Автомобильные и железные дороги. 3

        Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

                
 
 
 
 

                       
 
 

                            Курсовая работа 

           "Автомобильные  и железные дороги" 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                     Студент:

                                                                                                                     Группа: 3012/1

                                                                                                                     Преподаватель: Носиков А. И. 
 
 
 

                                                                        -2003-

Содержание 

  Автомобильные дороги………………………………………………………………….....3 

I. Определение требуемых  параметров дороги…………………………………………….3 

1. Установление  категории дороги………………………………………………………….4

2. Установление  параметров дороги по СНиП……………………………………………..4

3. Определение  параметров дороги расчетами……………………………………………..4

3.1 Установление  числа полос движения…………………………………………………...4

3.2 Определение  ширины проезжей части, полосы  движения и земляного полотна…....5

3.3 Определение  наименьших радиусов кривых в  плане………………………………….5

3.4 Видимость  пути…………………………………………………………………………..6

3.5 Определение  наименьших радиусов вертикальных  кривых…………………………..7

3.6 Определение  уширения проезжей части на  кривых…………………………………...7

3.7 Определение  максимального продольного уклона  дороги…………………………....8 

II. Гидравлические расчеты водопропускных сооружений.................................................9 

1. Гидравлический  расчет трубы............................................................................................9

2. Расчет  отверстия малого моста...........................................................................................9

2.1 Определение  бытовой глубины........................................................................................9

2.2 Установление  схемы протекания воды под  мостом.......................................................10

2.3 Определение  величины отверстия моста.........................................................................11

2.4 Уточнение  расчетных данных...........................................................................................11

2.5 Определение  высоты и длины моста................................................................................12 

III. Проектирование земляного полотна, водоотвода...........................................................13 

1. Проектирование продольного профиля.............................................................................13

2. Требования к проектированию кюветов............................................................................13 

IV. Конструкция дорожной  одежды.......................................................................................14 

Железные  дороги.....................................................................................................................15 

I. Проектирование плана пути железной дороги на перегонах...........................................15

II. Расчет числа путей в районном парке и количества парков...........................................17 

Литература................................................................................................................................19 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                       

      

                                                 Автомобильные дороги 

                                 I. Определение требуемых параметров дороги 

      Технические параметры, значения которых должны быть выдержаны при проектировании автомобильной дороги для обеспечения безопасности движения по ней, приведены в табл. 1. Они зависят от категории автомобильной дороги, которая является обобщенным показателем степени ее капитальности. При выполнении курсовой работы, после установления категории дороги находим значения технических параметров СНиП и заносим их в пояснительную записку, кроме того определяем параметры дороги расчетом на движение принятых транспортных средств с расчетной скоростью, установленных СНиП для дороги данной категории. В работе принимаем значения, удовлетворяющие требованиям СНиП и расчетам. 
 
 
 

Таблица 1

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                            1. Установление категории дороги. 

       В соответствии со СНиП II-Д. 5-72 категория автомобильной дороги зависит от интенсивности движения по ней. Поскольку обычно интенсивность движения в период возведения объектов больше, чем в период их эксплуатации, при выполнении задания за расчетный принимается период строительства объекта.

Ожидаемая интенсивность движения в период строительства объекта определяется по формуле:

                                ,

где q=90000 - количество грузов, перевозимых на 1 млн. руб. сметной стоимости строительно-    

                         монтажных работ, т;

      С = 170 - сметная стоимость строительно-монтажных работ по объекту, млн. руб.;

     Т = 2 - срок строительства объекта, годы;

     n = 365 - число рабочих дней в году;

     К_пр = 0.6 - коэффициент использования пробега автомобиля;

     К_гр = 0.8 - коэффициент использования грузоподъемности автомобиля;

     Г = 15 - грузоподъемность автомобиля, т.

       По интенсивности движения N в соответствии с приведенной в табл.1 СНиП классификацией автомобильных дорог определяем, что дорога III категории.

                                  

                                  2. Установление параметров дороги по СНиП. 

       В табл. 3, 4, 9, 10, 25 СНиП даны основные параметры автомобильных дорог в зависимости от их категории. Они приведены в пояснительной записке в форме табл.1.  

                                   3. Определение параметров дороги расчетами. 

