Основи проектування автомобільних доріг

Міністерство освіти Російської Федерації

Уральський філія

Московського державного автомобільно-дорожнього інституту

(Технічного університету)

 

Розрахунково-пояснювальна записка до курсової роботи

 

З дисципліни «Основи проектування автомобільних доріг.»

 

Студент: Горячев А.С.

Група: ТАК-32

Керівник роботи: Кондратенко Т.А.

 

 

Челябінськ 2005

ВСТУП ................................................. .................................................. . 4

1. Природно-кліматичні умови ПРОЕКТУВАННЯ АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ ........................................... ........................ 4

1.1. Кліматичні умови ................................................ ........................... 4

1.2. Рельєф місцевості ................................................ ...................................... 7

1.3. Грунтово-грунтові умови .............................................. .................... 7

1.4. Гідрологічні та гідрографічні умови ..................................... 7

2. РОЗРАХУНОК ТЕХНІЧНИХ НОРМ АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ. 7

2.1. Визначення категорії автомобільної дороги .................................... 7

2.2. Перевірка пропускної здатності смуги руху .......................... 8

2.3. Визначення ширини проїжджої частини .............................................. ...... 9

2.4. Визначення ширини земляного полотна .............................................. 9

2.5. Визначення мінімального радіусу кривої у плані ............................ 9

2.6. Визначення відстані видимості в поздовжньому профілі .............. 10

2.7. Визначення граничного поздовжнього ухилу .................................. 11

2.8. Визначення мінімального радіусу вертикальних кривих .............. 12

3.ПРОЕКТІРОВАНІЕ ПЛАНУ ТРАСИ ............................................ 14

3.1. Проектування горизонтальних кругових кривих ........................... 14

3.2. Проектування перехідних кривих ............................................... .... 15

3.3 Порівняння варіантів траси по експлуатаційно-транспортних показників 25

4. РОЗРАХУНОК НЕПРАВИЛЬНОГО ПІКЕТИ ............................................. 27

5. Проектуванні поздовжнього профілю Атомобільноє ДОРОГИ ............................................. .................................................. ......................... 27

5.1. Розрахунок контрольних та керівних робітників ..................................... 27

5.2. Визначення точок нульових робіт .............................................. .......... 28

5.3. Проектування поздовжнього водовідведення ........................................... 29

6. ПОПЕРЕЧНІ ПРОФІЛІ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБІЛЬНИХ ДОРІГ ............................................ .................................................. ............ 30

6.1. Проектування земляного полотна в насипах ................................... 30

6.2. Розрахунок поперечного профілю земляного полотна ................................ 30

6.3. Проектування земляного полотна у виїмках ................................... 34

6.4. Розрахунок поперечного профілю земляного полотна ................................ 34

7. ПРОЕКТУВАННЯ відгону віражу ......................................... 36

7.1. Правила проектування ................................................ ...................... 36

7.2. Методи розрахунку ................................................ ...................................... 36

7.3. Проектування і розрахунок розширень .............................................. ....... 37

7.4. Розрахунок відгону віражу ............................................... .............................. 37

8. РОЗРАХУНОК ОБСЯГІВ насип ................................. 38

9. ЛІТЕРАТУРА ................................................. ........................................ 43

 

Введення

Сучасна автомобільна дорога являє собою комплекс складних інженерних споруд, що забезпечують рух транспортного потоку з високими швидкостями і необхідну безпеку і комфортабельність руху. Автомобільні дороги повинні проектуватися і будуватися таким чином, щоб автомобілі могли повністю реалізувати свої динамічні якості при нормальному режимі роботи двигунів.

Дороги схильні активного впливу численних природних і кліматичних факторів (снігові замети, зволоженню випадають опадами, поверхневими і грунтовими водами та ін.) Ці особливості функціонування автомобільних доріг обов'язково повинні бути враховані при проектуванні проектної лінії поздовжнього профілю (призначення керівних робочих оцінок, контрольних відміток водопропускних споруд) та земляного полотна.

