деформации массива. Последнее харак-
терно, например, для оползней консеквентного типа и насыпей на
сапропелевых болотах, покрытых растительным ковром сплавины.
В пределах каждого слоя пользуются средними значениями харак-
теристик.
Выделение отдельных грунтовых слоев, различающихся по свой-
ствам, проводят графически, откладывая экспериментальные точки
характеристик грунта, применяемых в расчете, или его физические ха-
рактеристики (плотность, влажность и др.) в зависимости от глубины
взятия образцов для испытаний. Группировки точек позволяют
выделять характерные напластования.
За однородные могут быть приняты слои, в пределах которых ко-
эффициент пористости изменяется не более чем на 0,2, а влажность
глинистых грунтов в пределах естественного залеганий не более чем
на 8%.
Для ориентировочных расчетов на стадии сравнения вариантов
могут быть использованы средние значения характеристик грунтов,
приведенные в Строительных нормах и правилах. Полученные решения
должны быть проверены при рабочем проектировании с использованием
характеристик грунтов, определенных при лабораторных испытаниях
образцов грунтов с ненарушенной структурой при влажностях, ха-
рактерных для наиболее неблагоприятного периода работы земляного
полотна.
§ XIV.2. РАСПОЛОЖЕНИЕ ГРУНТОВ В ЗЕМЛЯНОМ
ПОЛОТНЕ
Применительно к использованию для устройства земляного по-
лотна различают несколько видов грунтов.
Крупнообломочные скальные грунты — обломки скальных пород,
получаемые при искусственной разработке или залегающие в естест-
венных условиях в виде аллювиальных или деллювиальных отло-
жений
Различают глыбовые (валунные) и щебенистые (галечниковые)
грунты. Эти грунты являются хорошим материалом для возведения
насыпей, поскольку они устойчивы против воздействия текучей воды
и не поглощают влагу. Проникание воды в промежутки между облом-
ками разрушенной скальной породы, если она не является слабой и
быстровыветривающейся, не влияет существенно на прочность и ус-
тойчивость земляного полотна. Однако использование крупнообломоч-
271
ных скальных грунтов встречает затруднения из-за трудности их
уплотнения.
Близки по свойствам к каменистым грунтам отходы промышленно-
сти — кислые и нейтральные металлургические шлаки, хорошо обож-
женные горелые породы отвалов каменноугольных шахт, которые без
ограничений! допускаются для отсыпки насыпей.
Гравийные и песчаные грунты водопроницаемы и не склонны к
накоплению влаги при промерзании. Насыщение водой мало влияет
на устойчивость этих грунтов в земляном полотне. Песчаные грунты
(за исключением мелких пылеватых песков) представляют собой на-
илучший материал для насыпей, возводимых в неблагоприятных ги-
дрогеологических условиях: на заболоченных участках и на поймах
рек. В результате малой высоты капиллярного поднятия и хорошей
водопроницаемости эти грунш не переувлажняются в основаниях до-
рожных одежд и быстро просыхают в пойменных насыпях при спаде
высоких вод. Однако из-за малой сопротивляемости размыву дожде-
вой водой и развеиванию ветром откосы насыпей и выемок в песчаных
грунтах необходимо укреплять. Особенно надежным должно быть
укрепление насыпей на поймах, где возможно течение воды и набег
волн.
Супесчаные грунты содержат небольшое количество глинистых
частиц, достаточное для придания им связности в сухом состоянии.
При увлажнении супесчаные грунты сохраняют сопротивление на-
грузкам, достаточное для устойчивости земляного полотна. Насыпи из
супесчаных грунтов можно устраивать как в сухих, так и в переувлаж-
ненных местах.
Пылевитые супесчаные грунты, содержащие более 50% частиц диа-
метром мельче 0,25 мм, менее устойчивы в переувлажненном состоянии.
При промерзании они склонны к накоплению влаги и пучению.
Пылеватые суглинки и тяжелые пылеватые супеси, содержащие
большое количество фракций размером 2,0—0,05 мм, особенно под-
вержены процессам зимнего влагонакопления и пучинообразования.
В откосах земляного полотна эти грунты легко размываются и при-
ходят в текучее состояние.
На дорогах с усовершенствованными капитальными типами дорож-
ных покрытий земляное полотно из пылеватых грунтов и пылеватых
суглинков в неблагоприятных гидрологических условиях в верхней
части отсыпают из непылеватых песчаных и легких супесчаных грун-
тов. Толщину слоя устойчивых грунтов принимают равной 1,0—1,2 м
во II климатической зоне и 1,0—0,8 — в III зоне. В выемках верхние
слои пылеватого грунта до глубины не менее чем 0,8 м от бровки долж-
ны быть заменены устойчивыми грунтами (рис. XIV.5).
Суглинистые грунты являются хорошим материалом для земляного
полотна. Они хорошо сопротивляются размыву и устойчивы в отко-
сах. В пойменных суглинистых насыпях при спаде высоких вод обрат-
ное движение воды, ранее проникшей в насыпь, может вызывать
гидродинамическое давление, приводящее к обрушению откосов.
Глинистые грунты обладают значительной связностью и очень
малой водопроницаемостью, в связи с чем они медленно насыщаются
272
Рис. XIV.5. Замена неустойчивых
грунтов:
а — в насыпях; б — в выемках;
— морозоустойчивый грунт; 2 — присып-
ные обочины из устойчивого грунта; 3—•
возвышение низа морозозашнтного слоя
над уровнем воДы в 1\ангве не менее 0.2 м;
h — не меиее 0.8 м
Рис. XIV.6. Размещение в земляном
полотне водопроницаемого и водо-
непроницаемого грунта.
.Точками показан водопроницаемый грунт,
штриховкой — водонепроницаемый
водой и столь же медленно просыхают. Эти грунты применяют, если
их влажность в условиях естественного залегания не превышает оп-
тимальную, для отсыпки насыпей в сухих местах и в местах, увлажняе-
мых на короткое время. В переувлажненном состоянии глинистые
грунты переходят в мягкопластичное и текучее состояние, липки, не
оддаются уплотнению.
Существует ряд горных пород, образовавшихся в результате уп-
лотнения и цементации глинистых грунтов — иольдиевые глины,
аргиллиты, мергели, сланцевые глины. Прочность этих пород, а также
меловых грунтов, алевролитов и топливных шлаков, зол ТЭЦ и их
смесей снижается при воздействии природных факторов. Поэтому
такие грунты можно использовать для устройства насыпей только в
благоприятных условиях увлажнения, обеспечивая защиту неустой-
чивых грунтов от поверхностной влаги.
Илистые и торфянистые грунты обладают значительной склон-
ностью к объемным изменениям при колебаниях влажности. Или-
стые грунты при увлажнении теряют связность и приходят в плывун-
ное состояние. Торфянистые грунты сильно сжимаемы. Применять
их в насыпях запрещено. Исключением являются лишь некоторые кон-
струкции насыпей на болотах.
Содержание в грунтах растворимых солей и органических веществ
(засоленные и заторфованные грунты и. отчасти черноземы) вызывает
существенное изменение их физико-механических свойств. Особен-
ности проектирования земляного полотна из таких грунтов рассмат-
риваются в разделе о проектировании дорог в сложных геофизических
условиях.
При разработке грунтов дорожно-строительными машинами их
естественное сложение нарушается, грунты раздробляются на отдель-
ные комки. При недостаточном уплотнении грунта вода просачивается
в насыпь по порам между комками и вызывает его размокание.
Наклонные слои связных грунтов, оказавшиеся в теле насыпи,
особенно если они подверглись уплотнению проездом в период строи-
тельства,- могут образовывать при увлажнении поверхности сколь-
жения, по которым происходит оползание части насыпи. Поэтому-при
273
использовании для постройки насыпей грунтов различного состава
и свойств необходимо соблюдать определенные правила размещения
их в теле насыпи, обеспечивающие устойчивость земляного полотна
(рис. XIV.6):
разнородные грунты следует размещать в теле насыпи горизонталь-
ными слоями. Менее водопроницаемые грунты располагают в нижних
слоях, хорошо дренирующие — в верхних. Исключением являются
случаи, когда дренирующий грунт предназначен для прерывания ка-
пиллярного поднятия воды в насыпь из переувлажненного основания;
поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов придают двух-
скатный поперечный профиль с уклоном 20—4О°/Оо» что способствует
стоку из насыпи просачивающейся воды; из слоев водопроницаемых
грунтов должен быть обеспечен вывод воды на откосы;
не следует отсыпать насыпи в виде замкнутого ядра из одного грун-
та, прикрытого сверху и с боков другим грунтом. Исключением явля-
ются случаи уширения земляного полотна при реконструкции .дорог,
когда для устойчивости присыпной части должны предусматриваться
специальные мероприятия. Не разрешается уширение водонепроница-
емым грунтом насыпей, построенных из дренирующего грунта;
воспрещается бессистемная, случайная отсыпка различных по
свойствам грунтов. При такой отсыпке в теле насыпи могут образо-
ваться линзы, в которых может скапливаться вода, и увлажненные
наклонные поверхности, по которым возможно оползание.
§ XIV 3. ТРЕБОВАНИЯ К СТЕПЕНИ УПЛОТНЕНИЯ
ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Под действием собственного веса, давления проезжающих автомо-
билей и попеременного увлажнения и просыхания разрыхленный при
разработке грунт в насыпях постепенно уплотняется. Требуется не-
сколько влажных сезонов года, чтобы осадки практически прекрати-
лись. Еще сравнительно недавно насыпи возводили с запасом на осадку,
которая достигалась только спустя несколько лет. При современных
методах скоростного дорожного строительства невозможно дожидать-
ся окончания длительного процесса естественного уплотнения грунта
в насыпях. Поэтому в ходе отсыпки земляного полотна грунты искус-
ственно уплотняют.
Для того чтобы в теле насыпи не возникало просадок от уплотнения,
пористость грунта должна соответствовать напряжениям, действую-
щим внутри насыпи (рис. XIV.7). Напряжения от собственного веса
грунта возрастают пропорционально глубине рассматриваемого слоя.
Внешняя нагрузка создает напряжения, затухающие на некоторой
глубине от поверхности. При невысоких насыпях напряжения от транс-
портных нагрузок распространяются в подстилающий грунт и могут
вызывать его уплотнение и просадку насыпи (рис. XIV.8). Поэтому под-
стилающие насыпь рыхлые пахотные и просадочные лёссовые грунты
до начала работ по отсыпке земляного полотна следует уплотнять тя-
желыми катками с тем, чтобы коэффициент пористости грунта в осно-
274
ванин е2 соответствовал суммарному напряжению о2. В нижней части
подтапливаемых водой насыпей может действовать капиллярное дав-
ление, а также напряжения, развивающиеся при усадке грунта во
время его просыхания, после спада высоких вод.
Для определения необходимой степени уплотнения грунтов вы-
соту насыпи разделяют на несколько зон. Требуемая степень уплотне-
ния грунта в каждой из зон назначается в соответствии с действующими
в ее пределах напряжениями.
В верхнем слое насыпи толщиной! до 1,5 м действуют статические
и динамические напряжения от проезжающих автомобилей, а также
интенсивно протекают процессы увлажнения и просыхания грунта
в процессе круглогодичного цикла изменения водного режима грунтов.
Уплотнение грунтов в этой зоне должно соответствовать: для связ-
ных грунтов—давлению внутренних
супесей, легких суглинков и пес-
ков — напряжениям от автомоби-
лей. Наблюдения показали, что
для каждого природного района
существует некоторая оптималь-
ная степень уплотнения грунтов
в зоне развития процессов зимне-
го влагонакопления. Грунты, чрез-
мерно уплотненные в период строи-
тельства, в климатических райо-
нах, где в зимний период происхо-
дят интенсивные процессы мигра-
ции влаги и накопления ледяных
линз, после нескольких лет экс-
плуатации претерпевают некоторое
разрыхление.
В средних слоях насыпей на
расстоянии до 6 м от бровки вод-
ный режим грунта относительно
постоянен, а напряжения от внеш-
ней нагрузки н собственного веса
грунта малы. Поэтому в пределах
этой зоны может быть допущена
несколько меньшая степень уплот-
нения грунта, чем в верхних.
Для нижних слоев насыпей на
глубине от бровки более 6 м, где
грунт при кратковременных под-
тапливаниях может подвергаться
капиллярному увлажнению и
последующему просыханию, к сте-
пени уплотнения грунтов предъ-
являются требования, близкие к
требованиям к верхним слоям
насыпей.
сил, вызывающих усадку, а для
Ряс. XIV.7. Распределение вертикаль-
ных сжимающих напряжений в на-
сыпи:
1 — внешняя нагрузка; 2 — напряжения от
внешней нагрузки; 3 — напряжения от соб-
ственного веса грунта; 4 — суммарная эпю-
ра напряжений
Рис. XIV.8. Зависимости для опреде-
ления глубины, на которую должен
быть уплотнен грунт, подстилающий
высокую насыпь:
а — изменение напряжений Oz н коэффици-
ента пористости Е по глубине; б — компрес-
сионная кривая подстилающего грунта;-
Е| — коэффициент пористости, соответству-
ющий давлению насыпи; Еа — коэффициент
пористости подстилающего грунта;
1 — напряжение от собственного веса грун-
та; 2 — напряжение от веса насыпи; 3 —
суммарное напряжение в грунте
275
В насыпях на участках, подтапливаемых водой длительное время,
нижние слои, постоянно расположенные ниже уровня воды, работают
в условиях сжатия под влиянием веса вышерасположенных слоев на-
сыпи и внешней нагрузки. В них устанавливается степень уплотнения,
соответствующая компрессионной зависимости.
Требования к уплотнению грунтов земляного полотна нормируют
по величинам плотности скелета грунтов бп, которую выражают в до-
лях от максимальной плотности бтах, соответствующей так называемо-
му стандартному уплотнению, выполняемому в лаборатории при опти-
мальной! влажности грунта. Отношение бп/бтах называют коэффициен-
том уплотнения.
Оптимальной влажностью грунта называют влажность, при ко-
торой' необходимое уплотнение грунта может быть достигнуто при
меньшей работе на уплотнение по сравнению с другими влажностями.
Эта влажность близка к среднему значению влажности грунта в ре-
зервах в период выполнения земляных работ во II—III климатических
зонах СССР.
При строительстве автомобильных дорог требуется обеспечивать
уплотнение земляного полотна до величин, указанных в табл. XIV.I.
Высокая степень уплотнения грунтов в'земляном полотне не только
предотвращает деформации, но и способствует стабилизации водного
режима земляного полотна.
Таблица XIV. 1
Вид земляного полотна	Чвсть земляного полотна	Глубина располо- жения слоев от поверхности покрытия, м	Минимальная допустимая степень уплотнения в дорожно-климати- ческих зонах	
			11— Ш	IV —V
Насыпь	Верхняя	До 1,5	1,0—0,98 (0,98—0,95)	0,98—0,95 (0,95)
	Нижняя не- подтапливаемая	1,5—1,6 Более 6	0,95(0,95) 0,98(0,95)	0,95 (0,95—0,90) 0,95(0,95—0,90)
Выемки и ес-	Нижняя под- тапливаемая	1,5—6 Более 6	0,98—0,95 (0,95) 0,98 (0,95)	0,95 (0,95) 0,98 (0,95)
тестве иные	В зоне сезон-	До глубины	1,0—0,98	0,98—0,95
основания низ- ких насыпей	него промерза- ния	1,2(0,8)	(0,98—0,95)	(0.95)
	Ниже зоны	До глубины	0,95	0,95—0,92
	сезонного про мерзания	1,2(0,8)	(0,95—0,92)	(0,90)
Примечания I. Степень уплотнения земляного полотна указана для дорог с покрые
тиями капитальных усовершенствованных типов, в скобках—с покрытиями усовершенствованны*
ми облег^енйыми и переходными.	»
. 2. Большие значения степеней уплотнения следует принимать для цементобетонных Пок-
рытий и цемеитогруитоЕых оснований и усовершенствованных рблегчениых покрытий.
'3. Глубины 0,8 м относятся к IV и V дорожно-климатическим зонам.
276
§ XIV.4. УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
НА КОСОГОРАХ
Насыпь, возведенная на косогоре, может сползти вниз, если на-
правленная параллельно косогору составляющая ее веса окажется
больше силы трения, ударживающей насыпь на месте (рис. XIV.9).
Согласно рис. XIV.9, удерживающая сила равна:
R = fQ cos а,
где Q — вес насыпи; f — коэффициент трения насыпного грунта по по-
верхности косогора; а — угол наклона косогора.
Сила, сдвигающая насыпь:
F = Qsin а.
Отсюда коэффициент устойчивости насыпи против сдвига
Ку= — = --COSK = —,	(XIV .2)
у F Q sin а I ,	'
где i — поперечный уклон косогора.
Мероприятия по повышению устойчивости насыпей на косогорах
сводятся к повышению величины коэффициента трения f.
При поперечном уклоне местности от 1 : 10 до 1 : 5 из-под насыпи
обязательно удаляют дерн. При поперечном уклоне местности от 1 : 5
до 1 : 3 на поверхности косогора устраивают уступы высотой 0,5 м,
используя в зависимости от крутизны косогора автогрейдеры, буль-
дозеры или экскаваторы. Уступам придают уклон в сторону косогора
от 10 до 20°/оо
Разделка косогора ступенями преследует цель заменить недоста-
точное сопротивление скольжению грунта по поверхности косо-
гора более высоким сопротивлением срезу насыпного грунта по той же
поверхности. При этом предполагается, что грунт косогора настолько
прочен, что срез может произойти только по сечению насьщного
грунта. При слабых грунтах, в частности на косогорах, сложенных
из песков или слабосвязных щебенистых грунтов, устройство уступов
не достигает цели. В подобных случаях, также как при уклоне мест-
ности более 1 : 3, для обеспечения устойчивости насыпи необходимо
возводить подпорные стенки или отсыпать контрбанкеты.
Если насыпь возведена на наклонных напластованиях, залега-
ющих на устойчивых горных породах, подстилающий грунт в резуль-
тате нагрузки от веса насыпи может оползти. Аналогичное явление
может наблюдаться при подрезании откосом выемки наклонных слоев
грунта
По предложенному проф. Г. М. Шахунянцем методу проверка
устойчивости сводится к выделению в оползающей части массива
в соответствии с очертаниями поверхности скольжения вертикальных
отсеков (рис. XIV. 10) и к оценке устойчивости каждого из отсеков
под влиянием собственного веса и передающегося давления смежных
отсеков. При этом каждый отсек рассматривается как затвердевший
массив,
277
j сыпь на косогоре
Рис. XIV. 10. Схема к определению ус-
тойчивости грунта против оползания
по плотным подстилающим породам:
а — разбивка на отсеки; б — условия рав-
новесия одного отсека
Величина давления, переда-
ющаяся от /-го отсека на ниже-
расположенньш (i + 1)-й отсек:
Г,- = Г,--1 COS(<Xj -«;_!) +
+Qi sin at— Qi cosat tg cp — cLt,
(XIV.3)
гдеГ/_1—давление, передающее-
ся от отсека, расположенного выше;
Qj — вес отсека и приходящаяся на
него сила давления насыпи; L—дли-
на поверхности скольжения; ср— угол
внутреннего трения сползающего
грунта; с — сцепление грунта.
Если для вышерасположен-
ной секции сила имеет отри-
цательное значение, то она в
расчет не вводится.
Коэффициент устойчивости
каждого отсека:
к¥<=
<2, cos а, <р+с Lt
со» (а, —а,_ j -f-Q sin at
(XIV .4)
Последовательно рассматривая условия устойчивости группы от-
секов, можно определить места наиболее вероятного возникновения
трещин разрыва, соответствующие границам отсеков со значениями
Ку,, меньшими I, и мест образования бугров выпирания у нижних
границ тех же отсеков.
§ XIV.5. УСТОЙЧИВОСТЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
НА СЛАБЫХ ОСНОВАНИЯХ
К слабым относятся грунты, которые теряют устойчивость под
действием собственного веса в откосах выемок типового поперечного
профиля и под давлением насыпей в их основаниях, а также претер-
певают значительные и медленно протекающие осадки.
По проф. В. Д. Казарновскому, кслабым относят грунты, имеющие
при угле внутреннего трения <рю, близком к нулю, сцепление при влаж-
ности грунта в условиях залегания cw менее 0,75 кгс/см2 и модудь
деформации Е 50 кгс/см2; при 15° Сц,^0,45 кгс/см2 и при
Фи> 30‘ cw С. 0,25 кгс/см2.
Насыпи, возведенные на слабых основаниях (торфах, сапропе-
лях, илах, мокрых солончаках, лёссовых грунтах, переувлажненных
278
глинистых грунтах, нольдиевых глинах и др.), проседают из-за де-
формации подстилающего грунта под их весом. Эти деформации
могут быть вызваны как уплотнением грунта основания, так и его вы-
жиманием в стороны из-под насыпи. Деформации чаще всего происхо-
дят в период строительства или вскоре после возведения насыпи, но
в некоторых случаях могут возникать и во время дальнейшей! эксплу-
атации, например при длительной стоянке тяжелых нагрузок на насы-
пях, отсыпанных на болоте, или в результате застоя воды около на-
сыпей на просадочных грунтах.
При возведении земляного полотна нагрузка на основание зависит
от высоты насыпи, определяемой положением проектной линии.
В связи с этим при проектировании необходимо оценивать устойчи-
вость земляного полотна против внезапных деформаций просадочного
характера, а в случаях неизбежности этих деформаций — рассчитать
их величины, чтобы компенсировать просадки насыпи дополнительной
подсыпкой грунта во время возведения земляного полотна.
По проф. Н. М. Герсеванову, зависимость между давлением на грунт
и его просадкой в общем виде выражается кривой, представленной на
рис. XIV. 11. На этой кривой могут быть выделены участки, характе-
ризующие разные фазы процесса деформации. В пределах участка ОА
зависимость между нагрузкой и деформацией, близка к прямолинейной,
здесь происходит преимущественно сжатие подстилающего грунта.
При дальнейшем возрастании нагрузки в отдельных точках подсти-
лающего грунта касательные напряжения начинают превышать его
сопротивление сдвигу. В этих местах возникают пластические дефор-
мации (деформации сдвига). По мере возрастания давления число та-
ких мест увеличивается, осадка насыпи растет, и начинается выжима-
Рис. XIV.II Зависимость между нагрузкой и величиной деформации:
а — кривая зависимости между нагрузкой и деформацией; б — деформации насыпей на
болоте, соответствующие разным фазам деформации;
J — первая фаза (уплотнение); 2 — вторая фаза (уплотнение и боковые сдвиги); 3 — третья
фаза (резкая просадка, вызываемая боковым выпиранием грунта основания).
Стрелками показано преимущественное направление перемещений грунта при деформации
279
ние из-под нее грунта, сопровождающееся ооразованием Оугров по
бокам насыпи и ее просадкой.
Таким образом, характер деформаций! подстилающего грунта за-
висит от его сопротивления внешним нагрузкам и от величины давле-
ния насыпи.
При проектировании насыпей на слабых основаниях в зависимости
от их назначения предусматривают работу оснований в следующих
стадиях:
в первой фазе деформаций — насыпи на дорогах с Капитальными
цементобетонными и асфальтобетонными покрытиями (расчет на пол-
ное отсутствие сдвигов в основании);
в начальном периоде второй фазы — деформации насыпей! на до-
рогах с покрытиями облегченных типов (ограничение распространения
сдвигов заданной величиной);
в конечном периоде второй фазы — струенаправляющие и регуля-
ционные сооружения, дороги местного значения с покрытиями пере-
ходных типов (условия, близкие к предельному равновесию).
Напряжения в грунте основания, вызываемые нагрузкой от на-
сыпей, можно определять по формулам теории упругости для бесконеч-
ной гибкой полосы, загруженной в поперечном сечении по закону тра-
пеции. Это не вносит существенной погрешности, так как сравнитель-
ные расчеты показали, что в этом случае напряжения очень мало от-
личаются от напряжений в случае приложения такой же нагрузки к
гибкой площадке равной ширины, с соотношением сторон 1 : 10.
Расчет на полное отсутствие сдвигов в основании требует, чтобы
наибольшее касательное напряжение под нагрузкой от насыпи не
превышало сопротивления грунта сдвигу.
Величина максимальных касательных напряжений под насыпью
определяется выражением
Рис. XIV. 12. Схема к определению на-
пряжений в грунте от веса дорожной
иасыпи
'СтвхV,r|2 тН?-+(<Zi ~“з)2 •	(Х ,V -5>
ла г К2 /?3
Для точек, расположенных на оси насыпи, где максимальные каса-
тельные напряжения имеют наибольшее значение, их можно опреде-
лять по выражению, получае-
мому путем .упрощения предыду-
щего:
Тп1ах=^1п±нц^. (XIV.6)
ла г2 4- Ь2
Значения входящих в формулу
членов показаны на рис. XIV. 12.
Углы а должны быть выражены в
радианах. В курсах механики грун-
тов и в справочниках приведены
номограммы и вспомогательные
таблицы для расчета напряжений
в грунтах от веса насыпей.
280
Сопротивление грунта сдвигу на глубине z от подошвы насыпи
ТСДВ 	фи5,
где V — плотность грунта основания с учетом взвешивающего действия
грунтовой воды; cw — сцепление; ч>ц, — угол внутреннего трения
Значения cw и <pw принимают в зависимости от влажности грунта
основания — при быстром загружении при влажности в условиях
естественного залегания, при медленном — при влажности, соответ-
ствующей закончившемуся процессу уплотнения подвесом насыпи.
В запас прочности иногда пренебрегают влиянием угла внутрен-
него трения, который у слабых грунтов относительно невелик, т. е.
при проектировании стремятся обеспечить соотношение
"Чпах
При встречающихся на практике высотах насыпей и колебаниях
крутизны их откосов величины максимальных касательных напряжений
изменяются в пределах от ттах = 0,27 р до ттах = 0,33 р, где р —
давление насыпи на грунт. Поэтому можно считать, что насыпь устой-
чива против образования сдвигов в основании при соблюдении условия
Р С 3 cw.
Случай! допущения частичного развития в грунте пластических
деформаций наиболее сложен. Еще отсутствует общепризнанная точка
зрения на допустимую глубину распространения зон пластических де-
формаций в толщу слабого грунта, а точные методы расчета напря-
жений при упруго-пластических деформациях грунта под насыпями
еще не разработаны.
Если исходить из-принятого в фундаментостроении решения о до-
пустимости распространения пластической! зоны на глубину, равную
четверти ширины насыпи понизу и заменить трапецеидальную эпюру
нагрузки равновеликой! по площади прямоугольной: с основанием В,
то допустимое давление на грунт
Рдоп = [^ +	• (XIV.7)
(ctgq>—q>— у
Если грунты оснований деформируются в условиях третьей: фазы,
выжимание из-под насыпи однородного грунта, залегающего на зна-
чительную глубину, происходит с образованием в нем криволинейных
поверхностей скольжения (рис. XIV. 13). Просадка насыпи может про-
исходить как с двусторонним, так и с односторонним выпиранием под-
стилающего грунта.
При возведении насыпи на слабых основаниях, мощность которых
велика по сравнению с шириной: ее понизу, давление, вызывающее
боковое выпирание однородного грунта, может быть определено по
формулам механики грунтов, рассматривающим устойчивость грун-
тов в основаниях из условия предельного равновесия.
Предельное давление от насыпи (кгс/см2), превышение которого
вызывает выжимание из-под нее грунта, по формуле Людвига Прандт-
281
ля с поправкой Тейлора на влияние собственного веса грунта, состав-
ляет:
о=(6Д+ cctg <p) *~^sin Ф ея ‘в <₽—cctg ф,	(XIV.8)
I— sin qj
где g — плотность грунта; Л — глубина погружения насыпи в грунт; с —
сцепление. грунта; q> —угол внутреннего трения
Если давление насыпи на грунт рг превышает величину предельного
давления на грунт, при А = 0 возникает боковое выжимание, прекра-
щающееся после достижения осадкой такой величины, при которой
давление рг = р.
Метод расчета по условиям предельного равновесия применим
для случаев, когда толщина слоя деформируемого грунта под насы-
пью составляет не менее чем 1,5 ширины насыпи понизу. При меньшей
толщине деформируемого слоя для оценки предельной величины дав-
ления на грунт должен быть применен метод оценки сопротивления
выдавливанию тонких слоев слабого грунта (рис. XIV. 13, в), разра-
ботанный д. чл. АН ЭССР Л. К. Юргенсоном. Этот метод основывается
на анализе пластического течения слоя материала, сжимаемого между
двумя параллельными жесткими поверхностями.
Для приближения к действительным условиям погружения насы-
пей при расчетах принимается, что сопротивление выдавливанию сла-
бых оснований под насыпями с параболическим очертанием подошвы
в 2 раза меньше, чем под насыпями с горизонтальной подошвой, на-
Рис. XIV.13. Схемы к определению
устойчивости насыпей иа слабых ос-
нованиях:
а — схема осадки иасыпи с выжиманием
грунта основания и образованием валов
взбугривання; б — теоретическая схема об-
разования призм выпирания по Прандтлю;
в — пластическое течение грунта, сжимае-
мого между двумя жесткими плитами; г —
схема к расчету устойчивости насыпи иа
тонком слое слабого грунта;
1 — вал выпирания; 2 — первоначальная
поверхность; 3 — призма выпирания; 4 —
зоны пластических сдвигов; 5 — уплотнен-
ный клин вдавливания
пример возведенными на на катни-
ке из бревен.
Предельная нагрузка на грунт,
вызывающая его выжимание из-
под насыпи с горизонтальным осно-
ванием по Л. К. Юргенсону, равна
cb
Р~. (XIV.9)
где с — сцепление грунта; b — ши-
рина насыпи понизу; Н — толщина
слоя слабого грунта
Для повышения устойчивости
насыпей против выпирания слабых
грунтов в основании можно при-
менить ряд конструктивных меро-
приятий:
уменьшить собственный вес на-
сыпи путем отсыпки ее из легких
материалов — котельного шлака
или торфа, устройства ячеистой
насыпи из тощего бетона на лег-
ком щебне, в котором устроены
воздушные прослойки путем за-
кладки поперек насыпи пластико-
282
вых труб или путем уменьшения высоты насыпи ’с устройством в
ней гидроизоляционных прослоек;
увеличить коэффициент заложения откосов до 1 : 5—1 : 10, что
снижает величину касательных напряжений в грунте основания;
отсыпать рядом с насыпью вдоль ее откосов бермы, вес которых
противодействует выжиманию боковых призм подстилающего грунта.
Размеры берм могут быть рассчитаны по уравнению (XIV.8) исходя
из нагрузки q, обеспечивающей устойчивость;
проложить дорогу на эстакаде, передав -вес насыпи на подстилаю-
щий грунт через свайное основание;
отсыпать насыпь на жесткий настил, равномерно распределяю-
щий давление насыпи на большую площадь и препятствующий нерав-
номерному погружению насыпи в грунт с максимумом в середине.
Считают, что при этом прочность основания увеличивается на 10—
20%;
уменьшить толщину слоя слабого грунта путем удаления его верх-
ней части на основе расчета по уравнению (XIV.7);
предварительно (до отсыпки насыпи) осушить основание в случае
возможности отвода воды в сторону. Этим повышаются сцепление
и внутреннее трение грунта, а уплотнение основания под действием
собственного веса протекает более быстро.
Целесообразность применения того или иного способа должна
быть обоснована экономическим сравнением с наиболее распространен-
ным и испытанным решением—удалением слабого грунта и отсыпкой
насыпи на расположенный ниже плотный грунт. Если насыпь на слабом
основании устойчива против выпирания, должна быть рассчитана ее
осадка для оценки дополнительных объемов земляных работ, необ-
ходимых для компенсации сжатия. Оценка величины осадок высоких
насыпей имеет также значение для определения высоты строительного
подъема закладываемых под ними водопропускных труб, у которых
средние звенья, расположенные под центральной частью насыпи,
проседают больше всего, в то время как крайние, высота засыпки над
которыми незначительная, остаются на прежнем уровне.
§ XIV.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСАДКИ НАСЫПЕЙ
Расчет осадки насыпей от сжатия грунта под насыпью сводится
к суммированию деформаций отдельных слоев от вертикальных напря-
жений.
Величину вертикального нормального напряжения от веса
дорожной насыпи в подстилающем грунте определяют по формуле
(см. рис. XIV. 12.)
ог =——[гЦо^ + Ог +а3) + Ь(«1+«з)+х(а1—<х3)|. (XIV.10)
sia
При расчетах осадки насыпей сжатие грунтового основания вы-
числяют в пределах ограниченного по глубине слоя грунта (актив-
ной зоны), условно принимая, что сжатие грунта прекращается на глу-
283
Рис. XIV.14 Расчетная схема вычисления
осадки от сжатия грунта под насыпью:
1 — геологический разрез; 2 — кривая напряжений
от собственного веса грунта; 3 — кривая напряже-
ния от давления иасыпн; 4 — замена кривой на-
пряжений ступенчатой эпюрой; 5 — эпюра относи-
тельного сжатия грунта; Н — первоначальная тол-
щина сжимаемой толщи; 1Ц — толщина сжимае-
мой толщи, уточненная с учетом уплотнения рас-
положенных ниже слоев грунта
бине, на которой напряже-
ния, вызываемые весом насы-
пи, становятся менее 0,2 от
давления собственного веса
грунтового основания &.
При залегании в основа-
ниях сильно деформируемых
грунтов целесообразнее при-
нимать ог = 0,1 &.
При подсчете давления от
собственного веса грунта для
слоев, расположенных ниже
уровня грунтовых вод, а так-
же в зоне полного капилляр-
ного водонасыщения грунта
ниже уровня менисков, учи-
тывается взвешивающее дей-
ствие воды. В этом случае
плотность грунта прибли-
женно принимают равной
1 г/см3.
Величину осадки определяют суммированием деформаций от-
дельных слоев грунта, в пределах которых напряженное состояние
и характеристики деформации грунта (модуль деформации, параметрь
компрессионной зависимости) могут быть приняты постоянными.
При этом фактическая эпюра распределения давления заменяется
ступенчатой (рис. XIV. 14). Толщина выделяемых слоев не должне
превышать 0,4 ширины насыпи понизу.
Если толщина деформируемых слоев грунта менее ширины насыпг
понизу, что обычно бывает на пересечениях болот, величину напря
жений в грунте можно считать постоянной и осадку определять каг
для слоя, сжимаемого равномерно распределенным по глубине дав
лением, учитывая при плотных гр унтах дна болота его влияние на ра
определение напряжений.
Сжимаемость сравнительно плотных грунтов характеризуют мо
дулем деформации, величину которого определяют испытанием проб-
ными нагрузками. В этом случае сжатие выделенного слоя толщиной
h равно'
а общая осадка насыпи
hf с,,
(XIV.I1)
где п — число выделенных слоев.
Если относительное сжатие нижнего слоя превышает 0,1% (I мм
на метр толщины грунта), расчет продолжают, учитывая деформацию
нижерасположенных слоев грунта.
284
При вычислении осадок насыпей на сильно деформируемых грун-
тах, например, на торфяниках или рыхлых грунтах, отсыпанных при
вертикальной планировке местности, приходится учитывать нелиней-
ность их деформаций, используя для определения осадок уравнения
компрессионной кривой.
Изменение коэффициента пористости грунта при изменении нагруз-
ки, по проф. Н. Н. Иванову, подчиняется зависимости
ea=e0--^-lgp2,	(XIV.12)
где е2 — коэффициент пористости при давлении р2; 8о — коэффициент по-
ристости при р = 1 кгс/см2; А — коэффициент, характеризующий сжимаемость
грунта и не зависящий от нагрузки.
Сжатие слоя грунта толщиной Н
до р2 составляет
д=^С
л (1 +8i)
при возрастании нагрузки с рг
lg(XIV.13)
Р|
Значения параметров А и е0 компрессионных кривых для разных
грунтов приведены в табл. XIV.2.
Если основание состоит из нескольких слоев, различающихся по
деформируемости, или, если мощность основания такова, что необ-
ходимо учитывать затухание напряжений по глубине, общая осадка
вычисляется суммированием сжатий слоев:
(XIV.14)
л<(Ч-е1г)
Таблица XIV*2
1 рунты	еп	А
Мелкозернистые пески и супеси	0,40—0,50	25—75
Пылеватые грунты	0,50—0,65	10—15
Суглинистые грунты средней плотное-	>0,65 ,	10—15
ти, глинистые грунты Супеси и суглинки с содержанием пы	0,70—0,85	5—10
ли более 50%; сильно сжимаемые суг- линки и'глины с прослойками песка Очень сильно сжимаемые глины и ма-				1—6
кропористые грунты		1 
Торф при коэффициентах разложение-		
сти, %> 0—10	3,0—4,0	8,5—10
10-^25	2,5—3,0	8—9
25-40	1,5—2,5	6—8
>40	0,75—1,5	4—6
Примечание. Меиыиие значения коэффициента А соответствуют более увлажненннм
торфам^	’ ‘	*' *’	' 1
285
Для насыпей, отсыпанных на торфяном основании, необходимо
учитывать возможность упругих колебаний насыпей. Эти колебания
могут вызвать образование трещин в покрытиях и их разрушения.
Считается, что упругая деформация оставленного под насыпью слоя
торфа не должна превышать 0,5 см. Для этого соотношение между
насыпным слоем грунта и оставленным под насыпью слоем слабого
грунта не должно превышать — для покрытии облегченных усовер-
1
шенствованных и переходных типов и — для покрытии низших
типов.
§ XIV.7. РАСЧЕТ СКОРОСТИ ОСАДКИ НАСЫПЕЙ
Уплотнение водонасыщенных грунтов под насыпью протекает
замедленно. Скорость деформации зависит от величины коэффициента
фильтрации грунта, которая может колебаться в широких пределах.
Так, например, для торфов в зависимости от их состава и степени
разложенности коэффициент фильтрации составляет от 1 • Ю-3 до
1 • 10~7 см/с.
Скорость осадки сооружений на торфяных и илистых основаниях
может быть определена по формулам теории уплотнения во времени
водонасыщенных грунтов (теории фильтрационной консолидации).
Эта теория в ее простейших формулировках рассматривает замедлен-
ное во времени сжатие водонасыщенного грунта, происходящее в ре-
зультате выжимания воды давлением внешней нагрузки.При этом'пред-
полагается, что напряжения в сжимаемом слое постоянны по глубине,
а нагрузка передается через большую площадку, меныпая из сторон
которой в 3—4 раза превышает толщину сжимаемого слоя. Вода выжи-
мается по кратчайшему расстоянию в вертикальном направлении и уда-
ляется через песчаное дно или песчаную насыпь1. Осадка через время t
после приложения нагрузки, которое считается мгновенным, выра-
жается зависимостью
0,75К(1+еср)10-° (
A^A^l-JLe	]=Aoot/Bepi, (XIV.15)
где — полная величина осадки после ее прекращения; К—среднее значе-
ние коэффициента фильтрации в интервале изменения давления от бытового дс
р, см/с; t—продолжительность действия нагрузки, годы; /гр—расчетная толщина
сжимаемого слоя, см (если выжимаемая вода удаляется через одну поверхность
сжимаемого слоя—песчаная насыпь, глинистое дно болота—расчетная толщина
равна полной толщине сжимаемого слоя h\ если вода может выходить с двух по-
1 Указанная схема расчета не применима для расчета уплотнения осно-
ваний при водонепроницаемых насыпях и дне болота, когда фильтрация проис-
ходит в поперечном направлении. В этом случае используются более сложные
закономерности механики грунтов, разработанные проф В. А. Флориным (См.
Основы механики грунтов, т. II, М., Госстройиздат, 1962 г.)
286
верхностей—песчаные насыпь и дно болота—расчетная толщина Лр = g-j; рср—
среднее значение коэффициента пористости грунта до и после приложения на-
грузки; а — параметр уравнения спрямленной компрессионной кривой (гср =
— А — ар); 6В — плотность во$ы, принимаемая равной единице, которая вве-
дена в формулу для соблюдения размерности; С/верт — степень консолидации —
доля общей осадки, протекшая за время t.
Для облегчения расчетов в курсах механики грунтов приводятся
вспомогательные таблицы значений t/BBPT.
Если водонасыщенное основание состоит из ряда слоев, хотя и об-
ладающих различной водопроницаемостью, но близких по свойствам,
например, из различных видов торфа, можно приближенно определять
скорость осадки, пользуясь осредненным значением коэффициента
фильтрации
К =-------------—----------.	(XIV. 16)
/д ,	hn
к> + + + кп
где Л,, /г2, ..., hn — толщина отдельных слоев; ЕЛ — обшая толщина; Kt,
Кг, , Кп— коэффициенты фильтрации слоев в вертикальном направлении.
Скорость осадки может быть оценена также по результатам расчета
на основе лабораторных испытаний образцов грунта с ненарушенной
структурой.	/
На основании теории консолидации грунтовой массы, если осад-
ка образца толщиной h (см) за t (сут) составляет q (%) от полной его
осадки, то время, за которое будет достигнута такая же относительная
осадка слоя толщиной Н в натуре, определится из соотношения:
(XIV.17)
Если из расчета видно, что осадка насыпи не успеет прекратиться
за период строительства до начала укладки покрытия, для ускорения
этого процесса в зависимости от местных условий можно применить
один из следующих приемов (рис. XIV. 15):

Рис. XIV.15 Способы ускорения осадки насыпей на слабых основаниях:
G — частичное выторфовывание; б — осушение слабого водонасыщенного грунта; в — вре-
менное увеличение давления насыпи; г — устройство вертикальных дреи
287
Рис. XIV. 16. График для расчета сте-
пени консолидации от воздействия
вертикальных дрен:
1 — вертикальное выжимание воды; 2 — го-
ри дентальное выжимание воды
увеличить глубину выторфовы-
вания, что уменьшит толщину
сжимаемого слоя;
осушить болото, что приведет
к уплотнению торфа силами ка-
пиллярного давления и повыше-
нию величин коэффициентов тре-
ния и сцепления;
применить способ перегрузки,
который заключается в том, что
вначале отсыпают высокую насыпь
с крутыми откосами или уклады-
вают на нее дополнительный слой
грунта. Увеличение давления на-
сыпи на грунт вызывает в этом случае более быстрое протекание осад-
ки.. Перед укладкой покрытия насыпь разравнивают до проектной
отметки;
устроить вертикальный дренаж в виде буровых скважин, засыпан-
ных крупнозернистым песком. Дрены пробуривают через 1,5—3,0 м,
располагая их в плане в шахматном порядке или по квадратной сет-
ке, что проще с точки зрения организации работ. Опыт применения
вертикальных дрен показывает, что на сильно разложившихся торфах
или илах они могут ускорить осадку насыпей в 20—25 раз. За послед-
ние годы вертикальные дрены получают все более широкое распро-
странение в строительстве при мощности слабых оснований более
5—6 м,
устроить вдоль дороги дренажные песчаные прорези на расстоя-
нии 1,8—2,4 м, что возможно при толщине торфа, поддающейся раз-
работке экскаваторами (<4 м). При этом необходимо, чтобы грунт ос-
нования мог сохранять вертикальные стенки в период до заполнения
выкопанных траншей песком.
Теория расчета скорости сжатия водонасыщенных грунтов при
устройстве песчаных дрен и дренажных прорезей исходит из тех же
предпосылок, что и рассмотренная выше теория уплотнения водона-
сыщенных грунтов, т. е. учитывается дополнительное уплотнение слоя
в результате выжимания воды из грунта в дрены по горизонтальному
направлению. В формулу соответственно подставляют значения коэф-
фициента фильтрации в горизонтальном направлении /(гор, величина
которого для торфов больше, чем коэффициент фильтрации Л'верт в вер-
тикальном направлении.
Полная величина суммарной степени консолидации (в%) выражает-
ся при устройстве вертикальных дрен зависимостью
t/полн 100-0,01 (100-(7верт) (100-(Угор). (XIV.18)
Величины 17гор и t/B..pT принимают по вспомогательным графи-
кам (рис. XIV. 16) в зависимости от отношения расстояния меж-
ду дренами к их диаметру (п • П° оси абсцисс цспомога-
288
тельных графиков отложены вспомогательные отвлеченные величи-
ны — факторы времени — равные:
для горизонтальной фильтрации
Лор =-°V^eo)t- _	(XIV. 19)
для вертикальной фильтрации
г = КвеРт(1^епИ .	(XIV.20)
а бв Нг
Аналогичные графики имеются и для расчета дренажных прорезей.
§ XIV.8 УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Откосы являются наиболее неустойчивой частью земляного полот-
на в насыпях и выемках: грунт на поверхности откосов подвергается
воздействию атмосферных осадков и ветра при нарушении условий
равновесия откосы деформируются. Многолетний опыт выполнения
земляных работ — рытье котлованов и каналов, отсыпка гидротехниче-
ских дамб и плотин, дорожных и железнодорожных насыпей — позволил
установить заложения откосов, обеспечивающие устойчивость насыпей
и выемок при наиболее часто встречающихся рабочих отметках.
Устойчивость откосов высотой более 12 м, а также откосов в водо-
насыщенных грунтах необходимо проверять расчетом.
Предельное очертание устойчивого откоса в связном грунте, име-
ющем угол внутреннего трения ф и сцепление с может быть установ-
лено из следующих соображений.
Представим себе грунтовый массив, ограниченный сверху горизон-
тальной, а сбоку вертикальной поверхностями. Разделим мысленно
возможную призму обрушения вертикальными сечениями на ряд со-
ставляющих призм равной ширины и рассмотрим условия равновесия
одной из них (рис. XIV.17). При этом допустим, что каждая отдельная
призма сохраняет равновесие независимо от смежных с нею, т. е.
Рис. XIV.17. Схемы к определению поверхности устойчивого откоса:
а — устойчивость выделенной отдельной призмы грунта; б — изменение крутизны наклона
поверхности скольжения в смежных призмах; в — построение устойчивого откоса в много-
слойных грунтах методом проф. Н. Н. Маслова;
1 — природный откос в однородном грунте; 2 — расчетный откос при введении коэффициента
запаса; 3 — сглаженный расчетный откос
ю Зак. 725
289
силы бокового давления и трения по граням вертикальных сечений от-
сутствуют.
Выделенная призма (см. рис. XIV. 17, а) стремится сместиться по
поверхности обрушения под действием касательной составляющей
силы веса:
Т = (J sin а.
Силы сопротивления сдвигу слагаются из сил внутреннего трения
и сцепления, которые равны:
Q cos a tg <р + с —-—
.	cos а
где с — сцепление; <р — угол внутреннее трения.
Условия предельного равновесия, соответствующие равенству
сдвигающих и удерживающих сил, выразятся зависимостью
Q sin a — Q cos a tg <p+c _J  	(XIV.21)
cos a
Леля обе части равенства на <2 cos а и учитывая, что Q = /М,
где б — плотность грунта, получаем
tg а = tg ч. —- -а - - •	(XIV .22)
oh cos2 а
Полученная зависимость показывает, что верхняя часть откосов
в связных грунтах может быть устойчива при большой крутизне, а в
нижней части высокие откосы должны быть пологими, с углом наклона,
приближающимся к углу внутреннего трения (см. рис. XIV. 17, б).
Эта идея была развита проф. Н. Н. Масловым в метод проектирования
устойчивых откосов в разнородных грунтах, названный им методом
Fp. Метод исходит из предпосылок, что в момент обрушения в грунте
действует гидростатическое распределение давления (коэффициент
бокового давления Ё = 1), а угол устойчивости откоса для любого
грунта равен углу сдвига ф при давлении на грунт р, т. е.
tg4’=tg<p+ —
р
Для построения профиля устойчивого откоса (см. рис. XIV. 17, в)
выделяют по высоте ряд слоев в соответствии со слагающими его на-
пластованиями; для подошвы каждого из них определяют давление
от собственного веса грунта:
Рл = 26/i.,
Величины расчетных углов сдвига находят по выражению
tg^= KL(tg4>+v)’	(X1V.23)
где К3 — необходимый коэффициент запаса При К,. = 1 получается очер-
тание откоса в состоянии предельного равновесия
Очертание откоса назначают в соответствии с найденными вели-
чинами ф, начиная с подошвы откоса.
290
Для приближения формы откоса к очертанию устойчивого откосе
применяют переменную крутизну его на разных участках по высоте
или, сохраняя постоянную крутизну, вводят бермы (рис. XIV. 18).
Бермы уменьшают скорость стекания по откосу дождевых и талых
вод, предотвращая его размывание. Они облегчают также ремонт и со-
держание откосов, позволяя осматривать их, подвозить и складывать
материалы для ремонта.
Наблюдения показали, что откосы насыпей обрушиваются йч
поверхностям, которые без существенных искажений могут быть при-
няты за круглоцилиндрические. Для проверки устойчивости откосов
задаются положением ряда поверхностей скольжения и определяют
коэффициенты устойчивости сползающих частей откосов насыпи.
Поверхность скольжения проводят через подошву откоса, не заглуб-
ляя в подстилающий грунт, если насыпь возведена на плотном осно-
вании. Если основание под насыпью мягкое водонасыщенное и мало-
связное (<; < 8°), должны быть исследованы также кривые, захваты-
вающие основание и выходящие за подошву насыпи.
Метод круглоцилиндрических поверхностей может быть исполь-
зован также и при слоистых напластованиях, если их отдельные слои
относительно мало отличаются друг от друга и расположены горизон-
тально или с уклоном от дороги. В выражение для коэффициента устой-
чивости в пределах каждого отсека вводят значения <р и с, соответст-
вующие свойствам грунта, пересекаемого поверхностью скольжения,
или направлению действия срезывающего усилия.
При малой разности в свойствах грунтов и небольшой толщине слоев
в расчетные формулы вводят средневзвешенные значения величин
сцепления и углов внутреннего трения:
с, hi -|-cg й2-р  •. -|-cn hn .
/ч + й2-|-------------|-Лп
(XIV.24)
Если какой-либо из пересекаемых слоев обладает пониженным
сопротивлением сдвигу или его сопротивленце сдвигу в разных направ-
лениях неодинаково, должен быть рассмотрен вариант сокращения
кривой обрушения в пределах слабого слоя (рис. XIV.19).
Рис. XIV.18. Поперечные профили высоких насыпей:
а — с переменной крутизной откосов; б — с введением берм>
1 — берма
Рис. XIV. 19. Введение поправок в
очертание кривой обрушения для уче-
та неоднородности грунтовых напла-
стовании:
/ — фактическая поверхность скольжения;
// — неразвившаяся часть поверхности
скольжения;
1 — слабый грунт; 2 — скальный грунт
Рис. XIV.20. Схема к определению
коэффициента устойчивости сползаю-
щего откоса
Поверхность скольжения, об-
ладающую наименьшим коэффи-
циентом устойчивости, при про-
верке устойчивости откосов
определяют методом последова-
тельных попыток, задаваясь ря-
дом таких поверхностей.
Для оценки устойчивости
массива для каждой поверхнос-
ти скольжения выделяют в опол-
зающем массиве полосу толщи-
ной 1 м и рассекают ее верти-
кальными сечениями на ряд
призм шириной 3 — 5 м (рис.
XIV 20).
Одинаковая толщина призм
не обязательна.
При наличии неоднородных
слоев грунта вертикальные гра-
ницы призм должны проходить
через точки пересечения кривых
скольжения страницами слоев.
Моменты сил, сдвигающих и
удерживающих каждую из призм
относительно оси поверхности
скольжения, определяются вы-
ражениями:
^УД/ =	tg <Р cos сс + clt) R;
MeW1=Qi sinaR.
Коэффициент устойчивости
для всего откоса может быть
найден из отношения сумм мо-
ментов удерживающих и сдвига-
ющих сил:
^у = 2Муд
£МСДВ
2 (Q te Ф cos R
i=i_______________________
it=n
2 <27? sin а
i=l
292
При суммировании учитываются знаки моментов. Но согласно
рис. XIV.20, для каждой из выделенных призм:
7? cos а = у, R sin а — л.
Отсюда
i*=n
К у = ^------------------
я	1*=П
(=1
(XIV.25)
В формуле (XIV.25) L — S/ — длина поверхности скольжения, при
определении которой учитывают, что обрушение откосов обычно начи-
нается с образования в верхней части откоса трещины. Эту трещину
следует учитывать при выделении отсеков и определении длины поверх
ности скольжения (рис. XIV.21), принимая ее глубину равной (по
Терцаги);
2с tg
г =------
ё
(XIV.26)
Вес отсеков, расположенных слева от вертикали, проходящей через
центр поверхности скольжения, повышает значение коэффициента
устойчивости. На этом основывается положительный эффект устрой-
ства пригружающих контрфорсов у подошвы склонов, подверженных
оползанию.
Степень надежности проверки устойчивости откосов зависит от
того, насколько точно соответствует поверхность обрушения, для ко-
торой было определено минимальное значение коэффициента устойчи-
вости, фактической наиболее опасной поверхности.
Для установления центра наиболее опасных кривых скольжения
на основе большого опыта поверочных расчетов был предложен ряд
эмпирических методов. Однако
степень надежности этих приемов
проверена в недостаточной степени
и ни одному из них нельзя отдать
явного предпочтения, тем более,
что получаемые реультаты близки
друг к другу.
Наибольшим распространением
в практике дорожных организа-
ций пользуется метод Терцаги —
Феллениуса, в котором принято,
Рис. XIV.21. Схема образования тре-
щины в верхней части оползающего
откоса:
Т — трегцина; L — расчетная длина кривой
скол ьження
что центры кривых скольжения,
соответствующих наименьшему ко-
эффициенту устойчивости, распо-
лагаются вблизи от прямой линии
293
Таблица XIV 3
Коэффициент заложения откоса	Угол наклона откоса «1	Углы, град		К о&ффицнен! заложения откоса	Угол наклона еткоса ct,	Углы град	
		а	₽			а	13
1 : 0,58	60‘	25	40	1 : 3	18’26'	25	35
1 : 1	45е	28	37	1 ; 4	14=03'	25	36
1:1,5	33'40'	26	35	1 15	11=19'	25	37
1 : 2	26=34'	25	35				
АВ. Эту линию находят при помощи построения, показанного на
рис. XIV.22.
Значения углов а и f, необходимые для построения линии АВ,
в зависимости от угла наклона откоса приведены в табл. XIV.3.
При ломаных откосах или при откосах с расположенными по середине
бермами исходят из угла наклона спрямленного среднего откоса.
Чтобы найти положение наиболее опасной кривой скольжения
откоса (см. рис. XIV.22), вначале намечают несколько возможных
положений кривых скольжения. Например, может быть намечено
семейство кривых, проходящих через подошву откоса и выходящих
на поверхность насыпи в 0,25, 0,5 и 0,75 ее ширины поверху от бровки
насыпи. Центр каждой кривой располагается в пересечении перпен-
дикуляра, возведенного из середины хорды, стягивающей концы на-
меченной кривой скольжения, с прямой Фел.пениуса. Для каждой
кривой определяют коэффициент устойчивости. Для определения
центра наиболее опасной кривой скольжения, используя линию АВ
как ось абсцисс, строят вспомогательный график коэффициентов устой-
чивости, откладывая их значения из центров кривых скольжения.
Рис. XIV.22. Графическое построеииедля нахождения центров поверхностей
скольжения, имеющих наименьший коэффициент устойчивости
Ь 2, 3. 4 н Г, 2', 3', 4‘ — собственно кривые скольжения н нх центры; Ду — коэф- *
фпциснт устойчивости
294
Рис. XIV.23. Схема классификации грунтовых откосов по Н. Н. Маслову:
1 — кривая депрессии; 2 — высачнвание воды; 3 — выклинивание источников
Соединяя полученные точки плавной, кривой находят минимальное
значение коэффициента устойчивости Kymln.
Метод круглоцилиндрических поверхностей не дает возможности
сразу запроектировать откос с заданным заранее коэффициентом устой-
чивости. Лишь постепенно изменяя поперечный профиль насыпи или
выемки, можно путем последовательных попыток приблизиться к жела-
емому коэффициенту устойчивости.
В настоящее время разработаны программы для электронно-вы-
числительных машин, которые, выполняя расчеты для большого числа
центров кривых скольжения, позволяют более обоснованно найти
минимальное значение коэффициента устойчивости.
Устойчивость откосов насыпей и выемок и оползневых склонов
меняется в течение года. Наименьшая величина коэффициента устой-
чивости соответствует осени и весне, когда переувлажнение грунта
становится основной причиной возникающих обрушений откосов и
подвижек оползней.
Вода, проникающая в земляное полотно во время дождливых
периодов, снеготаяния и половодья, снижает коэффициент устойчи-
вости, так как: увеличивается вес поверхностных слоев грунта, увлаж-
ненных дождевыми осадками; уменьшается коэффициент сцепления
водонасыщенного грунта; в нижней части насыпи, пропитанной павод-
ковыми водами, проявляется взвешивающее действие воды; в поймен-
ных насыпях в результате просачивания воды, насыщающей грунт,
возникает гидродинамическое давление D в сторону откоса при спаде
высокой воды.
В зависимости от гидрогеологических условий и наличия выкли-
нивающихся водоносных горизонтов проф. Н. Н. Маслов делит
все склоны на шесть групп (рис. XIV. 23): а — безводные; б —
затопленные; в — несущие грунтовые потоки; г — дренируемые водо-
токами; д — подверженные инфильтрации; е — несущие расчленен-
ные грунтовые потоки.
295
В
Рпс. XIV.24. Схема для расчета устой-
чивости откосов пойменной насыпи:
1 — сухой грунт; 2 — ось насыпи; 3 — водо-
насыщенный грунт
При расчета* устойчивости от-
косов, из которых выклиниваются
водоносные горизонты, учитывают
наличие гидродинамического дав-
ления, снижающего коэффициент
устойчивости на 5—10% и более.
Гидродинамическое давление при-
нимают равным произведению гид-
равлического градиента (отноше-
ние потери напора к длине пути
фильтрации), на объем грунта, на
который оно действует.
Расчет устойчивости, откосов,
на которые воздействует гидро-
динамическое давление, можно
вести методами Терцаги — Фелле-
нпуса и Г. М. Шахунянца, прикладывая гидродинамическое давление
к центру тяжести выделенных откосов.
При проверке откосов пойменных насыпей расчет ведут на кри-
тический горизонт воды, соответствующий минимальному коэффициен-
ту устойчивости, определяемый по проф. К. С. Ордуянцу, при помощи
построения, показанного на рис. XIV.24.
Для упрощения расчетов К- С. Ордуянц предложил принимать
выделяемые отсеки как бы затвердевшими и считать силы гидроди-
намического давления действующими по поверхности скольжения,
а также рассматривать не отдельные блоки, а сразу весь насыщенный
водой, массив грунта. Сделанные допущения направлены в запас
надежности. В этом случае формула для определения коэффициента
устойчивости пойменных насыпей имеет вид:
ду
tg (pav-t-c^ + q, д,
D+2T
(XIV.27)
где Cj и Д — сцепление сухого грунта и длина сухой части кривой сколь-
жения; с2 и /_2 — сцепление водонасыщенного грунта и длина части кривой об-
рушения, расположенной в пределах водонасыщеиного грунта; границу между
сухим и водонасыщенным грунтом принимают по уровню полной влагоемкости
грунта; капиллярно увлажненная часть насыпи считается сухой; <р — угол вну-
треннего трения, обычно принимаемый одинаковым для сухого и водонасы-
щенного грунта; S7V — сумма удерживающих сил; — сумма сдвигающих
сил; D = со/ — гидродинамическое давление просачивающейся воды на на-
сыщенную водой часть выделенного отсека, площадь которой равна со. Точка
приложения гидродинамического давления расположена в центре тяжести за-
штрихованной части отсека; I — гидравлический градиент, принимаемый рав-
ным тангенсу угла наклона хорды, стягивающей кривую депрессии (см выше
табл VIII.5).
Плотность водонасыщениого грунта определяют по формуле
(би '^оо00"^  или «В =(?-!)(!-»). (XIV.28)
где бс — плотность сухого грунта; п — пористость грунта, %; у — плот-
ность скелета грунта.
296
Влияние подтопления пойменных насыпей проявляется по-раз-
ному в зависимости от типа грунта. Для песчаных насыпей, грунт
которых обладает высоким коэффициентом фильтрации, следует учи-
тывать только взвешивающее действие воды, так как уровень воды
в насыпи следует за изменением уровня воды на пойме. Глинистые
пойменные насыпи, обладая малой водопроницаемостью, за период
паводка не успевают полностью увлажниться, поэтому их рассчиты-
вают как обычные сухие насыпи. При расчете насыпей, отсыпанных из
суглинистых и супесчаных грунтов, учитывают влияние всех ука-
занных факторов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Бабков В. Ф., Безрук В М Основы грунтоведения и механики
грунтов М., «Высшая школа», 1976 328 с.
Евгеньев И. Е.; Казарновский В Д Земляное полотно
автомобильных дорог на слабых грунтах М., «Транспорт», 1976 271 с.
Маслов Н. Н Инженерная геология и механика грунта. М., «Высшая
школа», 1968, 629 с.
Маслов Н Н. Механика грунтов в практике строительства. М.,
«Стройиздат», 1977, 320 с.
Основания зданий и сооружений Строительные нормы и правила. Часть II.
гл 15 (СНиП П-15-74) М , «Стройиздат», 1975 64 с (Госстрой СССР)
Рекомендации по проектированию земляного полотна дорог в сложных ин-
женерно-геологических условиях. Под ред д-ра техн наук Н. А. Перетрухина.
М., 1974. 260 с (ЦНИИС Минтрансстроя СССР).
Руководство по проектированию земляного полотна на слабых грунтах.
М., «Транспорт», 1978. 140 с. (Минтрансстрой СССР).
Указания по проектированию земляного полотна и автомобильных дорог.
СН 449-72. М., «Стройиздат», 1973 112 с. (Госстрой СССР)
Шахунянц Г. М. Земляное полотно железных дорог. М., «Транс-
желдориздат», 1953, 828 с.
Глава XV
Конструирование дорожных одежд
§ XV.1. КОНСТРУКТИВНЫЕ СЛОИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей на
проезжей части дороги устраивают дорожную одежду, которая пред-
ставляет собой уложенную на поверхность земляного полотна твердую
монолитную конструкцию из материалов, хорошо сопротивляю-
щихся воздействию климатических факторов и колес транспортных
средств.
Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомо-
билей, затухают с глубиной (рис. XV.1). Это позволяет проектировать
дорожную одежду как многослойную конструкцию, используя в от-
дельных ее слоях материалы различной прочности в соответствии с ве-
личиной действующих усилий и влиянием природных факторов.
297
В дорожной одежде различают следующие слои (рис. XV.2):
покрытие— верхний, наиболее прочный, относительно тонкий слой
одежды, хорошо сопротивляющийся истирающим, ударным и сдвига-
ющим нагрузкам от колес, а также воздействию природных фак-
торов. Обычно покрытие устраивают из наиболее дорогостоящих ма-
териалов и поэтому ему придают минимальную допустимую толщину.
Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества до-
роги (ровность поверхности, высокий коэффициент сцепления). В кон-
струкции покрытия, помимо основного слоя, обеспечивающего не-
обходимые качества, предусматривается запасной слой (слой износа),
не входящий в расчетную толщину и подлежащий периодическому
восстановлению в процессе эксплуатации дороги. Поверх покрытий,
не обладающих достаточной водонепроницаемостью и сопротивлением
истиранию, устраивают тонкие защитные слои (слои поверхностной
обработки) путем розлива органических вяжущих материалов с засып-
кой мелким щебнем. Защищая покрытие от проникания в него
влаги от дождей или таяния снега, поверхностная обработка способ-
ствует повышению его прочности и сохранению ее постоянной в те-
чение года. Поверхностную обработку применяют также для повы-
шения шероховатости гладких покрытий в процессе эксплуатации;
основание — несущая прочная часть одежды, устраиваемая из ка-
менных материалов или грунта, обработанного вяжущими материа-
лами. Оно предназначено для передачи и распределения давления на
расположенные ниже дополнительные слои или на грунт земляногс
полотна (подстилающий грунт). Основание не подвергается непосред-
ственному воздействию колес автомобилей, поэтому для его устройства
можно использовать материалы несколько меньшей прочности, чем
в покрытии и в слое износа. Основание может состоять из одного
d)
Рис. XV.1. Напряжения от колес автомобилей в многослойной дорожной одежде:
а — эпюра вертикальных напряжений Oz; б — эпюра горизонтальных напряжений Ох;
1 — покрытие; 2 — основание; 3 — дополнительный слой основания; 4— грунтовое основание;
5 — напряжения в дорожной одежде; 6 — напряжения в однородной среде
298
или нескольких слоев. В последнем
случае верхние слои основания
устраивают из более прочных ма-
териалов. Изолированное при уст-
ройстве усовершенствованных по-
крытий от воздействия поверхност-
ной влаги основание может переув-
лажняться в результате перемеще-
ния влаги снизу вверх из земляного
полотна в период зимнего промер-
зания. Поэтому в северных райо-
нах страны к материалам для уст-
ройства основания должны предъ-
являться определенные требования
в отношении морозоустойчивости;
дополнительные слои основания
из материалов, устойчивых при
увлажнении, укладываемые в слу-
чае необходимости между основани-
Покрытие

4
1
I
3
Основание
Поверхностная
обработка
Слой износа
исновной слой
покрытия
Верхний слой
основания
Пи гений слой
основания
Дополнительный
слой
основания
Грунт земляного полотна
(подстилающий грунт)
Рис. XV.2. Конструктивные слон до-
рожных одежд:
1 — поверхностная обработка; 2 — средие-
зсрннстый асфальтобетон; 3 — крупнозер-
нистый асфальтобетон; 4 — щебень, обра-
ботанный вяжущими материалами; 5 — ще-
бень; 6 — песок
ем покрытия и подстилающим грунтом земляного полотна для снижения
требуемой толщины основания и покрытия. На участках, где земляное
полотно сложено из пылеватых, суглинистых и глинистых грунтов,
в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления, вво-
дят дополнительный слой из пористых нетеплопроводных материалов—
песка, гравия или щебня, который называют дренирующим, противо-
пучннным или морозозащитным. Такой слой предназначен для отвода
избыточной воды из верхних слоев земляного полотна, осушения до-
рожной одежды и повышения прочности грунта земляного полотна;
грунт земляного полотна (подстилающий грунт) — тщательно
уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна,
на которые укладывают слои дорожной одежды. На подстилающий
грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он
является весьма ответственным элементом конструкции дорожной
одежды. Прочность дорожной одежды может быть обеспечена лишь на
однородном, хорошо уплотненном земляном полотне при обеспеченном
водоотводе. Повышение сопротивления грунта земляного полотна
внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима яв-
ляются наиболее надежными способами увеличения прочности до-
рожной одежды и снижения ее стоимости. Никакое увеличение
толщины слоев каменных материалов не может обеспечить проч-
ность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом грун-
товом основании.
§ XV.2. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Для обеспечения движения автомобилей в любое время года с вы-
сокой скоростью и при малом расходе топлива дорожные одежды
должны обладать необходимой прочностью, ровностью, шерохова-
299
тостью и хорошо сопротивляться износу. Эксплуатационные качества
дорожных одежд—допукаемая скорость и удобство движения — опре-
деляются в основном покрытиями, которые могут быть разделены
на следующие основные конструктивные типы.
Асфальтобетонные покрытия — наиболее совершенный тип до-
рожных покрытий. Они состоят из двух.или трех слоев асфальтобетон-
ной смеси, уложенной на прочное основание и тщательно уплотненной.
Асфальтобетон представляет собой искусственный строительный
материал, который получается при уплотнении смеси, состоящей из
подобранного по крупности каменного остова — щебня или гравия и
песка, связанных между собой смесью тонкого минерального порошка
с битумом, вводимым в зависимости от состава асфальтобетонной смей
в количестве от 3,5 до 12%. Различают асфальтобетоны крупнозер-
нистые (фракции щебня 5—40 мм), среднезернистые (5—20 (25)), мелко-
зернистые (5—10 (15) и песчаные (из частиц не крупнее 5 мм). Особен-
ностью асфальтобетонов является зависимость их свойств от темпе
ратуры. При неправильном, без учета особенностей работы покрытий
и климатических условий, подборе состава возможно растрескивание
покрытий зимой или образование волн и сдвигов в жаркий летний
период.
Асфальтобетон образует ровную, удобную для движения поверх-
ность, смягчающую удары колес. Если для его приготовления при-
меняют щебень твердых неполирующихся горных пород, он при изно-
се сохраняет высокое значение коэффициента сцепления. Соответ-
ствующим подбором состава каменного остова можно получить мате-
риал, образующий дорожное покрытие повышенной шероховатости.
Цементобетонные покрытия обладают большой монолитностью
и высоким сопротивлением нагрузкам. Их строят в виде отдельных
плит размером в плане 3—4 на 6—7 м при толщине от 18 до 24 см.
Плиты отделяются друг от друга швами, необходимыми для компен-
сации изменений их длины при колебаниях температуры (рис. XV.3).
Различают швы расширения, сокращающиеся при удлинении плит,
и швы сжатия, расширяющиеся при укорочении плит. Для обеспе-
чения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения
Рис. XV.3. Схема расположения швов бетонного покрыт-
1 — шов расширения; 2 — шов сжатия; 3 — продольный шов; 4 -
300
Рис. XV.4. Конструкция швов бетонных покрытий’
а — поперечный шов расширения; б—поперечный шов сжатия; в — продольный шов;
1 — штырь; 2 — монтажный каркас из тонкой арматуры для закрепления штырей иа месте
при бетонировании; 3 — обмазка битумом; 4 — заполнение шва изолирующим материалом;
5 — деревянная прокладка; 6 — одеваемый на штырь колпачок длиной 6—8 см; 7 — запол-
нение зазора в колпачке опнлкамн илн войлоком; 8—искусственный шов; 9— место раз-
рыва плиты по слабому сечению
в швы вводят стальные стержни — штыри, которые обеспечивают
возможность изменения длины плит, по передают с одной плиты
другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты
(рис. XV.4). Свойства цементобетонных покрытий не меняются при
колебаниях температуры в отличие от асфальтобетонных, прочность
и жесткость которых снижаются в жаркую погоду. При правильном
подборе состава бетонной смеси и соблюдении технологических правил
строительства износ цементобетонных покрытий незначителен. Они
более долговечны, чем другие виды дорожных покрытий.
Строительство цементобетонных покрытий полностью механи-
зировано. Современные высокопроизводительные укладчики типа
«Автогрейд» обеспечивают постройку бетонных покрытий со скоростью
800—1000 м в день, автоматически укладывая штыри в продольный
шов. Укладка штырей в поперечные швы до сих пор еще является
трудоемким процессом, так как монтажные каркасы могут смещаться
укладчиком.
Недостаток бетонных покрытий заключается в том, что от укладки
смеси до ввода покрытия в эксплуатацию требуется длительный и
тщательный уход за бетоном, пока он не приобретает необходимую
прочность. Это ограничивает возможности использования цементо-
бетона при перестройке и капитальном ремонте дорог, когда невоз-
можно надолго закрыть движение по дороге.
Слабым местом бетонных покрытий являются швы, через которые
влага может проникать в основание. После нескольких лет эксплуа-
тации при переезде через швы начинают ощущаться толчки колес.
301
Опьп эксплуатации бетонных покрытий при интенсивном движении
тяжелых автомобилей показал, что несмотря на высокую прочность
самих бетонных плит, под них необходимы прочные основания. При
непосредственной укладке бетона на грунт или на тонкую песчаную
прослойку в грунте в результате нажимов упруго прогибающихся
при проходах автомобилей плит накапливаются остаточные дефор-
мации. Вначале под плитами образуются полости, плиты теряют
контакт с грунтом, а затем в них появляются трещины. Поэтому на
дорогах с высокой интенсивностью движения бетонные покрытия укла-
дывают на прочные основания из щебня или грунта, укрепленного
цементом или битумом. Поверх оснований, укрепленных цементом,
устраивают для снижения трения прослойку из песка, обработан-
ного органическими вяжущими.
Отмеченные недостатки, а также необходимость применения для
цементобетона более качественных каменных материалов, чем для
асфальтобетона, приводили в последнее время к относительному
уменьшению протяжения дорог с цементобетонными покрытиями по
сравнению с дорогами, имеющими асфальтобетонные покрытия.
С увеличением в СССР количества заводов сборного железобетона
неоднократно делались попытки строительства сборных бетонных
покрытий. Теоретически сборные бетонные покрытия имеют ряд не-
сомненных преимуществ. Бетонные плиты можно готовить на заводах
заблаговременно со строгим соблюдением технологических правил
и режимов ухода за бетоном. Строительные работы сводятся к монтажу
покрытия на подготовленном основании, их можно выполнять в те-
чение всего года, используя и неблагоприятные для бетонных работ
периоды. Тем самым осуществляется переход на круглогодичное стро-
ительство. Движение по сборным бетонным покрытиям можно откры-
вать немедленно после укладки. Некоторые конструкции бетонных
плит допускают неоднократную перекладку.
Однако современные конструкции сборных бетонных плит имеют
крупные недостатки, которые препятствуют их широкому использо-
ванию. Темпы укладки плит сборных покрытий низки. Стыки сборных
плит не обеспечивают передачи усилий с плиты на плиту. Трудно обес-
печить ровность покрытий, требуемую для движения с высокими
скоростями, и изоляцию стыков для предотвращения проникания
воды, а также избежать просадок плит в процессе эксплуатации. Не
решен вопрос об укладке покрытий и конструкции плит на криволи-
нейных участках, велик расход арматуры в связи с необходимостью
обеспечения прочности плит при монтаже и погрузке. Таким образом
прогрессивная идея еще не доведена до возможности широкой реа-
лизации в строительстве и ставит большие задачи перед исследова-
телями. Основной областью использования сборных бетонных покры-
тий пока еще являются временные подъездные пути на стройках
и дороги на лесозаготовках.
Покрытия из щебня и гравия, отработанные органическими вя-
жущими материалами, хорошо сопротивляются разрушающему
действию движения автомобилей благодаря прочному соединению
каменных частиц, вводимым вяжущим. Такне одежды водостойки.
302
Разные способы введения вяжущего в процессе строительства оп-
ределяют различия в структуре получающихся покрытий.
Смешение в специальных установках (ста-
ционарных или подвижных смесителях) обеспечивает хорошее обво-
лакивание щебня вяжущим материалом. При этом способе расход
вяжущих материалев меньше, чем, например, при способе пропитки
или смешения на дороге. Несколько худшее качество покрытий полу-
чается при перемешивании каменных материалов с вяжу-
щими непосредственно на дороге автогрейдером.
Пропитка — введение эмульсий или разогретых вязких би-
тумов и дегтей в покрытие путем розлива по поверхности недоукатан-
ного слоя щебня одинаковой крупности. После проникания разлитого
битума в глубь россыпи поверхность покрытия засыпают мелким щеб-
нем и уплотняют. Устойчивость покрытий по типу пропитки обес-
печивается главным образом заклинкой щебня, создаваемой в процес-
се укатки. Недостатком этого типа покрытий является относительно
большой расход вяжущих материалов. Вяжущее, просачивающееся
по пустотам россыпи каменных материалов, не проникает в точки
контакта между щебенками, где его действие было бы особенно эффек-
тивно, а образует сгустки в этих пустотах.
Поверхностная обработка — тонкий защитный слои,
создаваемый на поверхности дорожной одежды путем розлива битума
с последующей засыпкой очень мелким щебнем и прикаткой. В за-
висимости от количества розлитого битума различают одиночную
и двойную поверхностные обработки. Поверхностная обработка по-
вышает сопротивление покрытия износу и делает его водонепроницае-
мым, в результате чего во влажные периоды года покрытие остается
сухим и имеет повышенный модуль деформации. Обычно в запас проч-
ности слой поверхностной обработки в расчетах толщины дорожных
одежд не учитывают
Однако при устройстве поверхностной обработки на покрытиях
менее совершенного типа, чем покрытия, построенные с применением
органических вяжущих материалов, улучшение эксплуатационных
качеств и повышение их прочности в осенние и весенние периоды
настолько существенны, что в этом случае слой поверхностной обра-
ботки может рассматриваться как самостоятельный тип покрытия.
При использовании для устройства поверхностной обработки щеб-
ня очень твердых пород увеличивается коэффициент сцепления и зна-
чительно повышается безопасность движения.
Щебеночные покрытия и основания устраивают из щебенок оди-
наковых, определенных размеров. Прочность щебеночных.покрытий
обеспечивается заклинкой, создаваемой при укатке. При устройстве
покрытий в поры поверхности прикатанного щебня заклинивают укат-
кой более мелкий щебень. Щебеночные основания не расклинивают.
Решающим фактором в устойчивости щебеночных покрытий и осно-
ваний служит внутреннее трение между щебенками, а также связы-
вающее действие каменной пыли, которая появляется при исти-
рании щебенок во время укатки. Истирание кромок и дробление ще-
бенок, а также проникание с поверхности грязи в процессе эксплуа-
303
тации щебеночных покрытий приводит к появлению в них песчаных,
пылеватых и глинистых частиц и к потере покрытием связности, осо-
бенно во влажные периоды года.
Щебеночные покрытия обладают малым сопротивлением износу
при проезде автомобилей, так как касательные усилия, возникающие
в контакте пневматических шин с покрытием, нарушают эффект укат-
ки. Поэтому, как самостоятельный тип, щебеночные покрытия при-
меняют лишь при малой интенсивности движения. Чаще всего их
используют для несущего слоя под покрытия, устраиваемые с приме-
нением органических вяжущих материалов.
В покрытиях из естественного гравия или из искусственно подобран-
ных по крупности гравийных смесей прочность обеспечивается под-
бором скелета по принципу оптимальной смеси, в которой поры между
крупными частицами заполнены частицами более мелкими и смесь
обладает минимальной пористостью. Связность обеспечивается мел-
кими частицами пыли и глины, входящими в состав материала. В сы-
рое время года прочность покрытий снижается.
Основания из гравия просты в строительстве и достаточно прочны
и устойчивы, если в их составе не содержится большого количества
мелкозернистых примесей, придающих смеси пластичность в периоды
увлажнения. По типу гравийных строят покрытия из местных мало-
прочных материалов и побочных продуктов промышленности (сла-
бых известняков, доменных и топочных шлаков, болотной железной
руды, горелых сланцевых пород из отвалов каменноугольных шахт).
Мостовые — покрытия и основания, устроенные из отдельных,
установленных вплотную друг к другу естественных или искусствен-
ных ка< шей.
Усовершенствованные мостовые, устраиваемые из брусчатки или
клинкера, отличаются ровной поверхностью. Мостовые из грубого
колотого или валунного камня (булыжные мостовые) иногда исполь-
зуют на дорогах II—IU категорий как покрытия временного типа
или как основания под более совершенные типы покрытий, а на доро-
гах более низких категорий — как самостоятельный тип покрытий.
Близки к булыжным мостовым основания из пакеляжа—камней,
укладываемых большим основанием (постелью) вниз. Заполнение и ра-
склинивание щебнем промежутков между камнями создает относи-
тельно монолитное основание.
Крупнейшим недостатком булыжных мостовых и пакеляжных ос-
нований является необходимость их укладки (мощения) вручную,
дорогостоящей и не соответствующей современным требованиям меха-
низированного скоростного строительства. Поэтому строительство
мостовых на дорогах практически прекращено.
Дорожные покрытия и основания из укрепленных грунтов и из
побочных продуктов промышленности имеют большие перспективы
развития из-за отсутствия во многих экономических районах
страны естественных каменных материалов. Грунты, обработанные
органическими вяжущими материалами или цементом, приобретают
прочность и устойчивость против воздействия влажности, что поз-
воляет использовать их как материал для конструктивных слоев до-
304
Таблица XV. 1
Типы покрытий	Область применения или предельная иитенсивиость движения грузовых автомо- билей на две полосы движения в сутки	Основные типы покрытия
Усовер- шенствован- ные капи- тальные	При интенсивном дви- жении автопоездов и тя- желых автомобилей При интенсивности >3000 автомобилей с на- грузкой на ось 10 тс В населенных пунктах, в местах переезда через дороги тракторов, на вы- соких насыпях и др.	Цементобетонные монолитные и сбор- ные Асфальтобетонные, укладываемые в го- рячем состоянии Мостовые из брусчатки и мозаики на каменном н бетонном основании
Усовер- шенствован- ные облег- ченные	<4000 <3000 2000—3000 1500 500	Асфальте- и дегтебетонные покрытия нз подобранных смесей прочного щебня, укладываемых в горячем н теплом сос- тоянии Асфальтобетонные смеси, укладывае- мые в холодном состоянии Покрытия из щебня и гравия, обрабо- танные битумом нли дегтем в установ- ках,- щебеночные покрытия, построенные методами пропитки или полупропитки Покрытия из крупнообломочных, пес- чаных нли супесчаных грунтов, обрабо- танных в установке битумной эмульсией с цементом. Покрытия из щебня или гравия, об- работанные на дороге жидкими битума- ми Слои износа, созданные методом по- верхностной обработки с применением прочного щебня на покрытиях переход- ного типа
Переход- ные	300—500 500 500	Щебеночные, гравийные, шлаковые и из других прочных минеральных ма- териалов Из грунтов, местных малопрочных ка- менных материалов, обработанных орга- ническими и неорганическими вяжущи- ми материалами Мостовые из булыжного и колотого камня
Низшие	100 100	Грунтовые, укрепленные или улучшен- ные местными материалами (гравием, щебнем и др.) Деревянные колейные и сплошные нас- тилы
305
Усовершенствованныекапитальные покрытия
Покрытия переходных типов
п)
7АЪ7//^-7,




Низшие типы покрытий
п

Рис. XV.5. Примеры конструкций
дорожных одежд:
а — цементобетонное покрытие; б •— асфальто-
бетонное покрытие на гравийном основании;
в — трехслойное асфальтобетонное покрытие
на бетонном основании (применяется в горо-
дах); г — асфальтобетонное покрытие на осно-
вании из щебия, обработанного в установке
органическими вяжущими, и грунта, укрепленного битумом и цементобетоном; д—асфаль-
тобетонное покрытие иа гравнйиом основании; е — покрытие из щебня, обработанного орга-
ническими вяжущими, на щебеночном основании; йс—покрытие из щебня; обработанного
Ш№
'ШШ
органическими вяжущими иа основании из цементогрунта; з— покрытие из щебня, обра-
ботанного органическим вяжущим на щебеночном основании; и ~ покрытие нз гравийной
смеси, обработанной органическими вяжущими, на гравнйиом основании; к — покрытие из
щебня, укрепленного 6% цемента, на основании нз щебня, .укрепленного 4% цемента; л —
покрытие из грунта, обработанного неоргаиическимн вяжущими материалами; м — щебе-
ночное покрытие; н — гравийное покрытие; о — покрытие из гравия, обработанного малыми
дозами вяжущих материалов; п — булыжная мостовая; р— покрытие из оптимальной грун-
товой смеси; с — покрытие из грунта, укрепленного добавками щебия, гравия, шлаков;
1 — цементобетон; 2 — прослойка из песка обработанного органическими вяжущими мате-
риалами; 3 — щебеночный слой; 4 — дополнительный (морозозащнтный, дренирующий) слой
основания из песка, гравия, шлака или морозоустойчивых местных каменных материалов;
толщина его назначается по расчету; 5 — среднезернистый, мелкозернистый нли песчаный
асфальтобетон; 6 — крупнозернистый пористый асфальтобетон; 7 — щебень, обработанный
органическими вяжущими методом пропитки; 8 — гравийная смесь; 9 — щебень, обработан-
ный органическими вяжущими материалами в установке; 10— гравийная смесь с добавками
щебия, обработанная вяжущими в установке; // — цементогрунт; 12 — щебеночное покрытие,
обработанное органическими вяжущими методом пропитки (с последующей поверхностной
обработкой); /3 — щебень, укрепленный добавками цемента (верхний слой 6%, нижний 4%);
II— грунт, укрепленный добавками неорганических вяжущих; /5 — гравийные покрытия из
некондиционных каменных материалов, укрепленных малыми дозами цемента. На покрытии
двойная поверхностная обработка; 16 — булыжная мостовая; 17— грунт, укрепленный пес-
чано-глинистыми добавками; 18— грунт, укрепленный щебнем, шлаком, гравием или дресвой
306
рожных одежд. Основания из цементогрунта давно уже находят широ-
кое применение. На дорогах с малой интенсивностью движения они
достаточно успешно работают и как несущий слой при защите их
прочным слоем поверхностной обработки.
На дорогах низовой сети применяют одежды из местных грунтов,
улучшенных гранулометрическими добавками. Добавление песка,
гравия и других зернистых материалов к глинистым грунтам увеличи-
вает их сопротивление внешним нагрузкам при увлажнении. Введение
скелетных добавок увеличивает прочность грунта. Придание связ-
ности пескам достигается введением суглинка или глины.
Естественные грунтовые дороги по существу не имеют дорожной
одежды. Материалом проезжей части служат поверхностные слои
земляного полотна, уплотненные проездом. При связных грунтах
эти дороги могут обеспечить лишь движение небольшой интенсивности
в сухое время года. Интенсивное движение по грунтовым дорогам в лет-
нее время затрудняется образованием пыли. В дождливые периоды
грунтовые дороги становятся скользкими. Сцепление шин с поверх-
ностью дороги резко снижается, и колеса автомобилей буксуют.
При большом увлажнении на дорогах образуются глубокие колеи.
В зависимости от обеспечиваемой степени удобства движения до-
рожные покрытия делятся на усовершенствованные капитальные и
облегченные, переходные и низшие. Решающим фактором при отнесе-
нии дорожных покрытий к тому или иному классу являются быстрота
накопления в них деформаций и обеспечиваемая скорость движения
автомобилей. Классификация дорожных покрытий и область их приме-
нения приведены в табл. XV. 1
Усовершенствованные покрытия в зависимости от необходимой
прочности дорожной одежды и наличия местных дорожно-строитель-
ных материалов следует устраивать на основаниях из бетона, камен-
ных материалов, обработанных вяжущими (в том числе побочными
продуктами промышленности, обладающими вяжущими свойствами —
гранулированным доменным шлаком, золой уноса тепловых электро-
станций и др.), из щебня, шлаков, отвалов горнорудной промышлен-
ности и др.
Примеры некоторых распространенных конструкций дорожных
одежд разных типов показаны на рис. XV.5.
Покрытия переходных и низших типов укладывают непосред-
ственно на грунт за исключением щебеночных покрытий, под которые
следует устраивать основание из грунтов, укрепленных вяжущими
материалами, из шлаков и других местных материалов. В I, II и III
Таблица XV.2
Типы дорожных покрытий	Категории дорот	Типы дорожных покрытий	Категории дорог
У совершенствован- ные капитальные Усовершенствован- ные облегченные	I, II, III (II), III. IV	Переходные Низшие	(III). IV. V V
307
дорожно-климатических зонах при неблагоприятных условиях увлаж-
нения местности на земляном полотне из связных, подверженных пу-
чению грунтов всегда устраивают дренирующие песчаные основа-
ния.
Отдельные типы дорожных одежд согласуются с категориями до-
рог в зависимости от расчетной интенсивности движения (табл. XV.2).
В скобках указаны категории дорог, на которых данный тип покрытия
можно устраивать, если постройка будет осуществляться в несколь-
ко очередей (стадийно) по мере роста движения.
§ XV.3. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ
ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ч
Дорожная одежда является самой дорогостоящей частью авто-
мобильной дороги. Затраты на ее устройство иногда достигают 60%
общей стоимости строительства. Подвергаясь непосредственному воз-
действию транспортных нагрузок и природных факторов, дорожные
одежды работают в более тяжелых условиях, чем другие дорожные
сооружения. Поэтому к назначению конструкции дорожных одежд
следует подходить особенно внимательно, сочетая стремление к обес-
печению прочности с всемерным снижением стоимости строительства
и уменьшением количества применяемых материалов. В связи с тем,
что грунтово-гидрологические условия меняются по протяжению до-
роги и rife удается полностью устранить влияние их изменения при
нанесении проектной линии и проектировании земляного полотна,
должны быть выделены участки с аналогичными условиями грунтов,
увлажнения, интенсивности движения и обеспеченности строительными
материалами, применительно к которым и разрабатывают варианты
дорожных одежд.
Проектирование конструкций дорожных одежд состоит из двух
последовательно выполняемых этапов—конструирования и расчета,
которые взаимосвязаны и не должны противопоставляться друг другу.
Подмена одного из них другим не может гарантировать получения
устойчивой, экономичной и удобной в эксплуатации дорожной
одежды.
В зависимости от работы при воздействии нагрузок все дорожные
одежды условно делят на две группы — нежесткие и жесткие.
Нежесткими называют одежды, обладающие малым сопротивлением
изгибу. К ним относятся практически все типы одежд, кроме цементо-
бетонных, а также асфальтобетонных покрытий и мостовых на цементо-
бетонных основаниях. Большинство конструктивных слоев нежестких
одежд не может воспринимать растягивающих напряжений, а сопро-
тивление изгибу и модули упругости слоев зависят от температуры
и влажности. Роль этих слоев сводится к распределению давления
колес на большую площадь подстилающего грунта и к снижению
передающихся на подстилающие грунты удельных нагрузок. Кроме
того слои дорожной одежды предотвращают проникание в подстилаю-
308	 *
щий грунт поверхностной воды, которая снижает его сопротивление
нагрузкам.
Жесткие одежды имеют один или несколько слоев, обладающих
сравнительно большим сопротивлением изгибу и модулями упругости,
практически не зависящими от колебаний температуры и влажности.
Жесткие одежды работают по принципу плит на упругом основании,
распределяя давление от внешней нагрузки на площадь грунта, зна-
чительно большую, чем нежесткие
Конструирование дорожной одежды заключается в выборе для
нее наиболее подходящих материалов исходя из местных ресурсов
и соображений организации работ, в целесообразном назначении раз-
меров отдельных слоев и размещении их по глубине. В решении по-
следней задачи хорошие результаты дает метод расчета проф. А. К. Би-
руля (см. §XV1.8). Так как невозможно сразу наметить оптимальную
для данных условий конструкцию, обычно разрабатывают несколько
вариантов дорожной одежды, из которых выбирают наилучший.
Конструирование дорожной одежды — наиболее творческая часть
проектирования. Оно должно основываться на четких представлениях
о напряженном состоянии и механизме деформации дорожных одежд,
на учете опыта службы различных типов одежд в разных климатических
условиях и на особенностях воздействия .на них движения по дороге
и природных факторов
Наметив конструкцию одежды, вначале назначают толщину
тех ее слоев, размеры которых определяются не столько прочностью
одежды, сколько другими факторами (обеспечение отвода воды,
предотвращение пучинообразования, сопротивление износу и т. д.)
или же принимаются в связи с их высокой стоимостью минимально
необходимой толщины, с тем чтобы общая прочность одежды обеспе-
чивалась за счет слоев из других, более дешевых материалов.
В ряде случаев в конструкции дорожной одежды необходимо пре-
дусматривать возможность постепенного (стадийного) ее усиления
укладкой сверху слоев более прочных материалов по мере возрастания
интенсивности или изменения состава движения.
Верхние слои земляного полотна рассматривают как составной
конструктивный элемент одежды, к прочности и однородности которого
предъявляются достаточно высокие требования. Опыт показывает, что
недостаточная прочность земляного полотна не может быть компен-
сирована утолщением других слоев дорожной одежды.
Расчет дорожной одежды заключается в обосновании необходимой
толщины и устойчивости как всей дорожной одежды в целом, так и от-
дельных ее слоев. Он сводится к обеспечению равнопрочности всех
сравниваемых вариантов одежды и соответствия их заданным условиям
движения.
Одним из основных требований при назначении вариантов дорож-
ных одежд является учет в каждом конкретном случае интенсивности
движения и местных грунтовых, гидрологических и климатических
условий, влияющих на службу дорожных одежд. Так, например,
щебеночные и гравийные покрытия, не обработанные органическими
вяжущими материалами, лучше работают во влажном, умеренном
309
климате и относительно быстро разрушаются в условиях сухого кли-
мата на юге. Во влажном климате севера Советского Союза, где ши-
роко распространены процессы пучинообразования, необходимо вво-
дить в конструкцию дорожной одежды специальные противопучинные
слои, которые совершенно излишни в южных районах страны. Опре-
деление толщины противопучинного слоя является обязательным
.элементом расчета дорожных одежд в районах страны с большими
глубинами промерзания.
Климатические условия влияют на выбор типов дорожной одеж-
ды также в связи с ограничением продолжительности строительного
сезона для производства работ с использованием органических вя-
жущих материалов. В засушливых районах применение цементо-
бетонных покрытий осложняется трудностями снабжения строитель-
ства водой и организации ухода за бетоном.
Одно из основных требований при выборе конструкции дорожной
одежды — максимальное использование местных материалов. Эта
задача имеет большое значение, так как многие обширные районы
страны (Левобережье Украины, Поволжье, Западная Сибирь, Север-
ный Казахстан) бедны местными прочными каменными материалами.
Дорожное строительство в этих районах связано с использованием
привозного камня, иногда доставляемого за сотни километров по
железной дороге. Уменьшение дальности возки дорожно-строительных
материалов дает возможность существенно снизить стоимость всего
строительства.
При отсутствии местных каменных материалов следует устраивать
основание из грунтов, укрепленных вяжущими. В последние годы
в строительстве находят широкое применение золы уноса ТЭЦ, ме-
таллургические шлаки, обладающие цементирующими свойствами,
каменные породы из отвалов рудников и каменноугольных шахт н
многие другие побочные продукты промышленности.
Однако следует иметь в виду значительную неоднородность этих
материалов в отвалах и необходимость тщательной их сортировки
перед укладкой в дорожную одежду. Многие местные слабые каменные
материалы требуют предварительной обработки малыми дозами цемен-
та или органических вяжущих для повышения морозоустойчивости.
Вообще, чем слабее и неоднороднее местные материалы, тем большего
внимания требуют конструирование и постройка дорожных одежд.
При конструировании дорожных одежд необходимо учитывать
технологические особенности их строительства, отдавая предпоч-
тение вариантам конструкций, осуществление которых требует наи-
меньших материальных ресурсов и не связано с необходимостью при-
менения ручного труда. Преимуществом обладают конструкции, наи-
более простые при постройке, допускающие индустриализацию заго-
товительных работ на базах п полную механизацию строительных
работ.
Большое значение имеет возможность пропуска автомобилей в про-
цессе строительства по уплотненным слоям дорожной одежды.
Количество конструктивных слоев дорожной одежды не следует уве-
личивать без явной необходимости, так как это, как правило, бывает
310
связано с осложнением технологического процесса, приводящим
к возрастанию стоимости строительства.
При конструировании дорожных одежд, которые предполагается
впоследствии по мере возрастания интенсивности движения подвер-
гать усилению, необходимую прочность обеспечивают за счет слоев,
которые в дальнейшем будут играть роль основания покрытия. Вна-
чале на этих слоях устраивают тонкослойные покрытия или просто
слои износа, возобновляемые по мере надобности.
Дорожная одежда должна быть предохранена от поступления и на-
копления в- ней влаги. Водопроницаемость отдельных конструктив-
ных слоев должна возрастать книзу, а из нижнего пористого слоя, если
земляное полотно отсыпано из водонепроницаемых грунтов, обеспе-
чен вывод воды Поступление влаги из земляного полотна должно быть
предотвращено возвышением низа дорожной одежды над возможными
источниками увлажнения, устройством водонепроницаемых слоев и
т. Д.
Материалы в конструкции дорожной одежды располагают по убы-
вающей прочности в соответствии с затуханием по глубине напря-
жений от временной нагрузки. Следует учитывать жесткость и
коэффициент температурного расширения смежных слоев одежды,
так как при большом их различии в одежде возникают трешины.
Наиболее целесообразно, чтобы отношение модулей упругости
смежных слоев из слабосвязных материалов не превышало 5—6. Ни
в одном из слоев не должно возникать пластических смещений при
действии расчетных нагрузок. Поскольку сдвигающие напряжения
в одежде убывают с глубиной (см. рис. XV.1), по мере удаления от по-
верхности можно укладывать материалы, обладающие все меньшей
прочностью и связностью.
Верхние слои основания, в которых возникают значительные
напряжения сжатия и сдвига от тяжелых автомобилей, устраивают
из материалов, обладающих достаточной прочностью при всех коле-
баниях температуры и влажности (уплотненный при помощи заклин-
ки щебень или подобранные по крупности щебеночные или щебеночно-
гравийные смеси, обработанные вязким битумом или дегтем; щебень
или гравий-, укрепленный цементом).
В нижних слоях оснований нужно в максимальной степени исполь-
зовать местные каменные материалы, которые в случаях необходимости
сортируют, дробят и укрепляют малыми дозами вяжущих, а также
укрепленные грунты.
Привозимые издалека материалы следует укладывать слоями
минимальной толщины, обеспечивающей возможность формирования
из них монолитного конструктивного слоя, надежного в условиях
последующей эксплуатации. Отдельные слои дорожной одежды
не должны быть тоньше минимальных значений, приведенных
в табл. XV.3, при который еще обеспечивается их конструктивная
прочность.
Как видно из табл. XV.2 и рис. XV.5, при одинаковых интенсив-
ностях движения могут быть применены разные типы дорожных
одежд. Из нескольких возможных вариантов дорожных одежд при
311
Т аблица XV.3
Материалы	Мини- мальная толщина слоя, см	Материалы	Мини- мальная толщина слоя, см
Асфальтобетон и дегтебетон, укладываемые в горячем и теп - лом состоянии, в один слой	5	Щебеночные и гравийные ма- териалы. обработанные по спо- собу смешения на дороге	8
То же, в два слоя Холодный мелкозернистый ас- фальтобетон и дегтебетон Щебеночные и гравийные ма- териалы н грунты, обрабаты- ваемые органическими вяжу- щими материалами в установ- ках	7 3 8	Грунты и малопрочные ка- менные материалы, обработан ные органическими и неоргани- ческими вяжущими материала- ми Щебеночные материалы не обработанные вяжущими на пес- чаном основании	10 15
Щебеночные материалы, об- работанные по способу пропит- ки	8	То же, на прочном основании из камня или укрепленного грунта	8
То же, по способу полу про- пи тки	4	Гравийные материалы, необ- работанные вяжущими	10
разработке проекта выбирают наиболее целесообразный. При этом
учитывают требования автомобильного движения, природные условия,
наличие местных строительных материалов, удобство организации
строительных работ, последующие эксплуатационные затраты и др.
Варианты сравнивают для равнопрочных конструкций, размеры кото-
рых предварительно должны быть обоснованы расчетом.
В соответствии с принятой в настоящее время методикой сравне-
ния вариантов (см. гл. XXIV) наиболее выгодным типом дорожной
одежды является тот, который обеспечивает в течение заданного срока
окупаемости строительных затрат наименьшую, отнесенную к тонно-
Табл и ца XV.4
Покрытия	Коэффициент сопротивле- ния движе- нию	Относительные эксплуатационные показател!			
		техничес- кая скорость	расход топлива	межре- монтный пробег	стоим octi автомо- бильных перевозок
Асфальтобетонные н це- ментобетонные	о,ог	1	1	1	1
Щебеночные с применени- ем органических вяжущих материалов	0,025	0,95	1,05	0,91	1.1—1,1
Щебеночные н гравийные	0,035	0,7—0,8	1,1	0,83	1,2—1,6
Булыжная мостовая	0,05	0,65	1.3	0,83	1,4—1,8
Г ру нтовая профилирова н- ная дорога	0,05—0,06	0,4	1.6—1,8	0,51	1.7—2,6
Примечание. Меньшие значения стоимости автомобильных перевозок относятся*
к тщательно организованной эксплуатационной службе, большие—к осредненным условиям
эксплуатации парка автомобилей.
312
километру перевозок сумму транспортных расходов и расходов на
строительство и эксплуатацию дороги — автомобильную и дорожную
составляющие себестоимости перевозок.
Автомобильная составляющая себестоимости перевозок склады-
вается из расходов на топливо, смазочные материалы и шины, из за-
работной платы водителей, из расходов на ремонт и обслуживание
автомобилей, а также из стоимости амортизации автомобиля. Зна-
чительная часть этих расходов зависит от типа и состояния покрытия
(табл. XV.4).
Дорожная составляющая себестоимости транспортных расходов
складывается из отнесенных к 1 ткм расходов организаций на строи-
тельство, текущий и капитальный ремонты и содержание дорог.
Обычно дорожная составляющая перевозок не превышает 10—15%
от полной себестоимости перевозок. При росте дальности перевозок и
грузоподъемности автомобилей относительная роль дорожной состав-
ляющей себестоимости перевозок повышается, хотя общая величина
себестоимости перевозок уменьшается.
§ XV.4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЧНОСТИ ГРУНТОВ
И МАТЕРИАЛОВ КОНСТРУКТИВНЫХ СЛОЕВ ДОРОЖНЫХ
ОДЕЖД
Надежные результаты расчетов толщины дорожных одежд могут
быть получены только при использовании достоверных значений
параметров, характеризующих материалы конструктивных слоев
одежды и подстилающего грунта. При проектировании новых дорог
обычно пользуются приводимыми в нормативных документах табли-
цами модулей упругости грунтов и материалов. При разработке проек-
тов реконструкции дорог, когда возникает вопрос об усилении изно-
шенной существующей дорожной одежды, ее модули упругости опре-
деляют экспериментально, измеряя прогиб под колесом расчетного
автомобиля и вычисляя по нему модули расчетом.
Модули упругости грунтов можно определять опытным путем, вдав-
ливая в грунт круглый штамп. Суммирование деформаций грунтового
массива от затухающих по глубине напряжений приводит в этом слу-
чае к зависимости
Е =	(XV.1)
где р — давление на подошву штампа, кгс/см2; D — диаметр штампа, см;
Д — деформация грунта (глубина вдавливания штампа), см; —коэффициент,
зависящий от формы и жесткости вдавливаемой площадки (для круглого штампа
= О-
При определении модуля упругости учитывается только восста-
навливающаяся после снятия нагрузки упругая часть деформации,
при определении модуля деформации — полная ее величина.
Наряду с описанным весьма трудоемким методом значения моду-
лей для уточнения их нормативных значений определяют также так
313
называемым методом обратного пересчета, вычисляя их по формулам
для расчета дорожных одежд по измеренным прогибам от тяжелого
грузового автомобиля (см. § XXVII.8).
В связи с тем что для грунтов нет прямой пропорциональности
между давлением и деформацией, модуль упругости изменяется при
различных величинах погружения штампа. Малым деформациям соот-
ветствуют несколько большие значения модулей.
Для каждого типа дорожной одежды существует своя критическая
величина прогиба. Для жестких одежд она в 3—4 раза меньше, чем
для нежестких. Поэтому, строго говоря, условиям работы каждого
типа одежд соответствует свое индивидуальное значение модуля упру-
гости подстилающего грунта. Наиболее значительно величина модуля
упругости грунта изменяется при очень малых деформациях, харак-
терных для прогиба монолитных цементобетонных одежд. Это обстоя-
тельство учитывают при расчетах бетонных покрытий взлетно-поса-
дочных полос на аэродромах. В интервале больших деформаций, соот-
ветствующих разрушающим прогибам для дорожных одежд, обладаю-
щих малым сопротивлением изгибу (нежесткие одежды), изменения ве-
личины модуля упругости сравнительно невелики. Поэтому при расче-
тах в запас надежности для всех типов дорожных одежд как жестких,
Рис. XV.6. Изменение модуля деформации грунта в течение года (по на-
блюдениям проф. И И Черкасова):
Г —талый грунт; 2 — мерзлый грунт; 3 — переувлажненный грунт во время весеннего
оттаивания
314
Таблица XV. 5
Дорож но -кл и ма- ти чес кие зоны	Гнп местности по условиям увлажнения	Расчетные влажности в до^-ях от границы текучести для грунтов		
		супесей легких непыл^ватых	суглинков иены- леватых, глии	супесей пылев а- тых, суглинков пылеватых
				
11	1	0,70	0,75	] 0.80
	2	0,75	0,80	0,85
	3	0,80	0,85	0,90
III	1	0,65	0,70	0.75
	2	0,70	0,75	I0,801
	3	0,70	0,75	0,80|
				1
IV	1	0,60	0,65	0,70
	2	0,65	0,70	0,75
	3	0,65	0,70	0,75
V	1	0,60	0,60	0,65
	2	0,60	0,65	0,70
	3	0,65	0,70	0,70
п р нмечаии е. Рамкой выделены условия, при которых обычно наблюдается избыточ-
ное увлажнение, связанное с разуплотнением грунта при промерзании.
так и нежестких, принимают одинаковые значения модулей упру-
гости.
Водно-тепловой ре>йим земляного полотна изменяется в течение
года. Соответственно изменяются в течение года и модули упругости и
деформации грунта основания (рис. X V.6). Чем меньше возможность
переувлажнения грунта в основании дорожной одежды, тем выше
их расчетные значения.
Особенно сильно значения модуля упругости снижаются в период
весеннего переувлажнения. К этому периоду относятся расчетные
значения модуля, приводимые в инструкциях по расчету нежестких
одежд. В сухое время года, а также зимой, когда грунт находится
в замерзшем состоянии, модуль грунта много выше табличных
значений, что должно учитываться при оценке возможности пропуска
по дороге тяжелых нагрузок в соответствующие сезоны года.
В результате изучения водно-теплового режима земляного полот-
на автомобильных дорог в разных районах страны были установлены
характерные влажности верхних слоев земляного полотна под дорож-
ной одеждой (табл. XV.5) при возвышении земляного полотна над ис-
точниками увлажнения, соответствующем требованиям табл. VIL3.
В табл. XV.6 приведены расчетные значения параметров проч-
ности грунтов, из которых исходят при расчетах толщины дорожных
одежд; в табл. XV.7, XV.8 — значения модулей упругости и другие
расчетные характеристики для основных материалов конструктивных
слоев дорожных одежд.
315
Таблица XV.6
Грунт	Характеристи- ка грунта	Расчетные характеристики грунта при относительной влажности (в долях от границы текучести)						
		0,6	0,66	о.<	0,76	0,8	0,85	0,0
Песок крупный	Е, кгс/см*				1300			
	ф, град				43			
» средней	Е, кгс/см*				1 200			
крупности	Ф» град				40			
Песок мелкий	Е кгс/см				1000			
	ф, град				38			
» пылеватый	Е, кгс/см’				500			
	Ф» град				36			
Супесь легкая	Е, кгс/см*				600			
крупная	Ф, град				40			
Супесь легкая	Е, кгс/см*	450	420	390	370	350	—	—.
непылеватая	ф, град	35	35	34	34	33	—	—
	с кгс/см2	0,12	о,п	0 10	0,09	0 08	—	—
Супесь пылева	Е, кгс/см'2	600	420	340	280	240	210	200
тая суглинки и	Ф» град	24	21	18	15	13	11	10
глины	в. кгс/сма	0,32	0.26	0,19	0,15	0,10	0,07	0,05
Примечание. Для песчаных грунте» и легкой крупней супеси значения Е н <р практически
не зависят от влажности. Величина сцепления с для этих грунтов составляет в зависимости
от содержания в иих цементирующих веществ 0,05^*0,08 кга/ем*.
Таблица XV. 7
Материалы конструктивного влоя	Модуль упру- гости Е, кгс/см"	Предельнее сопротивле- ние растяже- нию при из» гибе кгс/см2
Плотный асфальтовый бетон для верхнего слоя покрытия	13 000—15 000	18—20
Ннжннй слон (без минерального порошка)	8 000—9 000	10-12
Подобранные щебеночные смеси, обработанные битумом	10 000—12 000	14-15
То же, гравийные смеси Подобранные щебеночные н гравий- ные смеси, укрепленные цементом То же, битумом Малопрочные каменные материалы, укрепленные цементом	7 000—9 000	12—14
	4 000—7 000	4—6
	2 000—3 500	«—
	3 000—4 500	3-4
. Супеси и пески, укрепленные це- ментом	2 000—4 000	1.5—3,5
Суглинки и пылеватые супесн, укрепленные цементом	2 000—2 800	2,0—3,0
Примечание. Большие значения модулей упруюсти соответствуют лучшему каче-
ству (большей прочности) материалов» более благоприятным условиям рабсиы. лучшие-гид-
рологические условия, большее количество введенных вяжущих материалов, лучший грану-
лометрический состав улучшаемого материалу,
316
Таблица XV.8
Материалы конструктив- ного слоя	Модуль упру- гости Е. кгс/сма	Предельное сопротивле- ние растяже- ния при из- гибе R, кгс/см3	Параметры сопротивления сдвигу	
			ф. град	С. кгс/см2
Су песи, обработа иные жидкими битумами	1 800—2 800		25—35	0,2—0,35
Т-о же, суглинки и пы леватые супеси	1 500—1 800			20—25	0,2—0,25
Щебеночные слои, уп- лотненные с заклинкой	3 500—4 500		.					
Щебень рядовой	2 000—3 500	—	—	—
Каменные мостовые и пакеляж	4 000—5 000						
Гравийные материалы	1 500—2 700	—	30—40	0,05—0,5
Дресва, ракушечник	800—1 000-	—	30—40-	0,05—0,1
При м е ч а н ие. Большие значения модулей упругости соответствуют лучшему качеству
(большей прочности) материалов. более благоприятным условиям работы: лучшие гидрологи-
ческие условия, большее количество введенных вяжущих материалов, лучший гранулометри-
ческий состав улучшаемого материала.
Глава XVI
Расчет нежестких дорожных одежд
§ XVI.1. НАГРУЗКИ НА ДОРОЖНУЮ ОДЕЖДУ
Давление колес автомобилей на дорожную одежду служит основ-
ной нагрузкой, из которой исходят при расчете дорожных одежд.
Современные автомобили имеют пневматические шины с внутрен-
ним давлением воздуха от 1,5 до 7 кгс/см2. Различают шины низкого
давления с давлением воздуха 1,75—5,5 кгс/см- и шины высокого
давления — 5—7 кгс/см2.
Нагрузка от колеса передается на поверхность дороги через пло-
щадь, равную
<о=—,	(XVI.1)
кж Ро
где О — статическая нагрузка от колеса на покрытие, кгс; — давление
воздуха в шине, кгс/см2; к№ — коэффициент, учитывающий влияние жесткости
боковых стенок шин, равный 1,0—1,3 в зависимости от типа шины. При расчетах
дорожных одежд исходят из средних значений к№ = 1,1
При движении давление колеса на покрытие повышается в резуль-
тате влияния ряда факторов: нагревания шины и увеличения в ней
внутреннего давления воздуха; увеличения жесткости шины в ре-
зультате растягивающей покрышку центробежной силы; кратковре-
менности контакта с покрытием каждого участка шины, в результате
317
чеге шина не успевает обжаться до величины, соответствующей стати-
ческому приложению фактически действующей нагрузки, т. е. как бы
становится более жесткой.
Кроме того, поверхность дороги всегда имеет неровности в виде
волн разной длины (от 1 до 20 м и более), при движении по которым
возникают колебания автомобиля Давление колес на покрытие то воз-
растает, то уменьшается по сравнению со средней величиной.
Теоретический анализ давления колес движущегося автомобиля
на дорогу проводился рядом советских специалистов (А К. Бируля,
Р. В. Ротенберг, А. А. Силаев, Н. Я. Говорущенко, А. А. Хачатуров
и др.).
Результаты теоретического анализа и опытные данные привели
к выводу, что при скорости до 80 км/ч давление на покрытие возрастает
примерно прямо пропорционально скорости, а далее остается практи-
чески постоянным
Исследование колебаний подвески автомобилей при движении
по дороге, неровности на покрытии которой характеризуются законо-
мерностями математической теории случайных функций, дают воз-
можность определить силовое взаимодействие дороги и автомобилей1.
Из-за проявления вязкости грунтов и материалов некоторых кон-
структивных слоев деформации дорожных одежд протекают замедленно.
Испытания дорожных одежд пробными нагрузками показывают, что
полная величина прогиба одежды, соответствующая приложенной
нагрузке, достигается лишь по прошествии нескольких минут. При
кратковременном воздействии на дорогу катящегося колеса в резуль-
тате замедленности протекания деформации и инерционного сопротив-
ления дорожная одежда прогибается меньше, чем при статическом
приложении равной нагрузки Для грунтового основания это анало-
гично уменьшению приложенного давления или возрастанию его мо-
дуля упругости.
Измерениями было установлено, что при ровной поверхности доро-
ги напряжения в подстилающем грунте от движущейся нагрузки мень-
ше, чем от статической. При неровной поверхности динамический
коэффициент для грунтового основания превышает единицу, но мень-
ше коэффициента, измеренного по непосредственному ударному воз-
действию колеса на поверхность дороги. Динамический коэффици-
ент тем выше, чем более неровно покрытие.
Поскольку служба ремонта и содержания дороги должна поддер-
живать поверхность покрытия в ровном состоянии, при расчете не-
жестких дорожных одежд динамический коэффициент в явной форме
не учитывают; он косвенно отражается в поправочном коэффициенте
на многократность приложения нагрузок от автомобилей;
В СССР за расчетную нагрузку для дорожных одежд всех типов
на загородных участках дорог принимают статическое давление колес
автомобилей, нормированных ГОСТ 9314-59 на весовые параметры и
1 Динамика системы дорога—шина—автомобиль—водитель. М , «Маши-
ностроение», 1976, 536 с. Авт.: А. А. Хачатуров, В. Л. Афанасьев, В. С. Ва-
сильев и др,
318
Таблица XVI 1
	К я	й	S ф °			1 м а о	ф б
Транспортные			’S S и		аг£	« Е Ч	
	£• * 5 е.	«j s	Л G) К р CD	Транспортные		£ Я -‘Х	Е р- О
средства	Л VJ i* О >•£	я ф 2 g Ч 5 р,<	Ф £ ©	средства	6oj зуз :1ОЧ , К;	B<u S 5 Ч 33 Г	Ф g О = s И
	« « «б	О. <D G) Ц.	Ф ГО яки			-Ф Е - О	го И к
	J- ® © ©	Очей	сх чч		^хоо	Очах	
Автомобили:				Расчетный авто-			
группы А	10 000	6	33	мобиль:			
» Б	6 000	5	28	Н-10	9 500	5,5	33
Автобусы:				Н-30	12 000	6,0	36
группы А	11 500	6	35				
» Б	7 000	5	30				
габариты автомобилей и автопоездов. При проектировании одежд
на городских улицах исходят из расчетных подвижных вертикальных
нагрузок для расчета искусственных сооружений на автомобильных
дорогах (СНиП II-K.3-72). Данные о нагрузках даны в табл. XVI. 1.
Нагрузки от автомобилей группы А используют при расчетах сдежд
ра дорогах I и II категорий и на дорогах более низких категорий,
если по ним предусмотрен пропуск транспортных средств этой группы.
На остальных дорогах расчет одежд ведут на автомобили группы Б.
Городские скоростные дороги рассчитаны на нагрузки Н-30, ма-
гистральные улицы общегородского и районного значения на Н-10
и Н-30, улицы в жилых кварталах на Н-10. Одежды улиц с ин-
тенсивным автобусным движением считают на нагрузки группы А.
§ XVI.2. ПРОЧНОСТЬ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Деформация нежестких дорожных одежд является результатом
проявления ряда процессов (рис. XVI.1), протекающих одновремен-
но или следующих друг за другом:
грунтовое основание дорожной одежды сжимается под нагрузкой
в пределах активной зоны, вследствие чего происходит прогиб до-
рожной одежды по некоторой криволинейной поверхности с образо-
ванием так называемой чаши прогиба глубиной Л. Чем большую тол-
щину и жесткость имеет дорожная одежда, тем на большую площадь
распределяется давление внешней нагрузки и, следовательно, тем
меньше напряжения, передающиеся на грунт;
под нагрузкой происходит сжатие материала дорожной одежды,
а в нижней части конструктивных слоев — растяжение. При превы-
шении растягивающими напряжениями предела прочности материала
в покрытии или основании образуются трещины. По периметру участ-
ка контакта нагрузки с покрытием действуют срезывающие напряже-
ния, которые при больших нагрузках вызывают пролом дорожной
одежды, иногда с выкалыванием ее части, находящейся под нагрузкой,
в виде расширяющегося книзу усеченного конуса;
319
Рис. XVI.1. Схема образования чаши
прогиба и разрушения нежестких
дорожных одежд под колесами ав-
томобиля:
1—чаша прогиба; 2 — зона сжатия одеж*
ды; 3 — зона растяжения; 4 — поверхность
среза одежды; 5 — площадь передачи дав-
ления на грунт; 6 — уплотнение грунта в
основании; 7 — направление сжатия грун-
та; 8 — выпирание грунта; 9— трещины в
одежде; Д — '•садка дорожной одежды
Число приложений нагруз/ин
Рис. XVI.2. Закономерности накопле-
ния деформаций дорожных одежд при
многократных нагружениях:
I — остаточные деформации; 2 — полная ве-
личина деформации
в основаниях из несвязных
и малосвязных материалов (гра-
вия, песка, щебня) и в подсти-
лающем грунте при превышении
касательными напряжениями
сцепления могут возникать зоны
пластического течения, развитие
которых приводит к потере проч-
ности.
Относительная роль каждой
из указанных деформаций в раз-
рушениях дорожных одежд еще
не выяснена и может быть раз-
личной в разных конструкциях
одежд.
Чем тоньше одежда и мень-
ше отличается она по жесткости
от подстилающего грунта,' тем
чаще происходят разрушения
от выкалывания.
При многократном приложе-
нии к нежесткой дорожной
одежде различных нагрузок,
передающихся через одинаковые
площадки (штампы), кривая
нарастания прогиба покрытия
по мере загружений в зависи-
мости от величины нагрузок
может соответствовать одной
из кривых, показанных на
рис. XVI.2.
Если нагрузки соответст-
вуют расчетной прочности до-
рожной одежды, а ее слой и
грунт земляного полотна хо-
рошо уплотнены, дорожная
одежда испытывает только упру-
гие прогибы. Первый период
после сдачи дороги в эксплуа-
тацию, пока -происходит окон-
чательное формирование, неко-
торые дорожные одежды могут
испытывать остаточные деформации, связанные с дополнительным
уплотнением, которые в дальнейшем прекращаются и одежда затем
испытывает только упругие деформации (линия /).
При большой величине нагрузки или при временном снижении
прочности грунтов основания в весенний или осенний периоды воз-
никают постепенно накапливающиеся малые пластические деформации
(линия //). Если их суммарная величина за период ослабления одеж-
320
ды превысит некоторое допустимое значение, одежда разрушится
(линия ///)
Таким образом, прочность одежды зависит от предельной допус-
тимой величины прогиба и от количества приложений нагрузки
за период ослабления. При очень больших нагрузках или при зна-
чительном ослаблении прочности грунта осадки, вначале накапли-
вающиеся замедленно, в дальнейшем начинают быстро возрастать и
происходит полное разрушение одежды.
В зависимости от требований, предъявляемых к дороге, расчет
толщины дорожной одежды можно вести из условия достижения той
или иной заданной величины деформации.
Считается, что дорожные одежды с покрытиями капитальных ти-
пов должны работать в стадии упругих деформаций с обеспечением'
достаточного запаса прочности и в наиболее неблагоприятные периоды
года, когда грунт имеет наименьшую прочность. На дорогах с покры-
тиями усовершенствованных облегченных типов дорожные одежды
также рассчитывают на работу без допущения возможности накопления
пластических деформаций, но с меньшими запасами прочности, чем
при покрытиях капитальных типов.
Одежды с покрытиями переходных типов, восстановление ровности
которых легко осуществимо, рассчитывают, допуская некоторое накоп-
ление деформаций под действием движения. Это дает возможность сни-
жения толщины дорожной одежды.
Принятый в СССР метод расчета нежестких дорожных одежд явля-
ется итогом многолетней работы большого коллектива ученых во гла-
ве с проф Н. Н. Ивановым.
Значительный вклад в создание этого метода внесли проф.
А. М. Кривисский и М. Б. Корсунский
В связи со сложностью процессов, протекающих в деформируемой
дорожной одежде, при расчете за основной показатель ее прочности
принимается комплексная характеристика — допускаемый упругий
прогиб. Конструкцию дорожной одежды, удовлетворяющую этому
основному требованию, проверяют также по следующим критериям’ ус-
тойчивости несвязных слоев против возникновения сдвигов; допу-
стимой величине растягивающих напряжений в слоях связных мате-
риалов; допустимой величине зимнего вспучивания; обеспечению от-
вода воды из пористых слоев.
§ XV1.3. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ПО ПРЕДЕЛЬНОМУ ДОПУСТИМОМУ УПРУГОМУ ПРОГИБУ
С точки зрения строительной механики дорожные одежды пред-
ставляют собой многослойные системы, состоящие из слоев разной
жесткости, лежащих на упругоизотропном полупространстве —
грунтовом массиве.
Передача давления, осадка и сжатие отдельных слоев многослой-
ных систем зависят от толщины отдельных слоев, соотношения их мо-
дулей упругости и коэффициентов Пуассона, возможности смещения
11 Зак. 725	321
слоя по слою в процессе деформации. Для неоднородных нелинейно
деформируемых материалов, к которым относятся конструктивные
слои дорожных одежд (асфальтобетон, уплотненный щебень и т.п.), еще
не найдено теоретических решений, позволяющих рассчитать напря-
жения, передающиеся на грунтовое основание. Поэтому с некоторой
долей условности при расчетах дорожных одежд исходят из закономер-
ностей распределения напряжений в многослойных системах, разра-
ботанных в теории упругости. Применимость этих схем к дорожным
одеждам обосновывается тем, что в условиях работы одежд при малых
прогибах они деформируются как линейно деформируемые материалы.
В связи со сложностью задачи о напряженном состоянии много-
слойных систем разработаны решения лишь для некоторых частных
случаев. Трудность задачи возрастает с увеличением числа рассматри-
ваемых слоев и поэтому большинство опубликованных решений отно-
сится к двухслойным системам, у которых верхний слой имеет больший
модуль упругости, чем нижний. В основу решений, используемых в
СССР, положены разработанные проф. Б. И. Коганом таблицы для на-
пряжений и вертикальных перемещений двух- и трехслойных систем
под действием вертикальной нагрузки, равномерно распределенной по
круглой площадке (рис. XVI.3). Таблицы дают величины смещений
поверхности полупространства и напряжений в слоях для-разных соот-
ношений модулей упругости EJE^, толщин слоев й диаметра площадки,
через которую передается нагрузка, h/D при разных коэффициентах
Пуассона.
Конструкции применяемых дорожных одежд весьма разнообраз-
ны. Для обеспечения их равнопрочности и возможности сопоставления
разных вариантов по прочности их оценивают эквивалентным модулем
упругости (общим модулем упругости) — модулем такого однородного
полупространства, который при приложении расчетной нагрузки
имеет такую же деформацию, как многослойная дорожная одежда
(рис. XVI.4).
Для двухслойной системы эквивалентный модуль упругости по
приближенной формуле Е. Барбера выражается зависимостью
Г	1,051?!
^ЭКВ	£	’
£* +1 _____+1	(X VI.2)
-.Л 4А /	\2/з
V 'Мт?)
где Ej — модул* упругости верхнего слоя; Е2 — модуль упругости нижнего
елся;,/! — толщина верхнего слоя; D — диаметр круглой площадки, через ко-
торую передается давление.
Модуль упругости эквивалентного однородного полупространства,
при котором деформации от расчетной нагрузка не превышают задан-
ной величины, может быть определен по формуле Буссмнеска для- про-
садки поверхности упруго-изотропного полупространства от нагруз-
322
ки, равномерно распределенной
по кругу:
£экв=	. (XV1.3)
Рис. XVI.3. Схема двухслойной систе-
мы для расчета дорожных одежд

где р — давление колеса автомоби-
ля; D — диаметр круга, равновелико-
го следу колеса; ц — коэффициент Пу-
ассона; I — допустимая восстанавли-
вающаяся деформация, принимаемая
при расчетах с учетом намечаемой кон-
струкции дорожной одежды и интен-
сивности движения
При назначении величины эк-
вивалентного модуля упругости
для расчета толщины нежестких
дорожных одежд необходимо учи-
тывать, что под воздействием мно-
гократно прилагаемых нагрузок и
температурных колебаний в дорож-
ных одеждах возникают явления
усталости. Зерна минеральных ма-
териалов истираются и дробятся,
трение и сцепление между ними
уменьшаются, а органические вя-
жущие материалы, которыми они
связаны, становятся хрупкими. Наблюдения на дорогах и лаборатор-
ные испытания моделей показали, что одежды, имевшие значитель-
ную прочность при расчете на однократное приложение нагрузки,
разрушались после многократных воздействий нагрузок, меньших
расчетной. Чем больше число приложений нагрузки, тем интенсивнее
снижается прочность дорожной одежды, подчиняясь эмпирической
зависимости вида:
р ______£экв.стат	£акй. стат
ЭКВЛ/ Кив	n+ftlg/V •
Рис. XVI.4. Схема к определению по-
нятия об эквивалентном модуле упру-
гости многослойной системы.
а — многослойная система после деформа-
ции; пунктиром показано первоначальное
положение слоев; б — эквивалентное одно-
родное пространство
где‘£экв/у —эквивалентный модуль упругости дорожной одежды при воз-
действии N авт/сут по одной полосе; £ЭКв. стат— эквивалентный модуль только
что построенной дороги рассчитанный из условия статического действия на-
грузки; Кив — коэффициент, учитывающий интенсивность движения; а и Ь —
параметры, характеризующие естественное старение одежды и интенсивность на-
копления в ней деформации
Значение параметров а и Ь, а также требуемая величина эквивалент-
ного модуля упругости были определены на основании данных много-
численных экспериментов в СССР по испытанию дорожных одежд
пробными нагрузками и анализа причин их разрушений в условиях
эксплуатации, а также на основании зарубежных данных, в том числе
обширных опытов американской ассоциации сотрудников дорожных
организаций штатов (AASHO). Для назначения расчетных значений
модулей проф. Н. Н. Ивановым была предложена номограмма
(рис. XVI.5). Интенсивность движения, приведенного к расчетным
11*	323
нагрузкам от автомобилей групп А и Б, еледут принимать на одну поло-
су движения на последний год срока службы покрытия
Поскольку по дорогам происходит движение разных автомобилей,
при расчетах их приводят к эквивалентному по воздействию на дорож-
ную одежду количеству расчетных автомобилей
Пусть необходимо найти коэффициент для перехода от автомобилей
сдавлением pL и диаметром отпечатка Dt к автомобилям с соответствую-
щими показателями р2 и D2.
Согласно уравнению XVI.4 при движении этих автомобилей требу-
ются эквивалентные модули упругости дорожной одежды:
Р _____ ZZ р ____. Pi Pl U Цг)
стр 1	''ин. 1Ь	§
р ______ 17 р ____ РуВу U--М-*)
СТр- 2 ИН- 2	;	»
где Е — модуль упругости, необходимый по категории дороги.
Суммарное количество автомобилей за весь срок службы; приведенное
*	к нагрузке на ось 10 ТС
Интенсивность движения, приведенная к нагрузкам групп Н,б,Н-30 иН-10
Рис. XVI.5. Номограмма для определения требуемого эквивалентного модуля
упругости при расчетах по упругим деформациям:
1 — усовершенствованные капитальные покрытия; 2 — усовершенствованные облегченные do-
крытия; 3 — покрытия переходного типа
324
Отсюда
Хин 1 __ Pa Og
Хин 2 Pi
С другой стороны, рассматривая кривую I для покрытий капиталь-
ного типа на рис. XVI.2, можно приближенно выразить ее уравнением
£тр - 1150 + 575 (1g W — 1).
Поэтому
Pi Pi  Хии 1   1150-1-575 (lgЛ\—1) g (XVI 51
Pg О2	Хина	1150-J-575 (lgIVs—1)
Использование этой зависимости дает значения коэффициентов при-
ведения автомобилей с различными осевыми нагрузками к расчетным
(табл. XVI.2).
Таблица XVI.2
Тип нагрузки	Коэффициенты приведения прн нагрузке на ось приводимого автомобиля тс							
	4	6	7	1 8	9	1 '°	11,5	12
Группа А: автомобили	0,02	0,10	0,35	0,43	0,68	1,0		
автобусы	0,01	0,05	0,18	0,21	0,34	0,5	1.0	—
Группа Б: автомобили	0,20	1,00					—							
автобусы	0,06	0,50	1,00	-—	—	—>	—	—.
Н-30	0,01	0,05	0,18	0,22	0,35	0.5	0.8	1,0
Н-10	0.03	0,15	0,55	0,65	1,00	—.	—	—
Величины требуемых эквивалентных модулей упругости, найденные
по номограмме, не должны быть меньше величин приведенных в
табл. XVI.3.
Таблица XVI.3
Категория дороги	Количество расчетных ав- томобилей в сутки на одну полосу		Минимальный модуль упругости, кгс/см8. для покрытий		
	группы А	группы Ь	капитальных	усовершенст- вованных об- легченных	переходных
1	500			2100	___		
11	150		1850	1500	-—
III	70	700	1650	1350	—
IV	.—	250	1500	1150	850
V	—	100	—	900	650
Теоретическую величину модуля упругости-намечаемой конструк-
ции дорожной одежды определяют по номограмме, составленной на
основе разработанного проф. Б. И. Коганом решения о напряжениях
и деформациях в двухслойной системе (рис. XVI.6). Она связывает
значение модулей упругости верхнего и нижнего слоев £j и £2, отно-
сительную толщину верхнего слоя и величину общего модуля упру-
325
гости на поверхности двухслойной системы Еобш. Зная четыре из этих
величин, можно найти любую пятую.
Рассмотрим последовательность расчета на примере трехслойной
дорожной одежды (рис XVI.7). Толщина ее верхнего слоя из наиболее
дорогого материала принята по конструктивным соображениям мини-
мальной. Толщина нижнего сло'я, назначаемая из условия обеспечения
отвода воды и предотвращения пучения, равна пм. Задача расчета сво-
дится к определению необходимой толщины слоя основания /in.
1.	Исходя из известных модулей упругости грунта Егр и материа-
ла третьего слоя £м и толщины третьего слоя /гм находим эквивалент-
ный модуль системы «нижний слой — подстилающий грунт» Евкви.гр.
Для этого на оси ординат номограммы (рис. XVI.6) откладываем от-
ЕЕ	h
ношение — =	, а на оси абсцисс отношение . (D — диаметр кру-
га эквивалентного площади контакта шины расчетного автомобиля с
покрытием.)
Рис. XVI.6. Номограмма для определения общего модуля упругости Еэкв двух-
слойной системы
Цифры на кривых означают отношение Е7!Еэкв — модуля упругости нижнего слоя Е2 к экви-
валентному модулю двухслойной системы £экв
326
~у E3llB
О-ГЛ-Г.О?
Рис. XVI.7. Последовательность расчета толщины нежесткой дорожной одежды:
а — схема одежды и расчетные величины; б — последовательность расчетов; 1—3 — этапы
расчета
Восстанавливая перпендикуляры из найденных на осях координат
точек, определяем по точке их пересечения на системе линий на поле
£
номограммы отношение т=——, из которого находим искомый экви-
ЭКВМ_ Гр
валентный модуль.
2.	Аналогично находим, используя значения Емв, Еп и /гп, требуе-
мую величину эквивалентного модуля упругости конструктивных
слоев дорожной одежды, расположенных под покрытием ЕЭКРо мгр.
3.	Зная величины эквивалентных модулей £экво.м.гр и £эквм.гр
и величину модуля второго слоя дорожной одежды Ео, находим по но-
мограмм'е, пользуясь шкалой и системой линий , искомое отно-
шение^, из которого определяем необходимую толщину слоя hOCH,
При конструировании дорожных одежд часто приходится встречать-
ся с необходимостью замены слоя одного материала эквивалентным
слоем другого материала с сохранением общей прочности одежды неиз-
менной.
Понятие об эквивалентном слое проще всего может быть получено
из следующей расчетной схемы. Пусть на линейно деформируемом
полупространстве лежат две бесконечные плиты из разных материа-
лов с модулями упругости Et и Е2. Очевидно, что если прочность плит
одинакова, их прогибы при равных нагрузках равны. Для этого долж-
ны быть одинаковы их цилиндрические жесткости
Et hf
12 (1 -щ2) =const«
где Е — модуль упругости; h — толщина плиты; ц — коэффициент Пуассона.
Приравняв выражения жесткостей для двух плит и допустив, что
Pi = р2, получим эквивалентную толщину слоя с модулем /г1:
1XVIK'
327
Для приведения результатов расчетов в соответствие с данными
экспериментов М. Б. Корсунский предлагает принимать для нежестких
одежд, работающих в условиях упругих деформаций:
з Г р
^=1, lh.2y	(XV1.7)
Для одежд, в которых при проездах автомобилей происходит накоп-
ление пластических деформаций, по проф. Н. Н. Иванову:
=Ла|/	(XVI 8)
§ XVI.4. ПРОВЕРКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ НЕСВЯЗНЫХ СЛОЕВ
ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ ПРОТИВ СДВИГА
При действии расчетной нагрузки в слоях дорожной одежды, не об-
ладающих большой связностью, не должно возникать явлений сдвига,
приводящих к деформациям дорожных одежд. Условия устойчивости
против возникновения сдвигов в некоторой точке конструктивного слоя
из несвязных материалов выражаются зависимостью Кулона:
ЛпахС olg<p + c, или tmax -otg<p<c, (XV1.9)
где ттах — максимальное касательное напряжение; о — нормальная сос-
тавляющая напряжений к площадке, по которой действуют максимальные ка-
сательные напряжения; <р — угол внутреннего треиия материала; с — сцепление.
Левую часть преобразованного выражения тП1ах — о tg <р = Так1
д-р техн, наук А. М. Кривисскнй — автор метода расчета дорожных
одежд на устойчивость против сдвигов в основаниях — предложил .на-
зывать активным напряжением сдвига.
Наибольшую величину активное напряжение сдвига имеет обычно
под центром нагруженной площадки, на контакте между слоями или
несколько ниже.
Согласно критерию прочности Мора, условие предельного равнове-
сия в наиболее напряженной точке подстилающего одежду грунта под
центром отпечатка колеса выражается зависимостью:
------1(01—Оз) -(О! 4-o3)sin<p]=c=7’aKT, (XVI.10)
2 со> ф
где cij и о3 —• максимальное и минимальное главные напряжения в данной
точке; (р —- угол внутреннего трения; с — сцепление.
На величину активного напряжения сдвига оказывает также влия-
ние собственный вес слоев дорожной одежды, расположенных выше
рассматриваемого.
Для учета этого фактора вводится поправка тав, определяемая по
вспомогательной номограмме (рис. XVI .8). В зависимости от величины
угла внутреннего трения и толщины одежды эга поправка может быть
как положительной, так и отрицательной,
328
Таким образом, за критерий устойчивости одежды против сдвига
принимается окончательно условие
^"ант. max (Гакт —
(XV1.11)
где К3 — коэффициент запаса.
Величина коэффициента запаса К3 в формуле (XVI.11) является про-
изведением ряда частных коэффициентов:
тпЛпр
где т — учитывает условия взаимодействия слоев на контакте, т = 0,65
при связных скелетных грунтах, когда слои работают совместно, и т = 1,15
при слабосвязных грунтах, когда происходит свободное смещение слоев в пло-
скости контакта; п = 1,15 — учитывает динамический эффект воздействия ав-
томобилей; Kt = 0,6 — учитывает снижение сопротивления сдвигу при кратко-
временных повторных нагрузках в результате влияния тиксотропных процессов
в подстилающем грунте и др., Ks — учитывает влияние количества проездов
автомобилей N по одной полосе движения:
N, авт/сут................................ 100	500	900	3000	5000
К,.................................  .	0,95 0,80 0,75	0,65	0,62
Хпр — коэффициент, учитывающий эксплуатационные требования к состоя-
нию одежды. Для капитальных покрытий он равен 1, для усовершенствованных
облегченных 0,95—0,85, для покрытий с применением жидких органических
вяжущих Кпр — 0.85—0.75
Для облегчения расчетов разработаны вспомогательные номограм-
мы, составленные для случаев: возможности взаимных смещений слоев
при изгибе одежды (слабо связные песчаные и скелетные грунты); не-
возможности смещения слоев (связные грунты).
На рис. XVI.9 приведена в качестве примера номограмма для пер-
вого случая (р— 1, коэффициенты Пуассона верхнего и подстилающе-
го слоев р = 0,25 и р = 0,35 — средние для наиболее распространен-
ных дорожно-строительных материалов и грунтов).
Проверку на устойчивость кон-
структивного слоя на -сопротивле-
ние сдвигу ведут следующим об-
разом:
1.	Определяют средний расчет-
ный модуль слоев, расположен-
ных выше проверяемого по при-
ближенной формуле:
£	Е1Й1 + £2Л2+ -- (XVI. 12)
ср hl+hs+...	'
где £*1» Е2> ез, •••—расчетные мо-
дули упругости конструктивных слоев,
толщина которых соответственно равна
£1» ^2» ^3»”“
Рис. XVI.8. График для определения
активных напряжений сдвига от соб-
ственного веса дорожной одежды
329
Рис. XVI.9. Номо1рамма для расчета двухслойных одежд при свободном сме-
щении слоев в плоскости контакта
Расчеты показали, что напряженное состояние, вычисленное исхо-
дя из этой предпосылки, обычно близко к рассчитанному по точным
способам.
2.	Вычисляют величину допустимого сопротивления сдвигу:
Т = К3с.
3.	Находят по номограммам (рис. XVI .9) величины максимально-
го удельного активного напряжения сдвига TZKl шах в проверяемом
слое исходя из известных отношений:
л
~Б'
£,.р
—— И Ф.
Сопоставляя активное сопротивление сдвигу с вычисленным по фор-
муле (XVI. 11) допускаемым, судят о том, правильно ли назначена кон-
струкция одежды. Если расчет указывает на возможность появления
пластических сдвигов, необходимо изменить толщину или жесткость
вышележащих .слоев или использовать в проверяемом слое материал с
большим сопротивлением сдвигу.
Характеристики прочности конструктивных слоев, необходимые
для расчета, определяют в лаборатории, а на больших объектах — ис-
пытанием опытных] участков. Для предварительного проектирования
можно исходить из значений, приведенных в табл. XV.7 и XV.8.
330
§ XVI.5. ПРОВЕРКА НА РАСТЯГИВАЮЩИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
В СВЯЗНЫХ СЛОЯХ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
При прогибе дорожной одежды в ее отдельных слоях могут возни-
кать растягивающие напряжения, превышающие сопротивление растя-
жению. Для их определения можно воспользоваться предложенной
докт. техн наук М. Б Корсунским формулой для определения напря-
жений в связном слое, лежащем на упругом полупространстве:
4K,ph Е, /.	2___. ha \	. , D
о =—— -—— 1 — — arc tg —s- arc tg2 —, (XV1.13)
nD £экв k	D )	& hs '	1
где p — давление от расчетного автомобиля, кгс/см2, в которое вводят ко-
эффициент динамичности 1,15, Ki — коэффициент запаса на динамичность воз-
действия нагрузки и неоднородность условий работы дорожных одежд, равный
э/ Е,
1,3; h — толщина покрытия; ha = l,l/il/ н— —эквивалентная толщина по-
г оэкн
крытия (см. § XVII 3); Et~модуль упругости покрытия, £акн—эквивалентный
модуль упругости конструктивных слоев, подстилающих покрытие; D — диа-
метр круга, равновеликого площади контакта колеса автомобиля с покрытием.
Для” расчетов по формуле (XVI, 13) предложена номограмма
(рис. XVI. 10), которая связывает относительную толщину покрытия
, отношение модуля упругости материала покрытия к эквивалент-
Е,
ному модулю дорожной одежды на ее поверхности с величиной
максимального растягивающего
напряжения при изгибе в мате-
риале покрытия ог от распреде-
ленной по круглой площадке на-
грузки, равной 1 кгс/см2.
В запас прочности номограмма
исходит из наиболее опасного слу-
чая, когда отсутствует сцепление
покрытия с основанием.
Проверку проводят следую-
щим образом:
1. Находят средний модуль
упругости конструктивных слоев
одежды, подстилающих покрытие,
по уравнению (XVI. 12).
Для известных величин и
ССР
находят с помощью номограммы
Е,
XVI.6 значение .
^экв
По известному Еср вычисляют
А;(КВ’
2. Используя номограмму (см,
XVI. 10), находят для известных
Рис. XVI. 10. Номограмма для опреде-
ления растягивающих напряжений аг
на ннжией поверхности слоев, рабо-
тающих на изгиб при давлении коле-
са на покрытие р=1 кгс/см2
331
fA- и р максимальное растягивающее напряжение ог. Это значение
^экв
сопоставляют с допускаемым растягивающим напряжением.
Если напряжения превышают допустимые, следует увеличить тол-
щину покрытия или повысить жесткость основания.
При проверке растягивающих напряжений в промежуточном слое
предварительно по номограмме вычисляют средний модуль упругости
для вышележащих слоев, а расположенные ниже слои приводят к эк-
вивалентному полупространству.
Следует иметь в виду, что изменение в результате одной из про-
верок толщины какого-либо из слоев, неизбежно вызывает необходи-
мость контрольного перерасчета одежды в целом.
§ XVI.6. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ИЗ УСЛОВИЯ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ деформации
ПРИ ПРОМЕРЗАНИИ
В северных и центральных районах Советского Союза, для которых
характерно избыточное увлажнение и глубокое зимнее промерзание,
должна быть обеспечена устойчивость дорожных одежд всех типов про-
тив нарушения ровности при неравномерном вспучивании грунтов зем-
ляного полотна
Процессы зимней миграции влаги, рассмотренные в § VII.4, при-
водят к накоплению и замерзанию воды в порах грунта, вызывая
неравномерные поднятия покрытия и нарушение его ровности, а в бе-
тонных покрытиях появление трещин и ступеней. .
При весеннем оттаивании грунта может происходить разрушение
ослабленного покрытия при проездах тяжелых автомобилей.
Рис. XVI.11. Схема к определению
предельно допустимой величины коэф-
фициента пучения
Расчеты дорожных одежд против
деформаций вспучивания основаны
на теории зимнего влагонакопле-
ния в земляном полотне. Опреде-
ленная расчетом величина вспучи-
вания должна быть меньше вели-
чины вспучивания, допускаемой
покрытием.
Величину допускаемого нерав-
номерного вспучивания нежестких
дорожных одежд по предложению
проф. А. Я. Тулаева определяют
исходя из простейшего допущения,
что вспучившийся участок образу-
ет цилиндрическую поверхность.
При допустимом удлинении мате-
риала покрытия вдоп минимальный
радиус кривизны вспучивания до-
рожной одежды может быть опре-
делен из схемы на рис. XV1.11.
332
Из подобия треугольников С ДЕ и АВО
Ы- ~	L/2	,
W/2 = R-fw *
откуда, -учитывая, что — епоп, a fnj4 мало по сравнению о R
=	(XVI.14)
^ЬДОП
где Н — общая толщина каменных слоев дорожной одежды, см,
Неравномерное вспучивание вахватывает только часть общей ши-
L
рины проезжей части —.
По данным наблюдений на пучинных станциях иг = 2 при отно-
сительно благоприятных гидрогеологических условиях и т = 1,5 на
участках дорог, проходящих по косогорам, при высоком уровне грун-
товых вод.
Из геометрических соображений
Подставляя в это выражение вначение R из уравнения (XVI 14),
получаем предельную допустимую величину неравномерного вспучи-
вания покрытия:
<XVII5>
Для асфальтобетона едоп = 0,0010.
Величину расчетной высоты пучения определяют для каждого
участка дороги, отличающегося по гидрогеологическим условиям от
смежных. При первом типе увлажнения величину пучения проверяют
только при пылеватых грунтах
Если пучение превышает допустимое, в дорожную одежду должен
5ыть введен дополнительный слой из не подверженных пучению (моро-
юустойчивых) материалов — песка, гравия, щебня. Этот слой как бы
вменяет часть промерзающего грунта, дающую избыточную величи-
iy пучения. При этом следует иметь в виду, что материалы дорож-
юй одежды по сравнению с грунтом обладают большей теплопровод-
юстью. С учетом этого обстоятельства необходимая суммарная тол-
цина дорожной одежды и морозозащитного слоя (в см) составляет;
Ямор =(гпром—	(XVI. 16)
\	‘'пуч /
где Кцуч — коэффициент пучения, %; Xj и — коэффициенты теплопро-
.одности материалов дорожной одежды и земляного полотна, ккал/м • ч х
хград. Они составляют: 1,0 для цементобетона, 1,1—1,2 для асфальтобетона,
1,7—1,2 для гравия и щебня, 1,7—2,1 для песка, 1,8—2,7 для суглинка и 2,0—
,’о для глины. Меньшие значения относятся к положительным, большие —
: отрицательным температурам. Грунты находятся во влажном состоянии.
333
Таблица XVI 4
Грунта	Коэффициент пуче- ния при а= ’00	Критическая глубина промерзания ftRp, см
Глины, суглинки, супеси	2	80
Суглинки тяжелые пылеватые	3.5	120
Пылеватые легкие суглинки и супеси	3	120-130
Супеси тяжелые пылеватые	5	120—140
Супеси легкие пески пылеватые	1	120—160
гпром ~ максимальная глубина промерзания в районе проложения дороги,
которая может быть определена по формуле Н. А. Пузанова (см. § VII 41:
гпром-^-исТ’.	(XV1.17)
T — прополжительность промерзания сут
В первом приближении можно принимать максимальную глубину
промерзания по приведенным в Строительных нормах и правилах
нормативным картам глубин промерзания для закладки фундаментов
сооружений, увеличивая ее на 0,5 м для учета большей глубины про-
мерзания дороги, очищаемой от снега, по сравнению с прилегающей
местностью.
Грунт вспучивается по толщине промерзшего слоя неравномерно.
Начиная с глубины, на кото,рой давление от собственного веса грунта
препятствует образованию ледяных кристаллов (критическая глуби
на), пучение не происходит. Поэтому, если найденная по уравнению
(XVI. 17) или принятая по каргам глубина промерзания превышает
критическую глубину, в уравнение (XVI.17) подставляется hKO
(табл XVI 4).
Допустимое неравномерное вспучивание не должно превышать
0,2—0,6 расчетною и составляет для II—111 дорожно климатических
вон СССР;
Покрытия	/врп	см
Цементобетонные s «	.	>	. ч	2
Асфальтобетонные	.	 4
Усовершенствованные облегченные.............................6
Переходные .	.......................................10
В местах с глубоким залеганием уровня грунтовых вод (1-й и 2-й
типы местности по характеру увлажнения) величина коэффициента
пучения Дпуч в процентах от глубины промерзания составляет:
Хпуч==_»к,	(xvi.l8)
где Кп — коэффициент пучения при а = 100; значение которого приведено
в табл XVI 4, а—климатический коэффициент, отражающий скорость прони-
кания в грунт температуры — ГС (см. § VII 4); ₽ — коэффициент, учитываю-
щий гидрогеологические условия местности (для сырых участков с необеспечен-
ным водоотводом р = 1,5, для сухих участков р = 1); у — коэффициент, учи-
тывающий тип земляного полотна (для насыпей с рабочей отметкой > 1 му' =
= 1, для малых насыпей и выемок у = 1,5),
334
Формула (XVI. 18) выведена проф. Н. А. Пузаковым по данным
наблюдений
При высоком стоянии уровня грунтовых вод на глубине h от по-
верхности (3-й тип местности по условиям увлажнения) пучение, вы-
зываемое накапливающейся в земляном полотне влагой Q, может
быть определено по предложенной Н. А. Пузаковым зависимости
/луч
] < п I	^о) / „	Нг. в
= 1,1У =-------------- 2,3//.. в 1g--------- —------------
“-‘° с к	/7г.в-Г2“-1°с'кр
—]/2a„toC/KIi),	(XVI 19)
где hK — коэффициент капиллярной влагопроводиости, см/сут; IVK — на-
чальная капиллярная влагоемкость в долях объема, занимаемого водой в грун-
те; IF0 — молекулярная влагоемкость. Значения кк, WK и 1Р0 были приведены
в табл. VII.3; Нг.в — глубина уровня грунтовой воды от поверхности грунта;
ZKp — продолжительность промерзания до достижения критической глубины,
ниже которой давление грунта препятствует возникновению линз льда
Если учесть, что глубина промерзания гпром = 2а ( с/кр и
обозначить через / произведение 2/гк (Ч7К — 1Е0), зависящее только
от свойств грунта, то уравнению (XV 1.19) можно придать вид:
=4J7:(2’3//	-------гпроМ)ф- (XVI.20)
— * \	лг.в лпром	/
Коэффициент <р = 0,7 введен на основе опыта для учета неравно-
мерности образования прослоек льда на разных глубинах зоны про-
мерзания. Для супесей / ориентировочно равно 50, для глины 300.
Необходимая суммарная толщина каменной части покрытия и
морозозащитного слоя, согласно уравнению (XVI.16), учитывая, что
^UyiooP°~ = опРеделптся из выражения:
и ____100 (/пуч—/доп) М	ZVVI он
'7МОР	к	• г, •	(AV1.Z1)
Ацуч	Л2
§ XVI.7. РАСЧЕТ ТОЛЩИНЫ ДРЕНИРУЮЩИХ СЛОЕВ
ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ
На участках с неблагоприятными гидрогеологическими условиями
в результате миграции влаги в морозозащитном слое дорожной одеж-
ды и в подстилающем грунте за зиму скапливается значительное ко-
личество воды, которое может быть определено по уравнению (VI 1.14).
Весной темная проезжая часть оттаивает быстрее, чем обочины,
покрытые снегом, и поверхность мерзлого грунта имеет вогнутое очер-
тание, образуя так называемый донник (рис. XVI. 12). Выделяющая-
ся при оттаивании ледяных линз вода разжижает подстилающий грунт
и при проезде автомобилей в нем возникают гидродинамические на-
поры. Сопротивление грунта сдвигу снижается, что может явиться
причиной разрушения дорожных одежд. Поэтому для отвода выделяю-
щейся воды в конструкции дорожной одежды должны быть предусмо-
335
Рис. XVI. 12. Неравномерное оттаива-
ние земляного полотна:
1 — оттаявший грунт; 2 — переувлажнен-
ный оттаявший грунт; 3—мерзлый грунт
Количество воды, поступающей
в
трены дрен ирующие слои
из хорошо фильтрующих
материалов — песка, щеб-
ня, отгрохоченного гравия,
rf, имеющих коэффициент
фильтрации не менее
1 м/сут.
Методика расчета тол-
щины дренирующих слоев
предложена проф. А. Я. Ту-
лаевым.
основание дорожной одежды в
период оттаивания, складывается из воды, выделяющейся при отта-
ивании грунта под проезжей частью qx и под обочинами q.b а также
просачивающейся через покрытие и обочины во время весенних дождей.
Вода, накопившаяся в грунте за зиму, в процессе зимней мигра-
ции влаги, по мере оттаивания ледяных линз выжимается вверх в пес-
чаное основание. Величина оттаивания грунта земляного полотна
под проезжей частью во II и III дорожно-климатических зонах может
достигать 5 см в день. Вода, выделяющаяся при оттаивании обочин,
а также проникающая в них при дождях и таянии снега, также про-
сачивается в песчаное основание, так как донник имеет уклон к сере-
дине дороги. В день обочины могут оттаивать на 3 см.
Количество воды, поступающей из оттаявшего грунта земляного
полотна, составляет разницу между накопившейся за зиму водой
и водой, удерживаемой грунтом, в количестве примерно равном 0,75
от влажности границы текучести. Обычно при расчетах пользуются
установленными из наблюдений значениями суммарной величины
среднесуточного притока воды в основание q (в л/м2) с проезжей ча-
сти (табл. XV 1.5)
Таблица XV 1.5
Д орож и о- кл н ма - тическам зона	Тип увлажнения местности	Приток воды, л/м2, в дренирующий слой дорожной одежды при грунтах земляного полотна		
		мелкие пески, пылеватые пески, легкие и тяже- лые супеси	суглинки тяже- лые. пылеватые глины	пылеватые супе- си н суглинки, легкие пылеватые суглинки
	1	2,0 (15)	2,0 (20)	3,0 (35)
II	2	3,0 (25)	3,0 (50)	4,0 (80)
	3	3,5 (60)	4,0 (90)	5,0 (130)
	1	2,0 (20)	1,5 (15)	2,0 (20)
III	2	3,0 (50)	2,0 (30)	2,5 (40)
	3	4,0 (90)	2,5 (50)	3,5 (60)
	I	0	0	0
(V	2	0,5 (7)	0,5 (15)	1,5 (20)
	3	2,0 (25)	2,0 (30)	2,0 (40)
Примечание. В скобках указано общее количество воды, выделяемой за весь период
весеннего оттаивания.
336
Толщину песчаного основания назначают конструктивно или из
соображений морозоустойчивости (рис. XVI.13). Для расчета про-
пускной способности песчаного основания при отводе поступающей
в него из подстилающего грунта воды можно использовать уравнение
Дарси, которое для плоской задачи при наклонном водоупоре и рав-
номерном движении воды 0 переменным расходом, нарастающим по
длине х, имеет вид;
<2=К/ф—(XVI.22)
где Q — пропускная способность дренирующего слоя, м3/сут; К — коэф-
фициент фильтрации песка, гУсут; i — уклон1 водоупора, доли единицы;
h—переменная глубина слог воды в песке
Общий приток воды на полову шириной 1 м
Q — qx,
где Q — удельный приток воды, поступающей в расчетный период года в
дренирующий слой из расчета на I м2 м^/сут
Приравнивая выражения для Q, получаем дифференциальное
уравнение
~ xdx = ihdx—hdh.	(XVI.23)
Интегрирование его в предела; для х от 0 до L и для h от до ha
приводит к выражению, которое дает возможность определить необ-
ходимый коэффициент фильтрации песка или, наоборот, проверить,
исходя из коэффициента фильграции песка, имеющегося в районе
строительства, достаточность намеченной толщины песчаного основа-
ния:
Глубину фильтрационного потока й2 у дрены обычно принимают
равной 0,05 м.
При расчетах песчаных основа-
ний в среднесуточный приток воды
q вводят коэффициенты, учитываю-
щие неравномерность оттаивания
и выпадения дождей Кн и сниже-
ние фильтрационной способности
песка в результате загрязнения в
период эксплуатации дороги Ке.
Величина Кн в зависимости от
грунта, климатической зоны и ти-
па увлажнения составляет 1,3 —
1,7. Коэффициент Кг для непыле-
ватых грунтов равен 1, для пыле-
ватых Кг — 1,1—1,3.
В начале периода оттаивания
обочины остаются в замерзшем-со-
m
12 Зах. 725
(XVI.21)
Рис. XVI.13. Схемы к расчетам дрени-
рующих слоев дорожной одежды.
а — по методу осушения; б — по методу
накопления
33/
стоянии, а под покрытием уже накапливается вода, поступающая из
оттаявшего подстилающего грунта. Пропуск воды дренирующим слоем
начинается спустя некоторый период запаздывания /8ап продолжи-
тельностью в несколько суток. Во II дорожно-климатической зоне он
продолжается 4—6 сут, в III—3—4 сут (большие значения относят-
ся к мелким пескам). Полное заполнение пор может быть допущено
только в нижней части песчаного слоя. В верхней части слоя песок
должен находиться только в состоянии капиллярного водонасыщения,
так как иначе при динамических воздействиях проезжающих автомо-
билей возможны тиксотропные явления, опасные для прочности до-
рожной одежды.
К началу оттаивания в дренирующем слое всегда содержится не-
которое количество влаги Q1F которое необходимо учитывать при на-
значении толщины дренирующего слоя. Считают, что водой может быть
заполнено от 0,3 до 0,7 объема пор, в зависимости от толщины дрени-
рующего слоя и коэффициента пористости. •
В верхней части песчаного слоя, заполненной капиллярной вла-
гой, удерживается (л/м2):
= («г — sH) haa„ ф,	(XVI.25)
где йзап —толщина капиллярно-насыщенного слоя, назначаемая из кон-
структивных соображений, которую обычно называют запасной толщиной.
Ее принимают меньшей, чем полная величина капиллярного поднятия в дрени-
рующем слое, в пределах 0,4—0,7 /гнап, см; sK — приведенная толщина слоя
капиллярной воды, удерживаемая песчаным слоем толщиной в 1 см на площади
в 1 м2; sn —то же, воды, находившейся в песке в начале периода оттаивания;
ф — коэффициент, учитывающий различие в степени заполнения пор по высоте
капиллярно-насыщенного слоя. Величина его'меняется в зависимости от тол-
щины запасного слоя и крупности песка от 0,4 до 0,95.
Остающееся количество воды должно быть размещено в полностью
заполненном водой песчаном слое. Необходимая для этого толщина со-
ставляет
йнас = ^зап-(зк-*в)й8а11ф ,	(XVI.26)
®П SH
где sn — приведенная толщина слоя капиллярной воды, удерживаемой пес-
чаным слоем толщиной в 1 см на площади в Иг при полном заполнении пор.
§ XVI.8. МЕТОД РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ХАРЬКОВСКОГО АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНОГО
ИНСТИТУТА
Расчетная схема, положенная в основу официально принятого
в СССР метода расчета толщины дорожной одежды (см. § XVI.3—
XVI.5), не является единственно возможной. При наличии в районе
строительства больших запасов местных материалов, пригодных для
дорожной одежды, конструирование и расчет равнопрочных вариантов
338
могут быть выполнены по методу,
предложенному в 1964 г. проф.
А. К. Бируля в ХАДИ. Этот метод
позволяет закономерно и логично
разместить в дорожной одежде раз-
личные слои в соответствии с прин-
ципами, изложенными в § XVI.3.
Поскольку прочность конструк-
тивных слоев дорожной одежды
уменьшается по мере углубления
от поверхности покрытия по на-
правлению к подстилающему грун-
ту, за расчетную модель (рис.
XVI. 14) принимается упругий слой
Рис. XVI.14. Схемы к расчету толщи-
ны дорожной одежды по методу
ХАДИ:
а — схема слоя с изменяющимся по глуби-
не модулем упругости: б — размещение
слоев при конструировании дорожной
одежды
с модулем упругости Ег, лежащий на упругоизотропном полупро-
странстве. Модуль упругости Ег закономерно убывает по закону;
-Вг
£г=Еое н ,	(XVI.27)
где £0 — модуль упругости грунта полупространства (земляного полотна)’.
Н — толщина дорожной одежды; г — координата рассматриваемой точки; Р —
коэффициент, характеризующий интенсивность изменения модуля упругости
по глубине.
Величина коэффициента р определяется из следующих соображе-
ний.
На верхней поверхности слоя модуль упругости равен модулю
упругости материала верхнего слоя одежды Ев, который превышает
расчетный эквивалентный модуль дорожной одежды, на нижней по-
верхности — модулю упругости грунта земляного полотна Ео.
Поскольку при 2=0 Ег — Е0, а при г =—Н
Ег=Е„^, то p = lg-|s-.
Со
Проф. Б. И. Коган определил, что вертикальная осадка описанной
двухслойной системы при действии нагрузки, равномерно распределен-
ной по круглой площадке диаметром D, составляет
Ев
где «J = -р---коэффициент приведения многослойной системы к одно-
Сакв
родному полупространству.
R Е
Значения а± в зависимости от отношений и (см. рис. XVI.14, б)
приведены на графике (рис. XVI. 15).
При расчете толщины дорожной одежды определяют требуемую
по интенсивности движения величину эквивалентного модуля упру-
гости Е,Нв дорожной одежды. Зная эквивалентный модуль упругости
одежды, модули упругости верхнего слоя покрытия и подстилающего
12*	339
грунта, и определив значение ап на-
ходят по графику (см. рис. XVI.15)
отношение и для принятого
значения 7? сразу получают необ-
ходимую суммарную толщину до-
рожной одежды Н. Это дает воз-
можность приступить к конструи-
рованию дорожной одежды.
Построив теоретическую эпюру
распределения модулей по глуби-
не (см. рис. XVI.14, б), размеща-
ют на ней слои разных материалов
таким образом, чтобы в середине
толщины каждого слоя величина
Рис. XVI.15. График для определения
толщины дорожной одежды
модуля равнялась модулю этого материала. Площадь ступенчатой
эпюры модулей должна быть равна площади, ограниченной теоретиче-
ской кривой. На рис. XVI. 16 приведено несколько вариантов дорож-
ной одежды с эквивалентным модулем Евкв = 2180 кгс/см2 при сум-
марной расчетной толщине 75 см.
В остальном расчет по методу ХАДИ в принципе не отличается
от общепринятого метода расчета — также должны быть произведе-
ны проверки на растягивающие напряжения в каждом из слоев и на
отсутствие пластических сдвигов в малосвязных конструктивных
слоях.
Рис. XVI. 16. Примеры конструкций дорожных одежд, рассчитанные по методу
ХАДИ:
/ — двухслойный асфальтобетон; 2 — щебень, обработанный органическими вяжущими в ус-
тановке; 3 — сортированный по крупности щебень; 4 — подобранная щебеночная смесь, обра-
ботанная органическими вяжущим*; 5—грунт, укрепленный добавками щебня н обрабо-
танный вяжущими; 6 — не сортированный по крупности щебень; 7 — грунт, обработанный
добавками щебня; 8 — грунт, обработанный органическими вяжущими; 9— грунт, укреп»,
ленный малым количеством добавок щебня
340
§ XVI.9. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТОЛЩИНЫ ДОРОЖНЫХ
ОДЕЖД, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ЗА РУБЕЖОМ
Весьма сложный вопрос о расчете толщины дорожных одежд
еще не получил общепризнанного решения, и обоснование необходи-
мой толщины слоев в разных странах ведут различными методами.
В отличие от СССР, где на первое место ставится разработка теоре-
тической стороны вопроса, за рубежом находят широкое распростра-
нение полуэмиирические методы, которые основываются на учете
практики и опытов по испытаниям прочности дорожных одежд про-
пуском тяжелых автомобилей
Многочисленные методы расчета толщины дорожных одежд, при-
меняемые за рубежом, могут быть сведены к следующим трем группам:
1.	В ряде стран аналогично методике, принятой в СССР, исходят
из допустимого прогиба дорожной одежды, используя для его опре-
деления зависимости теории упругости для многослойных систем и
учитывая разными способами влияние интенсивности движения. Иног-
да многослойные одежды приводят к двухслойным, принимая средне-
взвешенные модули упругости всех слоев с учетом их толщины Сле-
дует, однако, отметить известное ослабление внимания в последние
годы к углубленному теоретическому анализу и учету особенностей
работы дорожных одежд и широкое применение в теоретических фор-
мулах разного рода эмпирических коэффициентов для согласования
данных расчетов с опытом практики
2.	Использование графиков эквивалентных толщин дорожных
одежд, составленных на основе учета службы построенных дорог и
специальных экспериментов на опытных участках. В зависимости от
суточной интенсивности движения или общего числа автомобилей,
которые должны пройти по дороге за межремонтный период, опреде-
ляют 'приведенную толщину дорожной одежды. Необходимую толщи-
ну отдельных слоев подбирают с учетом коэффициентов приведения
слоев из разных материалов к эквивалентной толщине. В ряде слу-
чаев опыты, проводившиеся для построения таких графиков, были очень
обширными и выполнялись на специально построенных испытатель-
ных полигонах с длительными проездами колонн тяжелых автомобилей
до полного разрушения дорожных одежд (испытания, организованные
Американской ассоциацией сотрудников дорожных организаций шта-
тов — AASHO, так называемые «опыты Эйшо»). Известны также гра-
фики Корпуса инженерных войск США, Управления гражданской
авиации США, фирмы «Шелл», Асфальтового института США и др.
3.	Использование альбомов типовых конструкций равнопрочных
дорожных одежд для разных интенсивностей движения при условии
обязательного и строго контролируемого обеспечения строителями
заданной прочности земляного полотна, проверяемой перед началом
укладки дорожной одежды (Япония, ФРГ, Франция).
В зарубежных странах широко используется для характеристики
прочности грунтов особый показатель CBR (Си-би-ар — калифорний
ское число несущей способности—California Bearing Ratio). Его
определяют путем вдавливания штампа в образец грунта или другого
341
материала конструктивных слоев, уплотненного в цилиндрической
форме высотой и диаметром 20 см. Штамп диаметром 3 см вдавливают
со скоростью 1,25 мм/мин на глубину 2,5 см. Измеренное давление,
поделенное на 100, принимают за характеристику прочности грунта.
Чаще всего грунт увлажняют путем капиллярного насыщения водой
в течение 4 сут. Некоторые страны, особенно с жарким климатом, варь-
ируют методику увлажнения образцов грунтов. Следует отметить,
что при всей простоте этого испытания, по сути являющегося опреде-
лением модуля деформаций в лабораторных условиях при постоянной
для всех материалов глубине вдавливания штампа, оно дает условную
характеристику прочности, которая может существенно отличаться
от аналогичных показателей грунта в основании дорожной одежды.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд. Под ред
И. А. Золотаря, Н. А. Пузакова н В М. Сиденко. М , «Транспорт», 1971. 416 с.
Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН
46—72. М., «Транспорт», 1973. 109 с. (Al-во трансп стр-ва СССР)
Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд. Под ред Н Н. Ива-
нова. М., «Транспорт», 1973. 328 с.
Методические рекомендации по осушению земляного полотна и оснований
дорожных одежд в районах избыточного увлажнения и сезонного промерзания
грунтов. М„ 1974. 119 с. (Гос. всесоюз дор. науч.-исслед ин-т).
Проектирование оптимальных нежестких дорожных одежд. Под ред проф.
А. Я. Тулаева. М., «Транспорт», 1977. 117 с.
Глава XVII
Расчет жестких дорожных одежд и оснований
§ XVII.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ
ОДЕЖД
К жестким дорожным одеждам относят пемептобетонные’ и железо-
бетонные покрытия и основания, которые хорошо сопротивляются рас-
тягивающим напряжениям, возникающим' при их прогибах под на-
грузкой от автомобилей. Распределяя давление колес автомобиля на
большую площадь, бетонные покрытия передают сравнительно малое
давление на подстилающий грунт. Несмотря на это сопротивление
грунта внешним нагрузкам оказывает не меньшее влияние на работу
бетонных покрытий, чем прочность самой бетонной конструкции.
Прочность бетонных покрытий во многом зависит от однородности
сопротивления грунта по всей площади основания плиты. Неравно-
1 Цементобетонные покрытия и основания в дальнейшем будем называть
бетонными.
342
мерное уплотнение песчаного слоя или грунта земляного полотна при-
водит к тому, что из-за неравномерных просадок грунта часть плиты
начинает работать без поддержки грунтового основания, в результате
чего напряжения резко возрастают по сравнению с расчетными.
Для расчета жестких дорожных покрытий и оснований под дейст-
вием внешних нагрузок используют теорию балок и плит на упругом
основании. В ее создание значительный вклад внесли акад. А. Н. Кры-
лов, профессора М. И. Горбунов-Посадов, Б. Н. Жемочкин, Б. Г. Кор-
нев, А. П. Синицын, О. Я. Шехтер и другие советские исследо-
ватели.
Предложенные многочисленные методы расчета толщины бетонных
плит исходят из общего дифференциального уравнения, связываю-
щего прогиб плиты под нагрузкой и осадку поверхности основания.
Решения разных авторов различаются в связи с тем, что принимаются
разные виды функции, характеризующей отпор грунта.
Наибольшее распространение получила гипотеза коэффициента
постели Фусса-Винклера, согласно которой реактивное давление
основания на плиту пропорционально ее осадке в рассматриваемой
точке р — ky, и гипотеза линейно-деформируемого полупространства
теории упругости, развитая применительно к расчету плит на упругом
основании Н. М. Герсевановым, О. Я. Шехтер, М. Н. Гррбуновым-
Посадовым и др.
Решения, получаемые на основе теории плит на упругом основании,
сложны и громоздки. Проектировщики используют при расчете тол-
щины бетонных покрытий отдельные частные решения, которые ис-
следователям удалось получить в замкнутой форме или составить для
этих решений методами приближенного интегрирования расчетные
таблицы. Еще не накоплено достаточно данных, чтобы отдать преиму-
щество тому или иному методу, тем более, что при правильном на-
значении характеристик прочности грунта результаты расчетов раз-
ными методами бывают весьма близки.
Толщину бетонных плит назначают из условия пропуска тяжелых
нагрузок с проверкой на температурные напряжения. Расчетные на-
грузки принимают такие же, как и при расчете нежестких дорожных
одежд.
Для бетонных покрытий и оснований рекомендуются проектные
марки дорожного бетона на растяжение при изгибе 7?ри (кгс/см2),
приведенные в табл. XVI 1.1.
Таблица XVII.1
। Конструктивные слои	Марка бетона ЯрИ, кга/ом2, для дорог категории	
	I —II	III
Однослойные покрытия, верхний слой двух- слойных	50	45
Ннжний слой двухслойных	40	35
Основания усовершенствованных покрытий	35—30	25—20
343
бетона соответствуют
модули упругости:
Этим маркам
сти при сжатии и
Марка бетона на растяжение
прн изгибе .................20
Предел прочности прн сжатии
/?ся, кгс/см2 .............100
Модуль упругости бетона
£б-10-5, кгс/см2 ..... 1,9
следующие пределы прочно-
25	30	35	40	45	50
150	200	250	300	350	400
2,3	2,65	2,9	3,15	3,3	3,5
§ XVII.2. РАСЧЕТ ПЛИТ НА ДЕЙСТВИЕ ВНЕШНЕЙ
НАГРУЗКИ
При расчетах толщины бетонных покрытий исходят из наиболее
опасных для прочности плиты положений автомобильного колеса на
плите. Возможны три расчетные схемы действия нагрузки колеса на
прямоугольную плиту, в центре плиты, на угол и на край плиты.
Наибольшие напряжения в плите возникают при действии нагрузки
на край и на угол. Однако этот случай наиболее сложен для теоретиче-
ского анализа.
Поэтому, например, при проектировании бетонных покрытий на
аэродромах толщину рассчитывают на случай приложения нагрузки в
центральной части плиты, а величину моментов, возникающих при уг-
ловом или краевом приложении нагрузок, определяют путем введения
поправочных коэффициентов 1 * *.
Плиты, лежащие на упругом основании, по проф. М. Н. Горбунову-
П юадову, могут быть разделены по жесткости на три категории в за-
висимости от величины показателя:
а?гР(»-1^И
(XVI1.1)
где Егр и |ггр — модуль упругости н коэффициент Пуассона грунтового
основания; Еб и pg — то же, бетонной плнты; Н — толщина плиты; г0 — радиус
круглой плнты или половина наименьшей стороны прямоугольной плиты
Если основание под плитой состоит из нескольких слоев, отличаю-
щихся по свойствам, то вместо £гр принимают эквивалентный модуль
деформации грунтового основания.
При s < 0,5 плиту считают абсолютно жесткой, т. е. считают, что
все ее точки оседают под нагрузкой на одинаковую величину, и реак-
ция основания распределяется как под жестким штампом.
При 0,5 s 10 плиты относят к категории имеющих конечную
жесткость, а при s 10 — к бесконечным в плане, т, е. таким, у ко-
торых нагрузка по периметру и способы закрепления краев не влияют
на величины изгибающих моментов, реакции основания и прогибы в
средней части (рис, XVII. 1).
1 Изыскания и проектирование аэродромов. М , Автотрансиздат, 1963.
Авт.: Д А. Могилевский, В. Ф. Бабков, А. С. Смирнов и др,
344
К случаю приложения нагрузки
в средней части плиты достаточно
больших размеров, когда волна
прогиба не достигает краев, могут
быть применены теоретические ре-
шения, найденные для бесконечной
плиты на упругом основании, в
частности решение, предложенное
О. Я. Шехтер. При действии на бе-
тонную плиту сосредоточенной си-
лы или нагрузки, равномерно рас-
пределенной по круглой площадке,
в плите возникают радиальные и
кольцевые моменты. Величина этих
моментов зависит от величины на-
грузки и от жесткости плиты, ха-
рактеризуемой параметром жест-
кости
Рис. XVI 1.1 График для определения
категории плиты по жесткости:
Еъ =“200 000 кгс/см2; цб-0,16;	ЛГр=0.35;
£гр — модуль упругости грунтового осно-
вания; I — плиты, бесконечные в плане;
11 — плиты конечной жесткости; 1Н — пли-
ты абсолютно жесткие
а=1_\[6grp(l-P6)2 ~
Н |/ £б(1-цгр)а ~
«41/ (XVII.2)
Упрощение уравнения допустимо, поскольку корень кубический из
отношения членов, содержащих ргр и рб, близок к единице.
Изгибающие моменты, действующие на полосу шириной, равной
единице, равны:
а)	от нагрузки, равномерно распределенной по кругу радиуса R
радиальный момент
М _ СР(1+М
”ад 2naR 8
(XVII.3)
б)	сосредоточенной силы
радиальный момент
Мра Д = М + Мб В) Р;
кольцевой момент
Л^вол = (® + НбИ)^•
(XVII.4)
где Р — сосредоточенная нагрузка или равнодействующая равномерно рас-
пределенного давления, кге; Цо — коэффициент Пуассона для бетона; С —
коэффициент, зависящий от произведения аК; А а В — параметры, зависящие
от произведения аг; г — расстояние от точки приложения сосредоточенной силы
до точки, в которой определяется напряжение, см.
В формуле (XVII.4) Р = pnR2, где р — интенсивность равномерно
распределенной нагрузки.
Значения параметров А, В, С приведены в табл. XVII 2.
345
Таблица XVII.2
аг и aR	Значения параметров			аг и aR	Значения параметров		
	А	В	G		А	в	С
0,05					0,091	1,4	0,038	—0,017		
0,1	0,232	0,153	0,147	1,6	0,031	—0,019	0,309
0,2	0,178	0,099	0,230	1,8	0,025	—0,019	—
о,з	0,147	0,№	0,275	2,0	0,021	—0,020	0,263
0,4	0,124	0,64/	0,43	2,2	0,017	—0,019		
0,6	0,093	0,021	0,352	2 4	0,014	—0 108	—
0,8	0,075	0,004	0,367	2,о	0,012	—0,017	—
1,0	0 058	—0,006	0,364	2,8	0,010	—0,016	—
1,2	0,047	—0,013	0,353	3,0	0.008	—0,014	—
С достаточной для практических целей точностью можно восполь-
зоваться приближенными формулами для определения моментов
Мрад - (Л + рВ) Р = -(1, Н')Р = 0,06 (1 -3 lg ar) Р =
= 0,06(1— 31g aR)P-	(XVII.5'
Мкол = (0,005-0,2 lg ar) Р.	(XV11.6
При расчете моментов от колесной нагрузки используют формул)
для нагрузки, распределенной по круглой площадке.
При конструировании дорожных покрытий и оснований их чаете
приходится рассчитывать на действие нагрузки от катков, многоколес
ных трейлеров или гусеничных повозок, когда нельзя применить фор
мулу для круглого штампа. В этих случаях используют метод сумми
рования напряжений от ряда сосредоточенных сил. Давление, распре
деленное по площади контакта нагрузки с покрытием, заменяют ряде»
сосредоточенных сил, приложенных к центрам тяжести выделенны)
площадок (рис. XVII.2) Изгибающий момент в точке, где должнь
быть определены напряжения, действующие на полосу покрытия ши
риной, равной единице, вычисляют как геометрическую сумму изги
бающих радиальных и кольцевых моментов от всех сосредоточенны:
сил.
Рис. XVII.2. Замена нагрузки, равно-
мерно распределенной по площади,
сосредоточенными силами
Рис. XVII.3. Схема к определены
суммарного момента при действии и
плиту нескольких нагрузок
346
При определении составляющих моментов от разных сил прихо-
дится учитывать проекции не только самих изгибающих моментов, но
и полос покрытия, на которые они действуют (рис. XVI 1.3). Пусть на
полосу покрытия ААг шириной 1 действует изгибающий момент М.
Проекция этого момента на направление BBlt расположенное под уг-
лом а, равна М cos а, причем ширина полосы, к которой он приложен,
возрастает до величины t Поэтому расчетный момент иа полосу
шириной, равной единице, в направлении ААХ будет равен:
М cos а: —-— = М cos2 а.
cos а
В связи с этим формула для определения суммарного момента име-
ет вид:
МВЗР = Мрад cos2 а + Мкол sin8 а,	(X VI 1.7)
где а — угол, образованный осью, в направлении которой рассматриваются
моменты, и линией, соединяющей точку приложения силы с точкой, в которой
определяются напряжения
При углах а, не превышающих 20°, без особой погрешности можно
ограничиваться только суммированием радиальных изгибающих мо-
ментов без учета величины их проекции.
Случаи приложения нагрузки к углу плиты и к ее краю вызывают
большие напряжения, чем при приложении к центру. Величина этих
моментов может быть определена по формулам проф. И. А. Медникова,
уточнившим решения, впервые данные Уэстергардом:
а) для колеса, стоящего на краю плиты
х
Р ,
Он — ССо п •
б) для колеса на углу плиты
Значения коэффициентов а2 и а3, которые зависят от отношений
— и , даются в табл. XVI 1.3.
/? сгр
Таблица XVII.3
н
Значения а для отношений D
К
2 | 1,6 | 1,2 | 0,8 | 0,5
H
Значения а для отношений
2 | 1,6 | 1,2 | 0,8 | 0,6
Коэффициенты
1000	2,51	2,29	2,00	1,60	1,19
500	2,26	2,03	1,75	1,39	0,98
200	1.97	1.73	1 ,49	1,13	0,69
100	1,73	1,54	1,29	0,92	0,50
Коэффициенты <x3
1000	2,26	2,13	1,95	1.66	1,34
500	2,11	1,97	1.75	1 ,49	1,14
200	1,92	1,76	1,57	1.28	0,87
100	1,76	1 62	1,41	1,08	0,69
347
Таблица XV11.4
	Мд		Мд		Мд
0,05	0	1	—0,056	3	—0,074
0,5	—0,052	2	—0,066	5	—0,080
				10	—0,108
Таблица XVI1.5
Г	Знамения Л1в при -s		R г	Значения Л4В при	
	К-0,5	>0,5		К-0,5	>0,5
0,05	0,532	0,571	0,05	0,318	0,358
0,01	0,468	0,507	0,075	0,280	0,320
0 02	0,403	0,443	0,01	0,254	0,293
0,03	0,366	0,405	0,15	0,215	0,255
0.04	0,339	0,378			
На практике расчеты ведут на центральное приложение нагрузки,
конструктивно армируя плиты по углам и краям, а также учитывая
влияние штырей, соединяющих плиты.
Методы расчета плит, относящихся к категории конечно жестких,
используют при расчете малых плит сборных бетонных покрытий, обыч-
но имеющих шестигранную или прямоугольную форму. Расчет ве-
дут применительно к равновеликой по площади круглой плите, загру-
женной в центре, с использованием таблиц для расчета круглых плит
на упругом основании, составленных д-ром техн, наук М. И. Горбу-
новым-Посадовым 1.
Моменты в центре конечно жестких и бесконечно жестких плит от
нагрузки, распределенной по круглой площадке в центре круглой пли-
ты радиусом г, определяют по формуле
Mr = MK0JlbU = (Afa + MB)P,	(XV1I.8)
где Р — лрР2 — равнодействующая нагрузки, равномерно распределенной
по кругу радиуса ₽; М А и Л4В — параметры, зависящие от показателя жестко-
р
сти плиты s и отношения —, значения которых приведены в табл. XVII.4, XVII.5
г
Напряжения в бетоне от изгибающего момента для полосы шири-
ной, равной единице, определяют по обычной формуле строительной
механики
6ХЛ4
№
о —
(XVII.9)
1 Горбуно в-П о с а д о в М. И. Расчет конструкций на упругом .
основании. М., Стройиздат, 1953.
348
Толщина плиты должна быть подобрана такая, чтобы напряжения
в ней не превышали нормативной прочности бетона на растяжение при
изгибе, уменьшенной в запас прочности:
о^№КбКуК0Кв,
где — нормативная прочность бетона на растяжение прн изгибе;
— коэффициент, учитывающий влияние усталости бетона прн повторных
нагружениях; зависит от числа циклов приложения нагрузок за период службы
покрытия и от соотношения максимальных и минимальных напряжений; Ку —
коэффициент условий работы бетона в дорожной одежде, меняющийся от 0,65
до 0,84 в зависимости от климатических условий и размеров плиты; Ко — ко-
эффициент неоднородности бетона по прочности, равный 0,8; Кв — коэф-
фициент, учитывающий нарастание прочности бетона во времени. При со-
блюдении нормальных сроков твердения Кв = 1.25
Введение коэффициента /<в связано со сроками ввода бетонных по-
крытий и оснований в эксплуатацию. Прочность бетона повышается со
временем.
Поэтому необходимо, чтобы принимаемые при расчетах величины
сопротивления бетона и его модуля упругости соответствовали фак-
тическим срокам появления на дороге расчетных нагрузок..
Исходя из известной по лабораторным испытаниям закономерно-
сти в нарастании прочности бетона возможно также предусматривать
переменную толщину покрытия на разных участках в зависимости от
времени, которое должно пройти с момента укладки данного участка
покрытия до открытия по нему движения.
Для ориентировочной оценки нарастания прочности бетона можно
пользоваться несколько видоизмененной формулой Б. С. Скрамтаева:
(XV1I.10)
где Rf и Ras — пределы прочности прн сжатии в возрасте t и 28 сут.
§ XVII.3. РАСЧЕТ БЕТОННЫХ ПОКРЫТИЙ
НА УКРЕПЛЕННЫХ ОСНОВАНИЯХ
Значительное различие в деформационных и упругих свойствах
бетонных плит и песчаных или грунтовых оснований приводит к обра-
зованию под бетонными плитами полостей, возникновению трещин в
плитах и разрушению покрытий. Поэтому в настоящее время на доро-
гах с интенсивным движением бетонные покрытия укладывают на проч-
ные основания из щебня или укрепленных грунтов. Укрепленные ос-
нования повышают прочность бетонных покрытий, распределяя дав-
ление плиты на большую площадь грунта земляного полотна и предот-
вращают размокание грунта от воды, проникающей через швы и тре-
щины покрытия.
Уменьшение прогибов плит приводит к увеличению модуля упру-
гости основания.
849
Рис. XVII.4. Схема к определению
толщины укрепленных оснований под
бетонные покрытия:
1 — бетонное покрытие; 2 — укрепленное
основание; 3 — грунт земляного полотна
Расчет толщины бетонных по-
крытий на укрепленных основани-
ях сводится к учету величины эк-
вивалентного модуля подстилаю-
щей их слоистой системы. Прибли-
женно можно определить его сле-
дующим способом. Изгибающаяся
бетонная плита, образуя чашу про-
гиба, распределяет давление по-
крытия на большую площадь ос-
нования (рис. XVII.4).
Поскольку давление на осно-
вание распределяется неравномер-
но, заменяем фактическую эпюру равновеликой цилиндрической
эпюрой. В качестве приближения в запас прочности при расчете
примем, что давление на укрепленное основание соответствует
равномерно распределенному по площадке диаметром D давлению,
равному максимальному давлению под плитой а, которое (по О. Я.
Шехтер) для плит на упругом основании равно:
о=0,12Ра2,
(XVII.11)
где Р — суммарная нагрузка на плиту; а — параметр жесткости плиты
(см. уравнение XVII.2).
Поскольку Р =0	, D= 1,4/7 |/ - ?'6 •
Расчет толщины бетонных плит ведется методом последовательных
приближений. Вначале, задаваясь эквивалентным модулем упругости
слоистого основания Еакв, определяют толщину бетонной плиты Н и
диаметр площадки D, передающей давление на основание. Затем рас-
считывают толщину верхнего слоя основания, используя уравнение
(XVI.2). Если полученная конструкция покрытия и основания ока-
зывается неудачной, ее улучшают путем постепенной замены толщины
слоев, добиваясь приемлемых по конструктивным и технологическим
соображениям толщин бетонной плиты и верхнего укрепленного слоя
основания
§ XVII.4. УСИЛЕНИЕ СУЩЕСТВУЮЩИХ БЕТОННЫХ
ПОКРЫТИЙ
При реконструкции существующих дорог, а также при постройке
асфальтобетонных покрытий на бетонных основаниях возникает необ-
ходимость определения толщины укладываемого дополнительного
слоя бетона или учета прочности назначаемого по конструктивным со-
ображениям асфальтобетонного покрытия при расчете толщины бетон-
ного основания.
350
Пустщ£ — толщина монолитно-
го бетонного покрытия, необходи-
мая для пропуска расчетных нагру-
зок; hy и £х — толщина и модуль
упругости существующего бетонно-
го покрытия, имеющего меньшую
прочность; h2 — необходимая тол-
щина слоя усиления, модуль упру-

гости которого при сдаче дороги в
эксплуатацию равен £2.
Если допустить, что верхний
слой работает совместно с нижним,
Рис. XVII.5. Схема к определению
толщины наращиваемого слоя бетона
при усилении бетонных покрытий
то из условия равнопрочное™
жесткость наращиваемого слоя должна быть равна жесткости за-
меняемого им верхнего слоя монолитного покрытия (рис. XVII.5),
т. е. El = const. Отсюда, учитывая уравнение (XVI.6), необходи-
мая толщина слоя усиления бетона
h^H-hjy Ди,	(XV11.13)
или толщина бетонного основания под асфальтобетонное покрытие
толщиной /гаСф	_____
(XVII. 14)
Вывод формул (XVII.13) и (XVII.14) предусматривает монолитную
совместную работу двухслойных одежд. Поскольку при строительстве
это не всегда удается обеспечить, иногда при расчете бетонных основа-
ний ограничиваются учетом особенностей передачи давления через
слой асфальтобетона.
Так как слой асфальтобетона распределяет давление на бетонное
основание по площади большей, чем расчетный отпечаток колеса, при-
ближенно принимают, что давление распределяется в слое асфальто-
бетона под углом 38°. Тогда расчетный радиус площадки, передающей
давление:
Ярасч = Я+0,8Яасф>	- (XVII.15)
а расчетное давление
Ррасч=₽(^-У-	(XVI1.16)
М'расч /
§ XVI 1.5. РАСЧЕТ ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
НА ТЕМПЕРАТУРНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Температурные напряжения возникают в жестких дорожных одеж-
дах от сопротивления трения плиты о грунт при изменении ее длины
в результате нагревания или охлаждения, а также и от того, что при
неравномерном нагревании по толщине плиты не могут свободно ко-
351
робиться из-за взаимной заклинки и противодействия их собственного
веса.
Конструктивные мероприятия по уменьшению температурных на-
пряжений сводятся к ограничению размеров плит до величин, при ко-
торых эти напряжения невелики, и к снижению трения плит по осно-
ванию.
При укладке бетонной смеси в результате энергичного уплотне-
ния отдельные щебенки вдавливаются в основание, и нижняя поверх-
ность бетонной одежды получается шероховатой. При температурном
сжатии или расширении плиты можно считать, что центр ее остается
на месте, а края перемещаются. Величина деформации постепенно на-
растает от середины плиты к краям. Для возможности перемещения
плите необходимо преодолеть сопротивление грунта по поверхности
контакта плиты с грунтом.
Сопротивление грунта зависит от величины деформации "сдвига
и возрастает до некоторого предела по параболическому закону
(рис. XVLI.6).
Можно принять, что по концам плиты сопротивление грунта сдвигу
достигает предельного возможного значения
Smax = Р tg <₽ + С,	.(XVII.17)
где р — давление плиты на грунт, равное Ну- у — плотность плиты, кг/см8;
Н — толщина плиты, см; <р — угол внутреннего трения; с — сцепление грунта,
кгс/см2
Поскольку наибольшие напряжения в бетоне возникают в периоды
сильного нагревания или охлаждения плит покрытия, значения
с относятся к плотному маловлажному или мерзлому состоянию
грунта.
По свойствам параболы средняя величина сопротивления по пло-
щади соприкасания с грунтом будет:
Sop « 0,7Smax = 0,7 (Ну tg <р + с).	(XVII. 18)
Суммарное сопротивление грунта сдвигу плиты
S = Scp BL = 0,7 BL (tfytg <p + с).	(XVII. 19)
Рис. XVII.6. Схема к определению длины плиты:
а — возникновение сил трения по подошве плиты; б — эпюра сопротивления грунта сдвигу*
по длине плиты; в — изменение сопротивления сдвигу по мере деформации
352
Поскольку это сопротивление
приложено к нижней поверхности
плиты, оно вызывает в поперечных
сечениях плиты напряжения вне-
центренного сжатия
<XV|l-2°)
tin \ п /
Учитывая, что расстояние от
точки приложения силы до оси
Н
плиты е = получаем, что наи-
большее значение растягивающего
напряжения составляет:
а=—, (XVII.21)
откуда
L =------—--------(XVII. 22)
1,4 (Ну tg q + С)
ных напряжений в плитах при невоз-
можности коробления
Величины сопротивления сдвигу неоднократно определялись ря-
дом исследователей. Значения с и <р для разных типов основа-
ний по данным опытов проф. Б. С, Раева-Богословского приве-
дены в табл. XV.8.
Неравномерное распределение температуры по толщине бетонной
плиты возникает при нагреве ее поверхности солнечными лучами и
при охлаждении ночью. Разница температур верхней и нижней по-
верхностей плиты может достигать 20—30°. Более нагретая поверхность
испытывает большее удлинение, в результате чего плита коробится, об-
разуя криволинейную поверхность. При нагревании верхней поверх-
ности плита стремится выпучиться средней частью вверх, а ,прп
охлаждении образует вогнутую поверхность с приподнятыми
краями.
Поскольку свободному короблению препятствуют собственный
вес плит и их взаимная заклинка, из-за расширения при нагревании
и замыкания швов при изгибе, а также наличия соединительных
штырей в плитах возникают дополнительные температурные на-
пряжения.
По Уэстергарду температурные напряжения, возникающие в пли-
тах бетонных покрытий в результате противодействия их короблению,
составляют:
на краю плиты:
__ CEq aAt
Gf-------------
‘	2
(XVH.23)
353
В середине плиты
о,
1 max
Еа аА/
2 (1 - Ц2)
(Сх + р-Су);
(XVIL24)
а‘ ш1° ~ 2Н и2)
Л К1 и /
В этих формулах: а — коэффициент линейного распределения бетона;
Ев и |1 — модуль упругости и коэффициент Пуассона бетона; Сх и Су — па-
раметры, зависящие от размеров плиты в плане и характеристики ее же-
сткости .
Значения Сх и Су даны на рис. XVII.7 в долях отношений -р и где Lx
и Lv — характеристика жесткости плиты (радиус относительной жесткости),
который определяется по формуле
'““"l/lr-
El = PH — расчетный перепад температуры, град; Н — толщина плиты,
см; р — температурный градиент, град/см, который можно принять равным
для средней полосы европейской части СССР 0,5, для южных районов
страны — I.
Расчеты по формуле Уэстергарда показывают, что температурные
напряжения необходимо учитывать при размерах бетонных плит
в плане более 4X4 м.
Плиты со стороной более 10 м могут разрушаться от действия
одних температурных напряжений даже при отсутствии временной
нагрузки.
В правильно запроектированной плите сумма напряжений от
внешней нагрузки и температуры не должна превышать нормативной
прочности бетона на растяжение при изгибе.
Методика Уэстергарда является наиболее простой, обеспечиваю-
щей достаточную точность для практических целей. Более точные, но
сложные методы расчета плит на температурные напряжения раз-
работаны рядом авторов — Томлинсоном в Англии, Л. И. Борецким
и В. А. Черниговым в СССР.
Следует отметить, что в последнее время появилась тенденция не
вести специального расчета на температурные напряжения, а учиты-
вать их влияние комплексно в величине коэффициента условий работы
цементобетона в дорожных покрытиях.
Однако в условиях резко различающихся климатических райо-
нов Советского Союза это не всегда может гарантировать полную
надежность расчетов.
354
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Горецкий Л. И. Теория и расчет цементобетонных покрытий па
температурные воздействия. М., «Транспорт», 1965. 284 с.
Реконструкция бетонных покрытий аэропортов. М., «Транспорт», 1965.
222 с Авт.: Г. И. Глушков, Л. И. Манвелов, А. В. Михайлов, Б. G. Раев-Богос-
ловский
Сборные покрытия автомобильных дорог. Под ред. В. М. Могилевича. М.,
«Высшая школа», 1972. 384 с.
Чернигов В А, Павл ов О В. Методика определения влияния
и повторяемости температурных напряжений в бетонных покрытиях.— «Труды
Союздорнии», 1969, вып. 28, е. 18—25.
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ
А
«Автогрейд» 301
Автомобили:
габариты, нагрузки 14, 15
движение по криволинейному про-
дольному профилю 50—52
— на спусках 56—58
преодолеваемые уклоны 47—50
расчетные 15, 319, 325
сопротивление движению 35—39
тяговые расчеты 40—43. См. также
Динамические характеристики
Автопоезда:
движение на кривых 78
преодоление подъемов 97
тяговые расчеты 58—60
Аквапланирование 45
Аккумуляция ливневых вод 168—172
Активная зона 283
Активное напряжение сдвига 328, 330
Б
Банкет 34
Бассейн — см. Водосбор
— испарительный
Бермы 291
Бетон:
марки для покрытий и оснований
306, 343
модули упругости 344
Бетонные покрытия 300, 301. См. так-
же Жесткие дорожные одежды
Бровка земляного полотна 29. См.
также Возвышение бровки
356
В
Видимость на дороге:
боковая 86
из условия обгона 83—85
на вогнутых кривых 93, 94
— кривых в плане 86—89
Вираж 79—83
Влагоемкость 127, 129, 335
Влажность грунта оптимальная 276
---- расчетная 315
Внешняя скоростная характеристика
41, 54
Водно-тепловой режим земляного по-
лотна 121—123, 136, 137, 315
Водоотвод поверхностный 139
— подземный — см. Дренаж
Водосбор 142, 149, 156
Возвышение бровки 136—138, 173,
174, 209
— низа дорожной одежды 138, 204
Воздушная линия 22, 178, 179, 188,
189
Время реакции водителя 54, 55
Вспучивание — см. Пучение
Выемка 24, 29, 32, 33 141. См. также
Земляное полотно
— объем 213, 214
—	откосы 32
—	поперечные профили 33
Г
Геологические условия проложения
трассы 116—118
Глубина промерзания 125, 127, 129,
314, 335
----критическая 127, 129, 334
Городские дороги 200—202
График распределения земляных масс
217—219
Грузонапряженность 18
Грунтовые воды — см. Уровень гру-.'
нтовых вод
Грунтовые дороги 305, 313
Грунты:
виды 271—273
земляного полотна (подстилающие)
299
напластования 270, 271
размещение в земляном полотне
273, 274
расчетное состояние 269, 270
слабые 278
сопротивление сдвигу 280, 281
Д
Дальность возки грунта, средняя 218
Динамические характеристики:
по мощности двигателя 42, 43, 47,
51
— условиям сцепления 46, 47
Динамический фактор 42, 48, 49, 52
Дорожная полоса — см. Полоса отво-,
да
Дорожные одежды:
деформации — см. Прогиб
жесткие 309, 342. См. также Жест-
кие дорожные одежды
конструктивные слои 298, 299, 307)
конструирование 309—312
материалы 311, 312, 316, 317
напряжения 297, 298
нежесткие 308. См. также Нежест-
кие дорожные одежды
расчет 309—312
Дренаж 147
—	вертикальный 288
—	висячий 152, 153
— перехватывающий (экранирую-
щий) 151
Дренажная воронка 147, 148
— прорезь 288
.— труба 148, 151
Дренирующий слой 147, 148, 333—338
Ж
Жесткие дорожные одежды — см.
также Бетонные покрытия:
методы расчета 342
на укрепленных основаниях 349, 350
расчет толщины 344—349 *
температурные напряжения 351
усиление 350—351
Жесткость плиты 344, 345, 350, 353
•— цилиндрическая 327
3
Загрузка дорог движением 110,111
Защита от шума 226—229
Земляное полотно:
деформации 266,267
индивидуальные проекты 257
прочность 266
степень уплотнения 275
•--минимальная 276
типовые поперечные профили 31—33
257, см. также Профиль дороги
поперечный
увлажнение 120—123
устойчивость 266. См. также Устой-
чивость земляного полотна
И
Износ шин 62, 63, 68
Интенсивность движения 15, 16, 19
-----в период пик 17
•----максимальная 109
----- перспективная 20
-----при выборе типа покрытия 306
----- среднегодовая суточная 17
----- среднечасовая 17
----- эквивалентная приведенная 18
Интенсивность ливня 158, 159
К
Кавальеры 29, 33, 34
Канавы боковые (кюветы) 29,32,141,
142—144,211,212
— гидравлический расчет 149
— забанкетные 34
— нагорные 143, 144
— укрепление 144, 145, 149, 150
357
Канализирование движения 244, 245
Категории дорог, 19, 20, 305, 308, 325
— рельефа 115—117
Классификация дорог:
по административному подчинению
12, 18
— народнохозяйственному значению
и интенсивности движения 19
См. также Категории дорог
— снегозаносимости 191
Климатический параметр 126
Климатические характеристики 118 —
120, 122
Клотоида 74—76., 234—237
Кожно-гальваническая реакция
(КГР) 223, 224
Консолидация 287, 288
Конфликтные точки 244, 245
Коэффициент:
безопасности 224
влагопроводимости 127—129, 335
заложения откоса 29, 30
интенсивности торможения 53,55
поперечной силы 65—68, 69
-----допустимый 70
-----на съездах 258
пористости 274, 285
приведения 15, 16, 325
Пуассона 324, 327
пучения 125, 333, 334. См. также
Пучение
развития трассы 21, 22
редукции 157
сопротивления воздуха 38
— качению (движению) 36, 37, 48,
53, 55, 313
— уводу колеса 68
стока 157
сцепления 43, 66
— поперечного 44
— продольного 44—46, 48
теплопроводности 333
уплотнения 276
устойчивости земляного полотна 268
—-------на косогоре 278
— откоса 291, 292, 294, 295
учета вращающихся масс автомо-
биля 39, 49, 50, 53
эффективности торможения 53, 55
358
Кривые:
вертикальные 24, 50, 51, 91, 232
— вогнутые 52, 93, 94
— выпуклые 52, 92, 93, 94
круговые в плане (горизонтальные!
,22, 64, 230—232, 234—237. См.
также Радиус кривой в плане
переходные 21, 72—77 См. также
Клотоида. Тормозная кривая
Л
Ландшафт горный 241
— лесостепной 240
— степной 239
— холмистый 241
Ландшафтное проектирование:
земляного полотна 242. 243
проложение трассы 238- 242
М
Модуль деформации грунтов 325, 326
Модуль унрогости-
бетона 344, 350, 353
грунтов 313—317, 339, 340, 355
материалов дорожной одежды 316,
317, 339, 340
покрытий 325
требуемый 324, 325
эквивалентный 322, 323 326, 327,
331, 350
Морозозащитный слой 333, 335
Мосты:
большие 194, 195, 211
— на кривых 195
малые 154, 155, 193
— обеспечение плавности трассы
210
— продольный уклон 209
— расчет бровки насыпи 174
•---высоты 173
---- отверстия 172, 173, 174
— учет аккумуляции 168—172
Н
Нагрузки на дорогу 14. 17
— расчетные для дорожных одежд
318,319, 320, 325
Напряжения в дорожной одежде 298,
328
— касательные 298, 328
— растягивающие 331, 332
— сдвига 328, 330. См. также Актив-
ное напряжение сдвига. Сопротив-
ление сдвигу
Насыпи 24. См. также Земляное по-
лотно
— возвышение бровки 136—138
— на слабых основаниях 278—283,
287
— объем 212, 213
— осадка 283—289
— откосы 29, 30, 289—297
—'пойменные 296, 297
— поперечный профиль 29, 31, 291
— степень уплотнения 276
Нежесткие дорожные одежды:
деформации 319, 320. См. также
Прогиб
— при промерзании 332—335
методы расчета, применяемые за
рубежом 341, 342
нагрузки от автомобилей 317—319
расчет толщины на растягивающие
напряжения 331, 332
-------сопротивление сдвигу 328—
330
— — по методу ХАДИ 338—340
—------предельному допустимому
прогибу 321—328
О
Обочины 29, 82, 98, 140, 141
Ориентирование водителей зрительное
233, 234
Осадка насыпей 274, 283—289
Освещенность дорог фарами 71, 72
Основание дорожной одежды 298, 299
— песчаное 337, 338. См. также Дре-
нирующий слой
Островки направляющие 244—247
Отгон виража 82, 83. См. также Ви-
раж
Откосы выемок 32
— канав 141
(— насыпей 29, 30
— устойчивость. — см. Устойчивость
откосов
Отметка нулевая 24
— рабочая 24, 207, 210
Охрана природы 9, 10, 225—229
П
Перепады 145
Пересечения в одном уровне:
канализированные 244—247
кольцевые 247—249
несимметричные 247
условия движения 243, 244
Пересечения в разных уровнях:
выбор схемы 251, 256, 258, 261
клеверный лист 252, 253, 262
-------неполный 255
линейного типа 253
по типу ромба 254
распределительное кольцо 252—254
с левоповоротными съездами 260—
262
турбинного типа 263
требования к элементам 258, 259
Пересечения с железными дорогами
264, 265
Перспективное изображение дороги
232, 233
Пикетаж 27, 237
План трассы 21, 22
Поверхность скольжения 293, 294. См,
также Устойчивость откосов
Показатель устойчивости земляного
полотна, нормативный 268, 269. См.
также Коэффициент устойчивости
Полоса движения:
дополнительная на подъем 97, 98
загрузка движением 111
пропускная способность 109—111
число полос 111, 112
-----на кольцевом пересечении 249
ширина 95—97
Полоса отвода 28, 98—100
— переходно-скоростная 245, 250, 251
— разделительная 28
— укрепительная (краевая) 29, 98
Покрытия 28, 298
— асфальтобетонные 300 306, 312
— гравийные 304, 306, 312, 313
35Э
— из укрепленных грунтов 304, 306,
312
—----щебня, гравия, обработанных
органическими вяжущими 302, 303
— мостовые 304, 313
— переходно-скоростных полос 251
— типы 299, 300 , 305, 307
— толщина минимальная 312
— цемеитрбетонные — см. Бетонные
покрытия
— эксплуатационные показатели 313
Приток воды суточный 336
Прогиб дорожной одежды 314, 320—
322
-------предельно допустимый 324
Проезжая часть 28, 94—98, 249
Проектирование продольного про-
филя:
вертикальными кривыми 205
над трубами 209, 210
назначение контрольных точек 208
по обертывающей 203
— секущей 203, 204
у мостов 209—211
Проектная линия 27, 203. См. также
Проектирование продольного про-
филя
Проложение трассы — см. также
Трасса дороги:
в населенных пунктах 199—201
— увязке с ландшафтом — см. Лан-
дшафтное проектирование
по склонам 195—199
— клотоиде — см. Трасса клотоид-
па я
с учетом снегозаносимости 190—193
------- требований охраны природы
225
через водотоки 193—195
Промерзание грунта 124, 125, 128, 332.
См. также Глубина промерзания
Пропускная способность:
кольцевых пересечений 249
полосы движения 106, 109—111
практическая 106, НО
теоретическая 106, 108
Прослойки водонепроницаемые 138,
139
— капилляропрерывающие 138
360
Профиль грунтовый 27
Профиль дороги:
поперечный 28, 29,215
—- в выемках 32, 33
----насыпях 29—31, 291
продольный 23—27, См. также Про-
ектирование продольного профи-
ля
Путепроводы 258
Пучение 124, 332
— весеннее 124
— высота 129, 333
------допустимая 332—335
— коэффициент — см. Коэффициент
пучения
Р
Радиус кривой:
вертикальной 92—94
в плане 70
----на съездах 259
----из условий освещенности 71,
72
Развитие линии на склонах 195—199
Разметка проезжей части 98
Размывы русел 174—177
Резервы грунтовые 29, 31, 32, 99,
142—144
Рельеф местности:
влияние на дорогу 115—117
категории сложности 117
С
Сеть дорог 12, 13
------- выбор начертания 179—186
Себестоимость перевозок:
автомобильная составляющая 312,
313
дорожная составляющая 312
Скорость максимально возможная 109
— на криволинейном продольном
профиле 52
— равновесная 49, 50
— расчетная 20, 220
•-----на съездах 259
— транспортного потока 109
Снеговые отложения 30, 191
Снегозаносимость дорог 29—31
----учет при назначении возвыше-
ния бровки 137
-------при проложении трассы
190—193
Сопротивление грунта сдвигу 280,
281, 335
Срезка видимости — см. Видимость на
кривых в плане
Сопротивления движению автомо-
биля:
воздуха 37. См. также Коэффици-
. ент сопротивления воздуха
движению на подъем 38, 39, 50
инерционных сил 39, 40. См. также
Коэффициент вращающихся масс
автомобиля
качению 35, 36, 37. См. также Ко-
эффициент сопротивления каче-
нию
Сопротивление растяжению при изги-
бе 316, 317
Старение материалов — см. Усталость
Сток ливневый 142, 149, 156—160
— талых вод 142, 161—165
Сцепление грунта 281, 282, 290, 291,
296. 316. 317, 328
—	шин с покрытием 45. См. также
Коэффициент сцепления
Т
Типы местности по характеру увлаж-
нения 135, 315, 335—336
Торможение автомобиля 53—56
---- двигателем 57, 58
Тормозная кривая 74
—	характеристика 57
Тормозной путь 55
----расчетный 56
.Транспортный поток:
плотность 104
режимы 100—104
состав 15, 18, 89
теории 106
„Трасса:
выбор направления 178, 184, 187,
188, 225
клотоидная 234—237, 239
проложение на местности 188—190.
См. также Проложение трассы
пространственная плавность 229—
233, 235
Трубы 154—156. 193
— отметка насыпи 173
— пропускная способность 166—168
— режимы протекания 165—168
— учет аккумуляции 168—172
“Тяговый баланс автомобиля — см.
Уравнение движения автомобиля
У
Увод колеса, боковой 68, 69
Угол внутреннего трения 281, 282, 290,
291, 316, 328
— поворота трассы 22, 230, 231
— сдвига 290
Удельный расход топлива 61, 62
Уклон поперечный 139, 140
— — виража 79—82
— продольный 24, 47—50, 53, 55, 89
-----виража 83
-----канав 143—145
-----максимальный 90, 91
-----обочин 82, 140
Укрепление канав 144, 145, 149, 150
— русел 174—176
Уравнение водного баланса 121
— движения автомобиля 41. 42, 46,
53, 61
Уровень грунтовых вод 120, 121, 129
Уровни удобства 101, 102
Усталость материалов 323
Устойчивость автомобиля против за-
носа 65, 79
--------опрокидывания 66, 67
Устойчивость земляного полотна:
на косогорах 277—278
на слабых основаниях 278—283
требования к устойчивости 268—270
Устойчивость откосов 289—297
Ф
Феллениус, кривая 294
Ц
Центр кривой скольжения 293, 294
361
Ill
Шаблоны для нанесения клотоидной
трассы 237
---- проектирования продольного
профиля 205, 206
Швы в бетонных покрытиях 300, 301
Шум — см. Защита от шума
Э
ЭВМ!
определение коэффициента устойчи-
вости 295
построение перспективного изобра-
жения 233
проектирование продольного про-
филя 208
трассирование дороги 238
Эквивалентный слой грунта 268
Экономическая характеристика двига-
теля 60. См. также Удельны! рас-
ход топлива
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................... 3
Раздел первый
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ДОРОГАХ
Глава I. Сеть автомобильных дорог...............................11
§ 1.	1. Роль автомобильных дорог в транспортной системе
народного хозяйства. ...	....................II
§ 1.2	. Сеть автомобильных дорог.....................  12
§ 1.3.	Подвижной состав автомобильных дорог............13
§ 1.4	. Характеристика движения по автомобильным дорогам 15
§ 1.	5. Классификация автомобильных дорог..............18
Глава 11. Элементы автомобильной дороги ....................  .	21
§ 11.	1. Элементы плана дороги ....................... 21
§ 11.2	. Элементы продольного профиля дороги ..... 23
§ 11.3.	Поперечные профили дороги......................28
Раздел второй
ТРЕБОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ К ЭЛЕМЕНТАМ
ДОРОГИ В ПЛАНЕ И ПРОФИЛЕ
Глава III. Основы расчетов движения автомобилей по дорогам ... 35
§ 111	.1. Движение автомобиля по дороге. Сопротивления
движению автомобиля ....	.	.....
§ 11	1.2. Динамические характеристики автомобиля......
§ 111	.3. Сцепление шин с поверхностью дороги.........43
§ 111.	4. Продольные уклоны, преодолеваемые автомобилями 47
§ 111.5	. Особенности движения автомобилей по криволиней-
ному продольному профилю...............................50
§ 111.	6. Торможение автомобиля....................  .	53
§ 111	.7. Особенности торможения автомобилей на затяжных
спусках................................................56
363
£8
§ III.	8. Особенности тяювых расчетов автопоездов т .	. 58
§ 111.9	. Расход топлива и износ шин в зависимости от дорож-
ных условий ...	   60
Список	литературы.....................................  .63
Глава IV. Проектирование кривых в плане.............................64
§ 1V.1	. Особенности движения автомобиля по кривым ... 64
§ 1V.	2. Коэффициент поперечной силы ....	65
§ 1V.3	. Назначение величины радиусов в плане . .	69
§ 1V.4.	Переходные кривые ...	...... 72
§	IV.5.	Уширение проезжей части	иа кривых . .	77
§	1V.6.	Виражи .	.	......	79
§	1V.7	.	Требования	к видимости	на дорогах ...	.83
§	IV.8.	Обеспечение	видимости на	кривых в плайе .	.	86
Список	литературы........................ .	.	89
Глава V. Требования к элементам дороги в продольном и поперечном
профилях .	............................89
§ V.I.	Нормирование величины продольных уклонов на до-
рогах	 89
§ V.2.	Вертикальные кривые.................................91
§ -V.3	.	Ширина проезжей	части и обочин....................94
§ V.4.	Полоса отвода..................................... .98
Глава Vl^-Закономерности движения транспортных потоков .... 100
§ VI.1.	Режимы движения автомобилей......................100
§ VI.2.	Характеристики режимов движения потоков авто
мобилей........................................ ,	103
§ V1.3.	Теория транспортных потоков .	...... 105
§ V1.4	Пропускная способность дороги.....................106
§ VI5.	Загрузка дорог движением в пропускная способность 
полосы движения .	....... ПО
§ VI6.	Технические условия на проектирование дорог .	112
Список	литературы............................. .	. 114
Раздел третий
УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПРИРОДНЫХ ФАКТОРОВ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОГ
Глава VII. Влияние на работу дорши природных факторов .	.	,	.115
§ V11.1.	Природные факторы	.	.	.................115
§ VI1	.2. Источники увлажнения земляного полотна .	,	. 120
§ V11.	3. Водный режим земляного полотна.................121
'§ V11.4. Зимнее перераспределение влаги в земляном полот-
не и процесс пучинообразования .	.	... 123
§ V11.5	. Дорожно-климатическое районирование СССР . . 131
864
§ VII.6.	Опенка гидрологических и гидрогеологических ус-
ловий местности . .	134
§ VII.7	. Требования к возвышению бровки земляного полот-
на вад поверхностью грунта и регулирование вод-
ного режима земляного полотна . .	. 136
Список литературы....................................  139
Глава VIII. Дорожный водоотвод..................................139
§ VIII	.1. Система сооружений поверхностного и подземного
водоотвода и принципы их проектирования .... 139
§ VIII.	2. Проектирование дорожных канав...............149
§ VIII.3	. Расчет дренажа. . .	...	..............151
Глава IX. Гидравлический расчет малых мостов и труб.............154
§ IX.I.	Общие данные................................   154
ч § IX.2. Определение объемов и расходов ливневых вод на
малых водосборах .	.... 156
§ IX.3.	Расчет стока талых вод с малых водосборов .... 161
§ IX	.4. Расчет отверстий труб...........'	........165
§ IX.	5. Учет аккумуляции ливневых вод перед малыми
водопропускными сооружениями . .	168
§ IX.6	. Расчет отверстий малых мостов и определение высоты
сооружений . .	............ 172
§ IX.7.	Расчет размывов и укреплений русел за малыми
мостами и трубами....................................  174
Раздел четвертый
ПРОЛОЖЕНИЕ ТРАССЫ ДОРОГИ НА МЕСТНОСТИ
Глава X. Основные правила выбора направления трассы.............178
§ Х.1.	Учет интенсивности и объема грузопотоков при вы-
боре направления трассы	178
§ Х.2	. Учет природных условий при выборе направления
трассы ................................................187
§ Х.З.	Проложение трассы дороги на местности .... 188
§ Х.4.	Учет снегозаносимости при проложении трассы . . . 190
§ Х.5.	Пересечение водотоков......................... 193
§ Х.6.	Развитие линии иа склонах..................... 195
§ Х.7	. Проложение трассы дороги в районе населенных
пунктов................................................199
Глава XI. Проектирование продольного	профиля..................203
§ XI.	1. Нанесение проектной	линии....................203
§ XI.2.	Последовательность проектирования продольного
профиля....................... ...	204
§ XI.3.	Назначение контрольных точек при нанесении проект-
ной линии .............................................208
§ XI.4.	Объемы насыпей и выемок ............ 212
365
§ XI.5	. Подсчет объемов земляных работ.................214
§ XI.6.	Установление дальности возки грунта...........  .	216
Глава XII. Учет требований безопасности движения и охраны природы
при проектировании дорог ..................................... 219
§ XI	1.1. Учет требований удобства и безопасности движе-
ния при проектировании трассы дороги ................... 219
§ XII.2.	Учет требований охраны природы при выборе на-
правления трассы и в других проектных решениях 225
§ XII.3	. Обеспечение пространственной плавности трассы 229
§ XI	1.4. Клотоидное трассирование .................... 234
§ XII.5	. Трассирование дороги в увязке с окружающим
ландшафтом................................................238
Глава XIII.	Пересечения автомобильных дорог.......................243
§	XIII.I	. Пересечения дорог в одном уровне'.............243
§	XIII.2.	Кольцевые пересечения в одном	уровне...........247
§	XIII.3	. Переходно-скоростные, полосы .................250
§ XIII.	4. Простейшие пересечения и примыкания дорог в
разных уровнях ......................................... 251
§ XIII.5	. Требования к элементам пересечений в разных
уровнях . . . .’....................................... .	258
§ XIII.6.	Сложные	пересечения в разных уровнях	259
§ XIII.7.	Пересечения автомобильных дорог с железными
дорогами................................................. 264
Список литературы.........................................265
Раздел пятый
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
Глава XIV. Проектирование земляного полотна..................  266
§ XIV.I.	Требования к устойчивости земляного полотна . 266
§ XIV.2	. Расположение грунтов в земляном полотне ... 271
§ XIV.3.	Требования к степени уплотнения грунтов земля-
ного полотна .......................................  274
§ XIV.4.	Устойчивость земляного полотна на косогорах . . . 277
§ XIV.5.	Устойчивость земляного полотна на слабых осно-
ваниях....................... ..........................278
§ XIV.6.	Определение осадки насыпей . . . ...........283
§ XIV.7.	Расчет скорости	осадки	насыпей...............286
§ XIV.8.	Устойчивость	откосов	земляного полотна.......289
Список литературы.....................................297
366
Глава XV. Конструирование дорожных одежд........................297
§ XV.1.	Конструктивные слои дорожной одежды...........297
§ XV.2.	Основные типы дорожных одежд..................299
§ XV.3.	Общие принципы конструирования дорожных одежд 308
§ XV.	4. Характеристики прочности грунтов и материалов
конструктивных слоев дорожных одежд....................313
Глава	XVI.	Расчет	нежестких дорожных одежд.....................317
§	XVI.	1.	Нагрузки на дорожную одежду.................317
§	XVI.2	.	Прочность нежестких дорожных одежд..........319
§ XVI.3.	Расчет толщины дорожных одежд по предельному
допустимому упругому прогибу . .	. . 321
§ XVI.4	. Проверка на устойчивость несвязных слоев дорож-
ной одежды против сдвига .	...	.	. 328
§ XVI.	5. Проверка на растягивающие напряжения в связ-
ных слоях дорожной одежды..............................331
§ XVI.6	. Расчет толщины дорожных одежд из условия пре-
дупреждения деформаций при промерзании . 332
§ XVI.7.	Расчет толщины дренирующих слоев дорожной
одежды................................... .	 . 335
§ XVI.8.	Метод расчета дорожных одежд Харьковского ав-
томобильно-дорожного института ...	.... 338
№ XVI.9. Методы расчета толщины дорожных одежд, при-
меняемых за рубежом................................341
Список литературы .................................... 342
Глава XVII. Расчет жестких дорожных одежд и оснований...........342
§ XVII.	1. Особенности работы жестких дорожных одежд 342
§ XV	II.2. Расчет плит на действие внешней нагрузки . 344
§ XVI	I.3. Расчет бетонных покрытий на укрепленных ос-
нованиях ....	............. .... 349
§ XVII	.4. Усиление существующих бетонных покрытий . . 350
§ XVI	1.5. Расчет жестких дорожных одежд на температурные
напряжения.............................................351
Список литературы......................................355
Предметный указатель...................................356
Валерий Федорович Бабков
Олег Владимирович Андреев
ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДПРОГ
ЧАСТЬ I
Предметный указатель составлен Л. П, Топольницкой
Рецензенты М. Н. Кудрявцев, Я. В. Хомяк
Редактор Л. П. Топольннцкая
Обложка художника Г. п. Казаковцева
Технический редактор Р. А. Иванова
Корректоры В. Я. Кииареевская, Л. Б. Кулакова
И Б № 1084
Сдано в набор 3I.I0.7B. Подписано к печати 06.03.79.	Т-02179
Формат бумаги 60X90'/ie тип. № 2.	Гарн. литературная. Печ высокая.
Печ. л. 23 Уч.-изд. л. 26,81 Тираж 25 000 экз. Зак. тип. 725
Пеня i р. 30 к. Изд. № 1-1-1/16 № 8905
Изд-во «ТРАНСПОРТ», I07I74, Москва, Басманный туп., 6а
Московская типография № 4 Союзполиграфпрома
Государственного комитета СССР
по делам издательств, полиграфии и квнжной торговли,
129041. г. Москва, Б. Переяславскаи ул., д. 46