                                         3.1 Установление числа полос движения 

       Число полос движения определяется из сопоставления ожидаемой часовой интенсивности движения по дороге и пропускной способности одной полосы движения по формуле:

                                                 ,

где    n – число полос движения;

        N_ч - часовая интенсивность движения, авт./час;

        N_п - пропускная способность полосы движения, авт./час.

        С учетом неравномерности движения в течение суток:

                                           N_ч=N/10=2911/10=291,1 авт/час

       Пропускной  способностью  полосы  движения  называется  количество автомобилей, которые могут проехать по ней в течение одного часа при обязательном условии обеспечения безопасности движения. В курсовой работе используется упрощенная динамическая модель транспортного потока, согласно которой автомобили перемещаются по полосе движения друг за другом, без обгона и с постоянной скоростью. 

       
 
 
 

         В этом случае пропускную способность полосы движения можно определить по формуле:                 авт/час.,

Где   v = 100 - расчетная скорость движения, км/час;

         j = 0,5- коэффициент сцепления;

          f = 0,02 - коэффициент сопротивления качению;

          l₂ = 15 - длина автомобиля, м;

          lо = 10- запас расстояния, м;

          Кэ = 1,4- коэффициент эксплуатационного состояния тормозов. 

      3.2 Определение ширины проезжей части, полосы движения и земляного полотна.  

       Ширина проезжей части b вычисляется по формуле:

                                                    b = b_п × n = 3,55 × 2 = 7,1 м.,

где   b_п - ширина полосы движения, м (рис. 1.1)

        n = 2 - количество полос движения.

     Ширина полосы движения:

                                             b_п = а + 2 × х =2,75 + 2 × 0.4 = 3,55 м.,

где  а = 2,75 - ширина кузова автомобиля, м;

        х - расстояние от кузова до обочины или смежной полосы движения, м;

        Величина х устанавливается по эмпирической зависимости:

                                          х = 0.004 × v = 0.004 × 100 = 0,4 м

       Ширина земляного полотна:

                                             В = b + 2 × t = 7,1 + 2 × 2,5 = 12,1 м.,

где t = 2,5 м - ширина обочины, принимаемая по СНиП(табл.4). 
 
 

                                                   
 
 
 

                
 
 
 

                                        Рис. 1.1. Определение ширины полосы движения

 

                                3.3 Определение наименьших радиусов кривых в плане 

      Проезжая часть автомобильной дороги на кривой в плане может иметь либо двухскатный поперечный профиль, либо односкатный, называющийся виражом. Наименьший радиус кривой в плане, при котором применяется двухскатный профиль при данной расчетной скорости движения находится по формуле:

                              

                        

где   j _n = 0,1 -коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении;

         i_n = 20 ‰ - поперечный уклон проезжей части.

 

      При назначении радиусов поворота, меньших R_H , необходимо предусматривать устройство виража. При значительном уменьшении радиуса поворота центробежная сила возрастает настолько, что вираж уже не обеспечивает устойчивости автомобиля против бокового скольжения. Это наименьшее значение радиуса поворота автомобильной дороги с виражом вычисляется по формуле:

                              ,

где    i_B = 40 ‰ - уклон виража (СНиП, п.3.18).

      При устройстве виража длина отгона L определяется по выражению:

                                           ,

где   i _пр = 0.02 -дополнительный продольный уклон отгона виража (СНиП, п.3.29). 
 
 

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                              Рис. 1.2. Схема отгона виража  
 

                                                          3.4 Видимость пути 

       Для обеспечения безопасности движения с расчетной скоростью водитель должен видеть дорогу на определенном расстоянии, называемом расстоянием видимости поверхности дороги (рис. 1.3), которое равно:

                                       S_ВД = l₁+S_T+l₀ = 27,8 + 106 + 10 = 143,8 м,

где  l₁=v/3,6 - путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, равное 1сек;

        S_т - длина тормозного пути:

        lо - запас расстояния (5-10м)

                              

       
 
 
 
 
 
 
 
 

                                         
 

                                                     Рис. 1.3. Схема видимости поверхности дороги 
 
 

                           3.5 Определение наименьших радиусов вертикальных кривых. 

      Наименьший радиус выпуклой кривой устанавливается из условий видимости дороги:

                                  ,

где  d=1,2 м - высота луча зрения водителя над поверхностью дороги.