При проектуванні автомобільної дороги необхідно досконало володіти прийомами оптимального вибору траси на місцевості та збору даних, необхідних для обгрунтування проектних рішень, вміти розраховувати технічні нормативи дороги, що забезпечують зручність і безпеку вантажних і пасажирських автомобільних перевезень.

Різноманіття природних умов Російської Федерації не допускає використання типових проектів і трафаретних рішень. Тому від проектувальників насамперед потрібні творчий підхід до проектування автомобільних доріг, вміння знаходити технічно правильні та економічно доцільні інженерні рішення.

 

1. Народне господарство та природно-кліматичні умови проектування.

Область розташована в основному на східних схилах Південного Уралу і прилеглих територіях Зауральського пенеплена; на північно-заході захоплює частину гірських хребтів Уралу; найвища вершина області гора Нургуш (1406м). За характером поверхні в Челябінській області виділяються дві частини: західна з грядово-горбистим рельєфом (середня висота 300-500м) і східна рівнинна, що має численні западини, пологі гриви (висотою до 20м) і міжпасмовими зниження. Центральна частина області горбиста (висотою до 100-200м). Клімат континентальний. Зима холодна, тривала. Середня температура січня від -15 ° С на північному заході до -17 ° С на південному сході. Літо тепле, на південно-сході спекотне. Середня температура липня 16 ° С на північному заході і 18 ° С на південному сході. Опадів від 600 мм в гірській частині до 350мм в рік на рівнинах; максимум припадати на літо. Головні ріки-Урал і Міас. Ресурси гідроенергії річок 0,3 ГВт. Для водопостачання Магнітогорська створено Верхньоуральському водосховище, Челябінська-Аргазінське і Шершневське водосховища. Численні озера з прісною і солоною водою; найбільші з них-Увільди, Іртяш, Тургояк, Великі Каслі, Чебаркуль. Переважають звичайні і вилужені чорноземи, зустрічаються також сірі лісові, гірсько-лісові сірі і лучно-чорноземні грунти. Лісопокрита площа становить понад ¼ всій території Челябінської області; запаси деревини 185млн. м ³. Рослинність представлена ​​на Півночі осиково-березовими і сосновими лісами, в центральній частині-лісостепом, на півдні-різнотравно-злаковими степами. У горах-ялицево-смерекові ліси з домішкою сосни, модрини, липи і дуба. Тваринний світ складається переважно з лісових і степових форм. Челябінська область-одна з найбільш розвинених в індустріальному відношенні областей. Велику частину продукції народного господарства дає промисловість, головним чином важка. Основні галузі-чорна та кольорова металургія, машинобудування і металообробка, хімічна промисловість. Енергетика Челябінської області базується на місцевому паливі (челябінський буровугільний басейн) тільки частково. Найбільші підприємства чорної металургії-Магнітогорський металургійний комбінат імені В.І. Леніна. Заводи: металургійний, трубопрокатний і феросплавний-в Челябінську, а також заводи в Златоусті, Аше і Чебаркулі, магнітогорський калібрувальний і метизної-металургійні заводи. Виробництво вогнетривів-на заводі "Магнезит" в Сатке. Кольорова металургія включає Карабашское міделиварний і Верхнеуфалейскій нікелевий комбінати, Челябінський електролітний цинковий завод. Гірничодобувна промисловість представлена ​​видобутком залізної руди (Бакальське, Магнітогорське, Златоустівський залізорудні родовища), магнезиту (Саткинський група родовищ), графіту (Тайгінское родовище), бурого вугілля (Челябінський буровугільний басейн), вогнетривких глин (Ніжнеувельское родовище). Провідними є транспортне (виробництво тракторів і автомобілів), будівельно-шляхове, гірничошахтне і с.г. машинобудування. Протяжність залізниць 1,8 тис. км (1976). Головні лінії широтного напрямку: Уфа-Челябінськ-Курган, Бєлорєцьк-Магнітогорськ-Картали-Тобол. Велику роль відіграє також меридіальному залізниця Орськ-Картали-Троїцьк-Челябінськ-Єкатеринбург. Досить розвинений автомобільний транспорт. Довжина автодоріг з твердим покриттям 6,1 тис.км. (1976). Головні автодороги: Уфа-Аша-Міас-Челябінськ-Курган і Троїцьк-Челябінськ-Єкатеринбург. Через Челябінську область проходить мережа транзитних нафтопроводів, газопроводів і авіаліній.

 

Табліца1.1

Середньомісячні температури повітря, ⁰ С

Місяць	I	II	III	IV	V	VI
Температура, 0 С	-15,8	-14,3	-7,4	3,9	11,9	16,8
Місяць	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Температура, 0 С	18,4	16,2	10,7	2,4	-6,2	-12,9

Таблиця 1.2

Середньомісячна кількість опадів, мм

Місяць	I	II	III	IV	V	VI
Кількість опадів, мм	16	14	17	21	34	53
Місяць	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Кількість опадів, мм	76	57	35	37	25	22

Таблиця 1.3

Розподіл твердих і рідких опадів,%

Місяць	I	II	III	IV	V	VI
Тверді опади	97	92	84	28	2	-
Рідкі опади	-	-	-	31	76	98
Змішані опади	3	8	16	41	22	2
Місяць	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Тверді опади	-	-	1	21	68	99
Рідкі опади	100	100	89	37	6	-
Змішані опади	-	-	10	42	26	1

Таблиця 1.4

Повторюваність вітру в січні,%

Напрямок вітру	з	св	в	юв	ю	юз	з	сз
Кількість повторень,%	20	11	1	2	26	23	11	6
Швидкість, м / с	11,4	4,3	0,8	2,6	11,6	6,1	1,8	4,7

Таблиця 1.5

Повторюваність вітру в липні,%

Напрямок вітру	з	св	в	юв	ю	юз	з	сз
Кількість повторень,%	20	16	4	3	8	13	14	22
Швидкість, м / с	5,6	3,5	1,9	1,4	2,5	2,7	3,6	6,9

 

2. Розрахунок технічних норм автомобільної дороги.

Категорія автомобільної дороги визначається з умови розрахунку перспективної інтенсивності руху за формулою:

де N _o - вихідна інтенсивність руху, авт. / добу.; K _r - коефіцієнт щорічного приросту інтенсивності руху; t - перспективний розрахунковий термін прогнозування інтенсивності, приймається рівним 20 років.

Вихідна інтенсивність руху N0 = 450 авт / добу.

За СНиП 2.05.02-85 автомобільна дорога з інтенсивністю руху від 1000 до 3000 авт. / добу. відноситься до III технічної категорії. Розрахункова швидкість руху V _р = 100 км / ч.

Ширина смуги руху П (м) визначається з умови зустрічного руху автомобілів за формулою:

де b, c - ширина кузова і відстань між колесами розрахункового автомобіля, м; y - ширина запобіжної смуги між серединою зовнішнього заднього колеса автомобіля і кромкою проїзної частини, м; x - величина зазору безпеки між автомобілями і віссю проїзної частини, м, визначається за формулою:

Ширину земляного полотна В (м) при двухполосном русі можна визначити за формулою:

де а - ширина узбіччя, м, приймається в залежності від категорії проектованої дороги і дорівнює 2,5 м .

 

Теоретична пропускна здатність однієї смуги руху визначається за формулою:

де L ₀ - відстань між рухомими один за одним автомобілями, м;

де t - час реакції водія, t = 1 с; До _е - коефіцієнт експлуатаційних умов гальмування, для вантажних автомобілів До _е = 1,7; φ _i - коефіцієнт зчеплення, який дорівнює 0,5; i - поздовжній ухил дороги, що дорівнює нулю; l - довжина переважаючого вантажного автомобіля; l ₀ - зазор безпеки при зупинці автомобіля перед перешкодою, приймається рівним 10 м .

 

 

 

де П _у - коефіцієнт, що враховує реальні умови руху автомобіля по дорозі, П _в = 0,3 ... 0,5, приймаємо 0,4.

 

 

Пропускна здатність визначається за формулою:

де n - число смуг руху; А _В - пропускна здатність кожної зі смуг руху

Найменший радіус кривої в плані визначається за формулою:

де μ - коефіцієнт поперечної сили, μ = 0,08; I _пч - поперечний ухил проїзної частини, приймається в залежності від типу покриття.

У розрахунках приймається більше значення радіуса горизонтальної кривої.

Визначення відстані видимості в поздовжньому профілі.

1. З умови видимості поверхні покриття.

де L ₁ - шлях, пройдений автомобілем за час з моменту, коли водій побачив перешкоду, до початку повного гальмування, м; S _т - гальмівний шлях автомобіля, м.

 

 

 

 

2. З умови видимості зустрічного автомобіля.

У розрахунках приймається більше значення відстані видимості.

Визначення граничного поздовжнього ухилу.

де Д - вільне тягове зусилля на ободі провідних коліс переважаючого вантажного автомобіля, віднесене до одиниці його ваги (динамічний фактор); f - коефіцієнт опору коченню коліс автомобіля, в розрахунку приймаємо для удосконалених покриттів f = 0,015; δ - коефіцієнт, що враховує вплив обертових частин автомобіля; j - прискорення автомобіля (при рівномірному русі автомобіля з постійною швидкістю j = 0).

Динамічний фактор Д _1, обчислений з умови зчеплення коліс з покриттям.

де φ ₁ - коефіцієнт поздовжнього зчеплення автомобільної шини з покриттям, значення якого в залежності від вологості і зносу покриття змінюється від 0.1 до 0.7. У розрахунку прийняті несприятливі умови для руху автомобіля (покриття дороги вологе, брудне), при цьому φ ₁ = 0.2;

G, G _сц - загальний (при повному навантаженні) і зчіпний (припадає на провідну вісь) вага автомобіля, кг; Р _В - сила опору повітря, що залежить від швидкості руху;

де k - коефіцієнт обтічності вантажного автомобіля, k = 0.7; V _Д - швидкість руху автомобіля, км / год, приймається за графіком при максимальній роботі двигуна на прямій передачі.

F = (0.8 ... .0.9) HB

де H - висота розрахункового автомобіля; B - ширина розрахункового автомобіля.

Якщо дотримується умова Д <Д _1, то величину граничного ухилу приймають як проектну.

Динамічний фактор, який визначається за графіками динамічних характеристик розрахункового автомобіля при максимальному режимі роботи двигуна на прямій передачі, дорівнює 0.04. Отже, дотримується умова Д <Д _1, і величина граничного поздовжнього ухилу буде знайдена за формулою

Визначення мінімального радіуса опуклих вертикальних кривих.

1. З умови видимості поверхні покриття автодороги.

 

 

де S _п - відстань видимості поверхні покриття, м; d - висота очей водія над поверхнею покриття, приймаємо d = 1.2.

2.З умови видимості зустрічного автомобіля.

де S ₀ - відстань видимості зустрічного автомобіля, м.

Визначення мінімального радіуса увігнутих вертикальних кривих.

1. З умови видимості дороги в нічний час.

де S _п - відстань видимості поверхні проїзної частини дороги в нічний час при світлі фар; h _ф - висота фар над поверхнею покриття, в розрахунках приймається h _ф = 0.8 м; α - кут розсіювання світла, α = 2 ^0.

2. З умови навантаження на ресори.

де a - допустиме відцентрове прискорення, що не дає перевантаження ресор, a = 0.5 м / с ^2.

У розрахунках використовується більше значення радіуса вертикальної опуклої і вертикальної увігнутою кривою.

Ð¢ÐµÑ Ð½Ñ–Ñ‡Ð½Ð° норма	Дані		Прийняті в проекті
	За Ñ€Ð¾Ð·Ñ€Ð°Ñ ÑƒÐ½ÐºÐ¾Ð¼	За СниП 2.05.02-85
Число смуг Ñ€ÑƒÑ Ñƒ	2	2	2
Ширина смуг Ñ€ÑƒÑ Ñƒ	4,25	3,5	4,25
Ширина узбіч	2,5	2,5	2,5
Ширина земляного полотна	13,5	12	13,5
Найбільший поздовжній ÑƒÑ Ð¸Ð»	35	60	35
Відстань видимості: Ð¿Ð¾Ð²ÐµÑ€Ñ Ð½Ñ– дороги зустрічного автомобіля	117.88	200	200
	225.27	350	350
Радіус кривої в плані	840	600	840
Радіус Ð²ÐµÑ€Ñ‚Ð¸ÐºÐ°Ð»ÑŒÐ½Ð¸Ñ ÐºÑ€Ð¸Ð²Ð¸Ñ : Ð¾Ð¿ÑƒÐºÐ»Ð¸Ñ ÑƒÐ²Ñ–Ð³Ð½ÑƒÑ‚Ð¸Ñ	5789.87	10000	10000
	2431.35	3000	3000

3. ПРОЕКТУВАННЯ ПЛАНУ ТРАСИ АВТОМОБІЛЬНОЇ ДОРОГИ

Положення геометричній осі автомобільної дороги на місцевості називається трасою. Оскільки траса при обході перешкод, на підйомах на пагорби і спусках в пониження місцевості змінює свій напрямок у плані та поздовжньому профілі, вона є просторовою лінією.

Графічне зображення проекції траси на горизонтальну площину, виконане в зменшеному масштабі, називається планом траси.

Траса автомобільної дороги повинна проходити в заданому напрямку через означені (кореспондуючі) пункти. У даному курсовому проекті ці пункти позначені точками А і Б. У даному курсовому проекті для порівняння пропоную прийняти два варіанти трас: «північний» варіант і «південний» варіант. Кожен з запроектованих варіантів налічує три кути повороту. Розрізняють такі геометричні елементи заокруглення: кут α, радіус R, тангенс Т, довжину кривої К, домер Д, бісектрису Б.

Т = Rtg α / 2; К = πRα/180; Д = 2Т-К;

За наведеними формулами можна безпосередньо знайти всі елементи кругової кривої. Для визначення основних геометричних елементів заокруглень з перехідними кривими необхідно скористатися наступними формулами:

- Тангенс Т = Т ₀ + Т;, де Т ₀ - тангенс кругової кривої (за формулою; Т-відстань від початку перехідної кривої до початку колової (таблична величина);

- Бісектриса Б = Б ₀ + ρ, де Б ₀ - бісектриса кругової кривої (за формулою; ρ-сдвіжка кругової кривої (таблична величина);

- Довжина всієї кривої К _з = К ₀ +2 L, де К ₀ - довжина кругової кривої при куті повороту γ = α-2β, де β-центральний кут кругової кривої, що залишився після розбивки клотоїд, L-довжина перехідної кривої.

Пікетажне положення головних точок заокруглення визначають відповідно до формул:

ПК НЗ = ПК ВУ - Т;

ПК НКК = ПК НЗ + L;

ПК КЗ = ПК ВУ + Т - Д = ПК НЗ + К;

ПК ККК = ПК КЗ - L.

Перевірку виконання розрахунків проводять за формулами:

ПК КТ = ΣК + ΣП;

ПК КТ = ΣS - ΣД;

Σα _лев - Σα _пр = Аз _н - Аз _до,

де: ΣП-сума довжин прямих вставок, м; ΣS-сума довжин усіх прямих ділянок траси між вершинами кутів, м; ΣД-сума домеров, м; ΣК-сума довжин кривих ділянок траси, м; Σα _лев - сума лівих кутів повороту; Σα _пр - сума правих кутів повороту; Аз _н - азимут початкового напрямку траси; Аз _до - азимут кінцевого напрямку траси.

Після всіх обчислень необхідно провести порівняння за двома варіантами траси. Порівняння проводять за такими показниками як:

Коефіцієнт подовження траси К = L / L _0,

де L - довжина траси по варіанту, м.; L ₀ - довжина траси по повітряній лінії, м.

Кількість кутів повороту на 1 км . траси знаходять за формулою

N = n / L,

де n - кількість кутів повороту по всьому варіанту траси; L - довжина варіанти траси, км.

Середнє значення кута повороту

де α - значення кута повороту, град.; n - кількість кутів повороту по варіанту траси.

Крім цих показників варіанти трас порівнюють по довжині, кількості штучних споруд, кількості перетинів в одному рівні.