Основы проектирования автомобильных дорог

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Кузбасский государственный  технический университет им. Т.Ф. Горбачева

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пояснительная записка

к курсовому  проекту

 

«Основы проектирования автомобильных дорог»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студентка гр. СДз-09

Григорьева Е.А.

                                                                                                 Проверил:

                                                                                                             Должиков А. И.

 

 

 

 

 

 

 

Кемерово 2013

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1.Характеристика природных  условий…………………………………………….4

2.Обоснование категории дороги и технических нормативов…………………...6

3.Трассирование автомобильной  дороги по карте………………………………..11

4. Проектирование продольного  профиля………………………………………..13

5. Проектирование поперечного профиля………………………………………..15

6. Подсчет объемов земляного  полотна………………………………………… .16

7. Расчет стоимости строительства……………………………………………….16

8. Выбор варианта трассы…………………………………………………………17

9. Приложение 1. Ведомость углов  поворота, прямых и круговых кривых…...18

10. Приложение 2. Ведомость попикетного  подсчета объемов земляного

полотна по трассе…………………………………………………………………..29

11. Приложение 3. Расчет стоимости  строительства автомобильной дороги…26

12. План трассы.........................................................................................................27

13. Продольный профиль.  Вариант 1......................................................................28

14. Продольный профиль.  Вариант 2......................................................................29

15. Поперечные профили.........................................................................................30

  Список литературы……………………………………………………………….31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика  природных условий

1.1. Климат

г.Казань расположена  в центральной части Среднерусской  возвышенности в пределах степной и лесостепной зон, что относится к III дорожно-климатической зоне [1, приложение 1]. Климат умеренно континентальный. Средняя температура января – минус 13,5 градусов. Ноябрь, декабрь и январь являются самыми пасмурными месяцами. Среднее число дней со снежным покровом – 132. Появляется он обычно в ноябре, а сходит в апреле. Средняя температура самого теплого месяца – июля – плюс 19,1 градусов. [2].

Средняя месячная и годовая  температура воздуха, ◦С  Таблица 2.1.1

Пункт

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Год

Казань

-13,5

-13,1

-6,5

3,7

12,4

17,0

19,1

17,5

11,2

3,4

-3,8

-10,4

3,1


 

Повторяемость (%) и скорость ветра по направлениям (м/с)       Таблица 2.1.2

Пункт

Повторяемость направлений  ветра (числитель),  %. Средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель), м/с, повторяемость штилей, %, максимальная и минимальная скорость ветра, м/с.

январь

Максимальная из средних скоростей по румбам за январь

июль

Минимальная из средних скоростей по румбам за июль

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

Штиль

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

Штиль

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

Казань

11

4

6

20

28

12

13

6

7

5,7

16

13

11

10

10

8

14

18

10

3,8

3,8

4,2

4,2

5

5,7

4,8

4,8

3,8

3,8

3,6

3,9

3,3

3,3

3,2

4

4,2


 

 

 

     Атмосферные  осадки                        Таблица 2.1.4

Кол-во осадков, мм

Снежный покров

За год

Жидких за год

Средняя дата образования  и разрушения устойчивого снежного покрова

Средняя из наибольших высот за зиму

666

460

23/XI – 6/IV

55


 

 

 

Продолжительность светового  дня по месяцам

Таблица 2.1.5

Пункт

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Орел

7,5

9,5

12

14

16

17,5

17

15

13

10,5

8,5

7


 

Нормативная глубина  сезонного промерзания 1,65 м.

1.2. Рельеф

Географические координаты г.Казань приходятся приблизительно на пересечение 53 градуса северной широты и 36 градусов к востоку от Гринвича. Протяженность территории с севера на юг более 150 км, в широтном направлении – свыше 200 км. Рельеф поверхности – всхолмленная равнина. На нашем участке рельеф представляет собой

 

1.3. Растительность

По характеру растительного  покрова территория области относится  к лесостепной зоне. Площадь лесного фонда области составляет 193,7 тыс.га. или 7,4% всей территории. Леса располагаются главным образом небольшими урочищами, в западной и северо-западной части области имеются относительно крупные лесные массивы (в Хотынецком, Знаменском, Дмитровском, Мценском, Шаблыкинском районах. Луга обычно имеют вторичное происхождение. Болота как правило, располагаются на пониженных участках рельефа, где накапливается избыток воды. На территории области действуют 8 мехлесхозов. Преимущественное положение занимают лиственные и смешанные леса: чаще – дуб, береза, сосна, осина, ель; реже – клен, липа, ольха, лиственница, рябина.

 

1.4. Почвы

В г.Казань встречаются различные виды почв: от дерново-подзолистых на северо-западе до черноземов разного типа на юго-востоке, от светло-серых и серых лесных на западе, до выщелоченных и типичных черноземов на востоке. В общем выщелоченный и типичный черноземы составляют 36%, темно-серые лесные почвы и оподзоленные черноземы – 31% земель, остальное – серые лесные, дерново-подзолистые и светло-серые лесные почвы.

1.5. Грунтовые условия

Грунтовый разрез представлен  следующими слоями:

- растительный грунт    0…0,3 м;

- суглинок тяжелый     0,3…4,5 м;

- глина       >4,5 м.

 

1.6. Гидрологические и гидрогеологические условия

В районе проектирования расположено озеро Черное, также  протекают реки Андога, Голубая, Каменка.

Уровень грунтовых вод:

- в пониженных формах  рельефа  3,5 м;

- в повышенных формах рельефа  8,0 м.

 

2. Обоснование  категории дороги и технических  нормативов

Категория дороги общего пользования устанавливают по СНиП 2.05.02-85 [1,табл.1] в зависимости от расчетной  интенсивности движения. Обычно интенсивность движения выражается в фактическом количестве проходящих автомобилей.

Для характеристики количества пропускаемых автомобилей фактическую  интенсивность движения приводят к  эквивалентному количеству легковых автомобилей. Для этого вводятся коэффициенты приведения [1,табл.2]. При определении приведенной интенсивности движения используют следующие коэффициенты:

-легковые автомобили: 1

-грузовые автомобили (грузоподъемностью 2-14т.): 1,5-3,5

Приведенная интенсивность определяется

,

где, - среднесуточная интенсивность -го типа автомобилей;

        - коэффициент приведения к легковому автомобилю.

Автомобиль

Интенсивность движения,

авт/сут

Коэффициент     приведения

Приведенная            интенсивность, ед/сут

ВАЗ-21093

700

1

700

ГАЗ-31

700

1

700

ГАЗ-54

700

2

1400

ЗИЛ-133

700

2,5

1750

МАЗ-504

300

2,5

750

КамаЗ-256

200

2,5

500


 

=700+700+1400+1750+750+500=5800 ед/сут

Согласно СНиП 2.05.02-85* принимаем III техническую категорию дороги [1,табл.1]. Расчетная скорость для данной категории дороги равна 100 км/ч [1,табл.3].

Произведем расчет технических  нормативов проектирования по формулам теории взаимодействия автомобиля с  дорогой в зависимости от расчетной  скорости движения.

Величину наибольшего допустимого уклона определяют из условий движения  на подъем полностью загруженного автомобиля с расчетной скоростью:

,

где, - значение динамического фактора для расчетного автомобиля [3, рис.3.6];

        - коэффициент сопротивления качению колес автомобиля по поверхности дороги [2,табл.1];

При скорости движения более 60км/ч коэффициент сопротивления  качению определяют по формуле:

,

где, - расчетная скорость автомобиля, км/ч;

км/ч;

;

;

 

Наименьший радиус кривых в плане зависит от расчетной скорости движения по дороге.

   Радиус кривой в плане без виража:

,

где, - коэффициент поперечной силы, равный 0,15;

        - поперечный уклон проезжей части [1,п.4.15];

м

   При устройстве виража наибольший радиус кривой в плане может быть подсчитан по формуле

,

где, -т уклон проезжей части на вираже [1, п.4.17];

м

   Расчетное расстояние видимости поверхности дороги определяют из условий полной остановки автомобиля перед препятствием:

,

где, - расчетная скорость, км/ч;

       - время реакции водителя, принимаемое в расчетах равным 1с;

      - коэффициент эксплуатационных условий торможения, для легковых автомобилей равен 1,2;

       - коэффициент продольного сцепления при торможении, принимаемый равным  0,5;

        =0-продольный уклон дороги;

        - безопасное расстояние (5-10м).

м

   Требуемое  расстояние видимости встречного автомобиля

,

                

м

Минимальный радиус выпуклой кривой определяют из условия обеспечения видимости поверхности дороги на расчетном расстоянии:

,

где, - расчетное расстояние видимости поверхности дороги;

       =1,2- превышение глаза водителя над поверхностью дороги;

м

  Радиус вогнутой  кривой определяют из условия  неперегрузки рессор при движении автомобиля по кривой:

,

где, - расчетная скорость;

                                                          м

  Требуемое количество  полос движения

,

где, - интенсивность движения приведенная к легковому автомобилю;

,

       =1,0-коэффициент сезонной неравномерности движения;

       =0,45-0,55-коэффициент загрузки;

       =1000-практическая пропускная способность дороги данной категории [3,табл.6.1];

,    принимаем

Ширина полосы движения, которую автомобиль занимает в поперечном сечении дороги на проезжей части определяется по формуле:

где:  м - ширина кузова автомобиля;

м - ширина колеи автомобиля (расстояние между гранями следа наиболее широко расставленных колес);

- расстояние от кузова до  оси проезжей части, м;

- расстояние от внешней грани  следа колеса до кромки проезжей  части, м.

Значения х и у на основе экспериментальных исследований определяются по эмпирическим формулам:

м

м

м

  Габариты мостов, размеры элементов и их поперечного  профиля назначают по СНиП 2.05.03-84 [4, прил.1].

Основные технические  нормативы проектируемой дороги

        Наименование

Единицы измерения

Значения нормативов

 

по расчету

по СНиП

Величина наибольшего  допустимого продольного уклона

41

50

Радиус кривой в плане  без виража

м

463,18

600

Наименьший радиус кривой в плане при устройстве виража

м

374,95

400

Расстояние видимости поверхности дороги

м

132,27

200

Расстояние видимости  встречного автомобиля

м

175,8

350

Наименьший радиус выпуклой кривой

м

7289,73

10000

Наименьший радиус вогнутой кривой

м

1538,46

3000

Количество полос движения

-

2

2

Ширина полосы движения

м

3,88

3,5

Ширина земляного полотна  м

м

-

12


Для дальнейшего проектирования принимаем  значения технических нормативов по СНиП 2.05.02-85*.

 

3. Трассирование  автомобильной дороги по карте

   Необходимо запроектировать два варианта трассы, при этом нужно стремиться к достижению наименьшей длины трассы, наименьшим объемам земляных работ, выбирать наилучшие места переходов через водотоки, стараться обходить овраги, размещать кривые в плане больших радиусов.

Проектируемая дорога относится  к категории автомобильных дорог с расчетной скоростью 100 км/ч, поэтому дорогу дорогу необходимо проектировать в обход населенных пунктов с  пересечением существующих автомобильных и железных дорог.

 

Воздушная линия.

Воздушная линия между  заданными пунктами проходит в северо-западном направлении. Главные препятствия на пути воздушной линии:

- овраг на расстоянии 1170м от начального пункта;

- ручей Беличка на расстоянии  2920 м от начального пункта;

- река Голубая на расстоянии 2070 м от начального пункта;

- лес на протяжении 830 и 390м;

- пашня на протяжении 290м;

Других существенных преград для проложения трассы по воздушной линии не имеется.

Длина воздушной линии  составляет 3500 м.

Проработав вариант воздушной  линии, можно сделать вывод о  ее непригодности при трассировании автомобильной дороги. Необходимо запроектировать такой вариант трассы, при котором  можно было бы отклониться от большинства препятствий на пути автомобильной дороги, развивая трассу в плане.

Исходя из выше перечисленных условий, принимаем два варианта трассы автомобильной дороги. При проектировании этих вариантов нам необходимо обойти населенные пункты, овраги и стараться не прокладывать дорогу через крутые уступы возвышенностей и гор. Также необходимо пересекать все водотоки под прямым углом.

 

I вариант трассы (Зеленая):

От начального пункта трасса следует  в северо-западном направлении и имеет три угла поворота.

Первый и второй угол поворота запроектирован с необходимостью обогнуть вершину горы Карьерная и обойти стороной овраг.

На втором участке  дорога проходит по участку леса. Чтобы пересечь лес в более узком месте и не увеличивать протяженность трассы принят угол поворота №2.

На третьем участке  трасса пересекает под прямым углом  реку Голубая и ручей Беличка. Угол №3 вызван необходимостью пересечь водные преграды под более удобным углом и соединить трассу  с концом в точке А.

Общая протяженность трассы 3510,19 м.

В вершинах углов поворота вписаны круговые кривые радиусов соответственно 3000 м, 2000 м и 6000 м.

II вариант трассы (Красная):

От начального пункта трасса следует в юго-западном направлении и имеет четыре угла поворота.

На начальном участке дорога обтекает вершину горы Карьерная, пересекает лесной массив и пашню.

Угол поворота №2 запроектирован с  целью более удобного пересечения  трассой реки Голубая.

На третьем участке трасса пересекает участок леса и под прямым углом реку Голубая. Угол №3 и №4 вызван необходимостью пересечь лесной массив в наиболее узком месте и пересечь ручей Беличка в более удобном месте.

Общая протяженность трассы 3807 м.

В вершинах углов поворота вписаны  круговые кривые радиусов соответственно 800 м, 2500 м, 1000 м и 1000 м.

Ведомость углов поворота, прямых и круговых кривых для двух вариантов трасс приведена в приложении 1.

 

 

 

 

4. Проектирование продольного  профиля

 

Продольный профиль разрабатывают для каждого варианта трассы. Форма продольного профиля должна соответствовать  ГОСТР 21.1701.97.

Проектирование продольного профиля  заключается в нанесении проектной  линии в соответствии с принятыми  техническими нормативами, рельефом местности и местными природными условиями.

Для начала по карте определяем отметки  земли по оси дороги на каждом пикете и плюсовых точках. Наносим ˝черный  профиль˝ на миллиметровой бумаге.

На два сантиметра ниже ˝черного профиля˝ вычерчиваем грунтовый профиль и наносим скважины, отметки уровня грунтовых вод в шурфах и скважинах, отметки залегания разных пород.

Определяем руководящие  рабочие отметки из условия защиты земляного полотна от переувлажнения и из условия снегозаносимости [1, п.6.10, 6.33, 6.34].

 

Определение руководящих  отметок:

1. Из условия снегозаносимости

 

 

 


              
               
               

 


 
             
               
               
               

 

  где, =0,7- высота снегового покрова;

         =0,6- возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, назначается в зависимости от технической категории дороги [1, п. 6.33].

 

 

 

2. Из условия защиты  земляного полотна от переувлажнения

 

 

              
               
               
               
               
               
               
               

 

,

 

где  =1,8- возвышение поверхности покрытия над УГВ [1, табл. 21];

            - глубина залегания грунтовых вод;

        - ширина обочины;

         - уклон обочины.

- для пониженных форм рельефа;

- для повышенных форм рельефа.

Сравниваем полученные значения руководящих отметок и выбираем большее,  которое будет удовлетворять обоим условиям.

Принимаем за руководящую отметку  =1,47 м.

 

Описание проектной  линии:

  I вариант трассы (Зеленая):

    Проектная линия нанесена по секущей. Используемые радиусы выпуклых и вогнутых кривых от 18000 до 23500 м. Наибольший уклон, использованный при проектировании, не превышает допустимый и составляет 40 0/00.

    На всем протяжении трассы запроектированная проектная линия обеспечивает в продольном профиле видимость в пределах допустимой.

  II вариант трассы (Красная):

    Проектная линия  нанесена по секущей. Используемые радиусы выпуклых и вогнутых кривых от 25000 до 46000 м. Наибольший продольный уклон, используемый при проектировании, не превышает допустимый и составляет 15 0/00.

    На всем протяжении трассы запроектированная проектная линия обеспечивает в продольном профиле видимость в пределах допустимой.

 

   Вычисляют и записывают на продольном профиле рабочие отметки насыпей и выемок:

   Вычисляют и записывают пикетное положение точки перехода насыпи в выемку (нулевых точек).

   Нулевые точки для обоих вариантов определяем по формулам

 

;

,

где, - рабочие отметки в начале и конце участка, м;

        - протяженность участка, в пределах которого проектная линия и поверхность земли имеют постоянные уклоны;

  - радиус вертикальной кривой, м;

   - превышение вершины вертикальной кривой над продолжением линии поверхности земли с постоянным уклоном. 

5. Проектирование поперечного профиля

 

   Поперечные профили земляного полотна проектируют на основе продольного профиля с учетом типовых проектов, грунтов, рельефа местности, возможности снеговых заносов.

   При проектировании необходимо назначить поперечные уклоны проезжей части и обочин, крутизну откосов [1, табл.7, п. 4.16, гл.6], водоотводные сооружения [1, п. 6.60].

   Назначаем поперечные уклоны:

- уклон проезжей части iп.ч.=20о/оо;

- уклон обочин  iоб.=40о/оо.

   Широкое земляное полотно автомобильных магистралей на косогорных участках требует выполнения значительных объемов земляных работ.

   Возведение земляного полотна в насыпях связано с необходимостью обеспечения устойчивости откосов с низовой стороны косогора. Глубокая врезка земляного полотна в косогор способствует резкому нарушению ландшафта местности и возможному оползанию откосов выемки.

  В курсовом проекте разработано три варианта поперечного профиля земляного полотна:

I тип - насыпь до 3 м.. Крутизна откоса 1:4.

II тип - насыпь от 3 до 12 м. Крутизна заложения откосов 1:1,5.

III тип - выемка до 12 м.  Крутизна заложения откосов 1:1,5.

Для предохранения земляного полотна  от переувлажнения поверхностными водами и размыва, а также для обеспечения  производства работ по сооружению земляного полотна необходимо устройство поверхностной системы водоотвода, т.е. устройство лотков и водоотводных канав [1, п. 6,60].

 

 

 

 

 

 

6. Подсчет объемов  земляного полотна

 

   Объемы земляного полотна подсчитывают для каждого варианта с помощью таблиц Н.А. Митина [6].

   Объемы подсчитываются по каждому участку дороги, ограниченному пикетами, плюсовыми и нулевыми точками. При этом могут быть введены некоторые поправки.

   Таблицы Н.А.Митина составлены из расчета, что поверхность земляного полотна между бровками горизонтальна, поэтому вводят поправку на устройство проезжей части (корыта). Эта поправка одинакова как для насыпи, так и для выемки, но вводится с разными знаками.

Основы проектирования автомобильных дорог 📙 Курсовая → 🆔 163285

Основы проектирования автомобильных дорог 📙 Курсовая → 🆔 163285

Основы проектирования автомобильных дорог