Наименьший  радиус вогнутой кривой определяется из условия ограничения величины центробежной силы:

                                     

               3.6 Определение уширения проезжей части на кривых 

           Величина уширения устанавливается для принятых в проекте радиусов поворота (рис. 1.4). При движении по кривой ширина проезжей части, занимаемой автомобилем, увеличивается (рис. 1.5). Она находится по формуле:

                                              ,

где   L = 12 - расстояние между задней осью и передним буфером автомобиля;

        К = 563 - радиус кривой.

      Учет зависящих от скорости движения отклонений автомобиля от средней траектории производится по эмпирической формуле:

                                           

     Полная величина уширения:

                                          e_П = 2 × (е+ е_V) = 2 × (0,128 + 0,21) = 0,676 м 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                      Рис. 1.4. Схема поворота автомобиля

       

 

                        

                                                    Рис. 1. 5. Отвод уширения проезжей части

        

                                3.7 Определение максимального продольного уклона дороги 

       Максимальный продольный уклон устанавливается по условиям сцепления ведущих колес автомобиля с покрытием при трогании с места.

       По условиям сцепления при трогании с места:

                                    i_max = g×j -f – j = 0,5 – 0,02 – 0,24 = 0,24

где   g- коэффициент сцепного веса - отношение веса, приходящегося на ведущие оси ко всему весу            

         автомобиля;

         j-коэффициент сопротивления инерции:

                                    

где   а = 0,5-ускорение;

         g = 9,8- ускорение силы тяжести;

        x- коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей автомобиля;

                                   z = 1 + 0,06 × K² = 1 + 0,06 × 7,82² = 4,67

где К = 7,82-передаточное число в коробке скоростей. 
 

                                 II Гидравлические расчеты водопропускных сооружений 

                                                 1. Гидравлический расчет трубы 

      Гидравлический расчет трубы включает в себя определение:

-диаметра  трубы и типа укрепления русла;

-высоты  подпора воды и высоты насыпи  над трубой;

-длины  трубы,

      Расчет безнапорных труб производится по табл. П-15 [2], которая составлена из условия, что трубы имеют уклоны, не менее критического i_кр. Практически трубы укладываются по уклону местности. Так как он меньше критического более чем в два раза, то подпор, полученный по таблице, увеличивается на величину:

                                               l ∙ (i_кр - i_о) = 19,4 × (0,007-0) = 0,14 м,

где    l = 19,4 -длина трубы, м;

          i_о = 0-уклон трубы;

          i_кр = 0,007-критический уклон.

      Так как тип оголовка I и Q_р = 1,9 м³/с, то принимаем d = 1,25 м, Н = 1,26 м, v = 2,5 м/с, с учетом

1 × (i_кр-i_о), Н = 1,40 м.

      По скорости протекания воды (табл. П-16) [2] назначается тип укрепления русла -каменная наброска из булыжника или рваного камня.

      Определяем высоту насыпи над трубой Н_нас. Бровка земляного полотна на подходе к трубе возвышаться на 0,5 м над расчетным горизонтом с учетом подпора. Высота насыпи должна обеспечивать размещение над трубой дорожной одежды; в итоге получаем:     

                              Н_наc= d +0,5 + h_{дорожной одежды} = 1,25 + 0,5 + 0,68 = 2,43 м

      Длина трубы определяется по выражению:

                    l = В + 2m × Н_нас = 12,1 + 2 × 1,5 × 2,43 = 19,4 м,

где m = 1,5-коэффициент крутизны откоса насыпи

      Из таблицы П-17 [2] находим:

- толщину звена = 0,12 м;

- длину оголовка = 2,26 м.

                                       

                                                2. Расчет отверстия малого моста 

                                                  2.1 Определение бытовой глубины 

      Бытовую глубину устанавливают подбором положения горизонта высоких вод. Для этого задаются каким-либо значением бытовой глубины h_б = 1,05 м, определяют площадь живого сечения w, смоченный периметр р и гидравлический радиус R:

                                          
 
 

                                                                                                  ,

где  i₁ = 0,1;

         i₂ = 0,06 - уклоны (рис 2.1)

                                         

                          

                                                            

        

         Далее по формуле Шези вычисляем бытовую скорость: