Проект транспортной развязки
Министерство образования
Белорусский национальный технический университет
Факультет транспортных коммуникаций
Кафедра «Проектирование дорог»
Курсовой проект №2
на тему «Проект транспортной развязки»
по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог»
Выполнила: студент 3-го курса
группы 114340
Гиндосов Александр Алексеевич
Руководитель: к.т.н., доцент
Яцевич Иван Климентьевич
Минск 2013
Содержание
Введение
1. Проектирование продольного
1.1. Проектирование продольного профиля дороги, проходящей в нижнем уровне
1.2. Проектирование продольного профиля дороги, проходящей в верхнем уровне
1.3. Определение длины путепровода
2. Проектирование левоповоротных соединительных ответвлений
2.1. Проектирование плана
2.2. Проектирование продольных и поперечных профилей левоповоротных соединительных ответвлений
3. Проектирование
3.1. Проектирование плана
3.2. Проектирование продольных и
поперечных профилей
4. Составление разбивочных
5. Проектирование ограждений
Список использованной литературы
Введение
Задание на курсовой проект
Курсовой проект выполнен в соответствии с заданием, выданным кафедрой «Проектирование дорог».
Задание приведено на следующей странице.
В данном курсовом проекте рассмотрены методики проектирования плана,
Продольного и поперечного профилей левоповоротных и правоповоротных ответвлений, даны рекомендации по расстановке дорожных знаков, разметке проезжей части транспортной развязки. Дан порядок определения объемов основных работ. Приведены методики расчета данных для выноски элементов транспортной развязки методом прямоугольных и полярных координат, методом угловых засечек
1. Проектирование
продольного профиля
Карта участка местности (задание) переносится на ватман в масштабе 1:2000 формата А1 методом сетки. На этом плане наносят положение осей пересекающихся дорог и разбивают пикетаж. На пикетах и плюсовых точках вычисляют черные отметки (отметки земли). Черные отметки в точке пересечения осей дорог должны быть одинаковы для дороги №1 и дороги №2. На основе черных отметок строят черные профили пересекающихся дорог в масштабах: горизонтальный 1:5000, вертикальный 1:500. Исходя из рельефа местности, принимают решение о прохождении дорог в верхнем или нижнем уровне в зоне пересечения их с тем, чтобы объемы работ были минимальными, проектные линии дорог имели хорошие параметры.
Проектирование продольных профилей пересекающихся дорог начинают с дороги, проходящей в нижем уровне.
1.1.
Проектирование продольного
Проектная линия нижней дороги должна удовлетворять требованиям ТКП:
- Продольные уклоны не более 40 ‰ ;
- Переломы проектной линии сопрягаются вертикальными кривыми при алгебраической разности их более 2‰ на дорогах I, II категорий (при этом длина прямой должна составлять не менее 150 м);
Наименьшие радиусы кривизны проектной линии для II категории: выпуклой кривой – 15000 м, вогнутой кривой – 6000 м.
Проектная линия нижней дороги может проходить по обертывающей или по секущей. При проектировании по обертывающей учитывают руководящие рабочие отметки и ограничивающие отметки на пересечении водотоков. При проектировании по секущей в случае прохождения дороги в выемке следует также принимать продольный уклон проектной линии не менее 5‰.
Руководящая рабочая отметка (минимальная высота насыпи) назначается в зависимости от типа местности по увлажнению поверхностными и грунтовыми водами.
При первом типе местности (сухие места) требуемая высота насыпи определяется по обеспечению снегонезаностимости на открытых участках:
, (1.1)
где hсн,5% – расчетная высота снега в данной местности с вероятностью превышения 5% (рекомендуется принимать 0,4 – 0,5м в Витебской и Гродненской областях, 0,6м – в Гомельской и Минской, 0,6 – 0,7 – в Витебской и Могилевской);
∆h – запас высоты насыпи над снежным покровом для размещения сбрасываемого с дороги снега и увеличения скорости снежного потока над дорогой, равный 1,2м – для дорог I-а категории; 1,0м для дорог I-б, I-в категорий; 0,7м – для II; 0,6м – для III; 0,5м – для IV и V;
b – ширина проезжей части дороги II – V категории или проезжей части одного направления дороги I категории;
а – ширина обочины;
с – ширина укрепленной полосы или остановочной полосы дорог Iа и Iб категорий;
in, i0 – поперечный уклон проезжей части и обочины.
1.2.
Проектирование продольного
По условиям рельефа местности принимаем, что дорога в нижнем уровне (категория Iб).
Рисунок 1.1. Схема проектной линии верхней дороги на вертикальной кривой с расположением вершины на путепроводе
Минимальная отметка проектной линии для четырехпролетного путепровода определяется по формуле (рисунок 1.1):
,
где НПН – проектная отметка дороги, проходящей в нижнем уровне;
iп – поперечный уклон проезжей части;
5,0 – автодорожный габарит;
0,2 – запас габарита на усиление дорожной одежды при реконструкции;
СП – строительная высота пролетного строения.
Строительная высота пролетного строения балочных путепроводов определяется по формуле:
,
где hб – высота балки, м;
∆С – толщина дорожной одежды, гидроизоляции (в курсовом проекте можно принять ∆С=0,16м).
м
Длина балки определяется требуемой длиной пролетного строения, расположенного над дорожным полотном. Требуемая длина пролетного строения Lт,2 четырехпролетного путепровода определяется по формуле:
,
где В – ширина дорожного полотна нижней дороги с учетом дополнительных полос на ней;
В = 3+3,75*3+2,5+1,25 = 18,0м.
lmin – минимальное расстояние от бровки обочины до опоры путепровода, равное по ТКП [1] 2м для дорог I, II, III категорий и 0,5м для дорог IV, V категорий.
tоп – толщина опор путепровода (в курсовом проекте может быть принята равной 0,4м).
Принимаем высоту балки hб = 120см, L=21м.
1.3Определение длины путепровода
Длиной путепровода считают расстояние от начала пролетного строения до его конца по оси верхней дороги (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3. Схема к определению длины путепровода
при прохождении нижней дороги в насыпи требуемая длина путепровода при α=90º:
,
где В – ширина дорожного полотна;
m1 – заложение откоса насыпи (в курсовом проекте можно принять m1=3 для дорог I-б, I-в,II, III, IV, V категорий и m1=4 для дороги I-а категории);
m2 – заложение откоса конца подхода (m2=1,5);
h1 – высота насыпи по бровке обочины:
,
где Нпн – проектная отметка нижней дороги на пересечении осей дорог;
Нч – черная отметка на пересечении дорог;
∆У – снижение отметки бровки обочины относительно проектной отметки, вычисляется по данным о поперечном профиле дорожного полотна нижней дороги;
∆У=iп(b1+bд+с)+io
(a–c)=0,025(7,5+0,75)+0,045(2,
bk – расстояние между подошвами насыпей нижней и верхней дорог (в курсовом проекте можно принять 0,4–1,0м).
Полученную требуемую длину путепровода корректируем на угол пересечения дорог, равный 75 º
=40,93/sin75=42,37м.
Далее вычисляют длину крайних пролетов четырехпролетного путепровода :
где L2 – принятая типовая длина среднего пролета.
Полученную требуемую длину крайнего пролета сопоставляют с длиной типовых балок и для дальнейшего проектирования по таблице принимаем значение длины ближайшей большей балки L1. В нашем случае 15м.
Общая длина четырехпролетного путепровода:
Пикетное положение начала путепровода в пикетаже верхней дороги №1
где РК1(О) – пикетное положение на дороге №1 точки пересечения осей дорог.
1.4Назначение габарита
Габарит
путепровода зависит от ширины
проезжей части и ширины полос
безопасности. Полоса безопасности
– расстояние от кромки
Габариты путепровода в соответствии с ТКП [1] принимаются по таблице 1.5.
Категория дороги |
Число полос движения |
Ширина |
Габариты путепровода Г | |
Правой полосы безопасности П |
Проезжей части | |||
I-а |
4+2 |
2,5 |
22,5 |
34,5 |
Принимаем габарит путепровода Г=36,5м.
2. Проектирование левоповоротных соединительных ответвлений
2.1.
Проектирование плана
2.1.1. Обоснование длины переходной кривой
Длину переходной кривой определяют по двум условиям: по удобству пассажиров и по отгону виража.
По заданному радиусу R круговой кривой рассчитывают скорость движения автомобиля по левоповоротному соединительному ответвлению (ЛПО):
где μ – коэффициент поперечной силы, определяемый подбором, принимая в начале μ=0,15:
iв – уклон виража, принимаемый равным 0,045
Минимальная длина переходной кривой по условию удобства пассажиров определяется по формуле:
,
где V – скорость движения автомобиля, соответствующая радиусу R кривой;
I – скорость
нарастания центробежного
Полученную длину переходной кривой L сопоставляют с нормами ТКП[1].
Для дальнейших расчетов принимаем L=75м.
Отгон виража начинается в поперечном сечении проезжей части, проходящем через точку К на оси ЛПО (рисунок 2.1). В этом сечении кромки покрытия главной проезжей части и ЛПО расходятся.
Рисунок 2.1 Схема к определению длины переходной кривой по условию проектирования отгона виража
После разделения этих кромок (после точки К) поперечный профиль изменяется от in до iв в точке В.
Минимальная длина отгона поперечного уклона равна:
Где: bл – ширина проезжей части ЛПО (bл=5м для однопутной проезжей части);
iв – уклон виража на ЛПО, принимается равным 50‰
in – поперечный уклон проезжей части ЛПО (in =0,020);
iдоп – дополнительный уклон внешней кромки проезжей части ЛПО, равный 0,005 при расчетной скорости более 60 км/ч и 0,010 при расчетной скорости 60 км/ч и менее.
Для размещения отгона поперечного профиля на части соединительного ответвления от точки К до точки В (рисунок 2.1) должно выполняться условие:
Расстояние l1 и длину переходной кривой Lотг из условия (2.5) определяют методом последовательного приближения.
Определяем
требуемую длину участка
Вычисляем радиус кривизны и угол касательной к переходной кривой в точке К:
;
, радианы
Находим значение координаты точки К для нижней и верхней дороги (рисунок 2.1):
Для I-а категории:
Для I-в категории:
где b0 – ширина полосы движения, сопрягаемой ЛПО;
bл – ширина однополосной проезжей части ЛПО;
с – ширина укрепленной полосы или остановочной полосы.
Определяют требуемое значение длины участка переходной кривой до точки К по значению укβ:
Для I-а категории:
Вычисляют значение l1n:
Проверяем условие
17,56>5
Условие выполнено, принимают l0=l02=63,44, l1=l1n=11,56 вычисляют координаты точек К, В и n:
;
;
,
Для I-в категории:
Вычисляют значение l1n:
Проверяем условие
9,86>5
Условие выполнено, принимают l0=l02=65,14, l1=l1n=9,86 вычисляют координаты точек К, В и n:
;
;
,
2.1.2. Определение пикетного
положения основных точек
План трассы ЛПО состоит (рисунок 2.2) из переходной кривой АВ, круговой кривой ВВ' и переходной кривой А'В'. План трассы ЛПО в курсовом проекте симметричен относительно биссектрисы угла α. Поэтому АВ=А'В'=L.
Рисунок 2.2 Схема к расчету элементов плана трассы левоповоротного соединительного ответвления: 1,2 – оси пересекающихся дорог; 3 – ось полосы, с которой начинается ЛПО; 4 – ось полосы, на которой заканчивается ЛПО.
Для проектирования продольного профиля съезда необходимо знать пикетное положение начала съезда (точка А), конца съезда (точка А’), точек К и К’, а также точки СС (середина съезда).
Пикетное положение точек А и К определяется в соответствии с пикетажем дороги, с которой начинается съезд, а точек А’ и К’ - в соответствии с пикетажем дороги, на которой он заканчивается.
Пикетное положение точек ЛПО1
Величина смещения точки Р от точки О С1 и С2
==20,11м;
==20,78м;
где b1 – расстояние между осью дороги 1 и осью полосы 4, на которой заканчивается ЛПО;
b2 – расстояние между осью дороги 2 и осью полосы 3, с которой начинается ЛПО;
α – острый угол пересечения осей дорог 1 и 2.
Расстояние РА до начала ЛПО:
Угол переходной кривой:
Для ЛПО 2 и 4
Величина смещения С1 и С2:
90
м
м
Расстояние РА до начала ЛПО:
Угол переходной кривой:
Пикетаж ЛПО ведем в собственных координатах, принимая положение точки А равным нулю.
Пикетаж ЛПО1 и ЛПО3:
90
- РКЛПО(К) =l0=0+63,44
- РКЛПО(В)=L=0+75
- РКЛПО(СO)=L+0,5К0=75+0,5*481,
07=3+15,52 - РКЛПО(В')=L+К0=75+481,07=5+56,
07 - РКЛПО(K') =L+К0+(L- l0)=75+481,07+(75-65,14)=5+65,
93 - РКЛПО(A') =2L+К0=2*75+481,07=6+31,07
К0=πR(180+α−2β)/180 = 3,14*125*(180+75−2*17,19)/180=
Пикетаж ЛПО2 и ЛПО4:
90
- РКЛПО(К)= l0=0+65,14
- РКЛПО(В)=L=0+75
- РКЛПО(СO)=L+0,5К0=75+0,5*546,
49=3+48,25 - РКЛПО(В')=L+К0=75+546,49=6+21,
49 - РКЛПО(K') =L+К0+(L-l0)=75+546,49+(75-63,
44)=6+33,05 - РКЛПО(A') =2L+К0=2*75+546,49=6+96,49
где К0 – длина круговой кривой ВСОВ':
К0=πR(180+α−2β)/180 = 3,14*125*(180+105−2*17,19°)/
По полученным данным вычерчивают планы трассы ЛПО и пересекающихся дорог в масштабе 1:2000 на листе формата А1.
2.2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПОФИЛЯ ЛЕВОПОВОРОТНЫХ СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ ОТВЕТВЛЕНИЙ
Проектная линия ЛПО может быть восходящей, когда ЛПО начинается с дороги,
Рисунок 2.3 Схемы восходящей и нисходящей проектной линии ЛПО
расположенной в нижнем уровне, и нисходящей, когда ЛПО соединяет верхнюю дорогу с нижней (рисунок 2.3).Максимальный продольный уклон проектной линии по ТКП [1] не должен превышать 50‰. Минимальные радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых принимаются по таблице 2.2 для расчетной скорости движения, которую обеспечивает радиус круговой кривой ЛПО.
Задаемся радиусами Rвып, min = Rвог, min =2000. При несоответствии условия уменьшаем радиус до соответствующей скорости, определяемой по табл.2.2.
Таблица 2.2
Vр, км/ч |
30 |
40 |
50 |
60 |
Rвып, min, м |
600 |
1000 |
1200 |
1500 |
Rвог, min, м |
600 |
1000 |
1200 |
1500 |
2.2.1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТМЕТОК
Рисунок 2.4.а Схеме к определению отметки точки К на дорогах II, III, IV и V категорий
Фиксированными
точками проектной линии
где Н2(n) – проектная отметка дороги 2 на пикете РК2(n), (вычисляют по данным о проектной линии дороги №1);
in – поперечный уклон проезжей части, принимается равным 0,020 ;
b0 – ширина основной полосы проезжей части (3,5м для дорог III категории; 3,5м для дороги II категории);
bД – ширина дополнительной полосы, равна ширине основной ;
со – ширина укрепленной полосы, равная 0,5м на дороге III категории; 0,75м на дороге II категории;
bл – ширина проезжей части однополосного ЛПО;
Н1(n') – проектная отметка дороги 1 на пикете РК2(n'), вычисляют по данным о проектной линии дороги №1.
Уклоны на вертикальной кривой вычисляют по формуле:
,
где ln – расстояние от точки К до вершины вертикальной кривой;
R – радиус вертикальной кривой.
ЛПО1:
iк=0‰
Hn=56,40 м
ЛПО2:
in=-19‰
Hn=60,23 м Hn’=55,39м
ЛПО І
(4,075‰)
Пересчёт радиусов:
R1=м
R2=
ЛПО ІІ
(9,579‰)
Пересчёт радиусов:
R1=6584,60 м
R2=7188,79 м
3. Проектирование правоповоротных соединительных ответвлений.
3.1 Проектирование плана правоповоротных соединительных ответвлений.
Рисунок 3.1 Схема к проектированию правоповоротных соединительных ответвлений: 1,2 – оси пересекающихся дорог
План трассы ППО (рисунок 3.1) состоит из двух закруглений малого радиуса и прямой вставки между ними. Каждое закругление включает две переходные кривые длиною L и круговую кривую радиуса R.
Положение ломаной А-ВУ1-ВУ2-А' определяет положение трассы ППО (рисунок 3.1). Для нахождения положения прямой ВУ1-ВУ2 необходимо определить расстояние РF до оси ППО.
Для облегчения водоотвода с транспортной развязки требуется обеспечить расстояние между подошвами насыпей ЛПО и ППО не менее 1,0м.
3.1.1 Определение расстояния между осями ЛПО и ППО.
Рисунок
3.2 Схема к определению
Расстояние между осью ЛПО и осью ППО при прохождении их в насыпи определяют исходя из рисунка 3.2:
, (3.1)
где bл, bп –ширина однополосной проезжей части ЛПО и ППО, равная 5,0м и 4,5м
ал, ап – ширина обочины ЛПО и ППО (ал=an=1,75м);
m1, m2 – заложение откосов насыпей ЛПО и ППО;
hл, hп – высота откосов насыпей ЛПО и ППО, определяется в зависимости от величины рабочей отметки и поперечного уклона дорожного полотна.
ЛПО1: ППО1:
h=5.32
hл=5.32+4.25*0.045=5.52м
ЛПО2: ППО2:
h=5,72 h=1м;
hл=5,72+4,25*0,045=5,91м; hп=
Расстояние Млп:
Расстояние между осью ЛПО 1 и ППО1:
Млп=0,5*5,0+1,75+1,75*5.52+1,
Расстояние между осью ЛПО 2 и ППО2,:
Млп=0,5*5,0+1,75+1,75*5,91+1,
3.1.2 Обоснование длины переходной кривой.
Кромки покрытия основной дороги и ППО расходятся в точке К на ППО на расстоянии l0 от начала ППО:
Радиус и длина переходной кривой равны: R=103м, L=71м.
Для Iа категории:
,
Для Iв категории:
где L, R – длина переходной кривой и радиус круговой;
со, сп – ширина укрепленной полосы пч и ппо;
∆b – половина разности ширины проезжей части однополосного соединительного ответвления и ширины ПСП при двухстороннем уширении или этой разности при одностороннем уширении.
Вычисляем радиус кривизны и угол касательной к переходной кривой в точке К:
3.1. 3 Определение пикетного положения
точек ППО.
Для Іа категории
;
,
;
;;
;
=68,49+(0,5*4,5+0,25)*0,
Для Ів категории
;
,
;
;;
;
=66,36+(0,5*4,5+0,25)*0,
t = 130-300sin12,4204=35,38м;
p = 2,354м.
=75
Т = (R + p) tg[0,25(p–a)] =(300+2,354)tg[0,25(180-75)]=
К0=πR((90-0,5 α) −2β)/180
= 3,14*300*((90-0,5*75)−2*12,
Д1 = 2(T
+ t) – (2L + Ko) = 2*(149,1+64,865)–(2*130+144,
=105
Т = (R + p) tg[0,25(p–a)] =(300+2,345)tg[0,25(180-105)]=
К0=πR((90-0,5 α) −2β)/180
= 3,14*300*((90-0,5*105)−2*12,
Д1 = 2(T
+ t) – (2L + Ko) = 2*(102,63+64,865)–(2*130+66,
Пикетаж ППО1:
t = 64,865м Ко=144,75м
Т = 149,10м Д=23,18м
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог:
,
PK1(ВУ1) = РК1(О) + С1 + (PO1 +Rлпо + Млп)/cos(a/2);
PK1(ВУ1) = 17050 +20,11+ (208,4+125+22,15)/cos(75/2) =69+68,27;
PK1(А) = PK1(ВУ1) + (T + t);
PK1(А) = 69+68,27+149,1+64,865=71+82,
PK1(n) = PK1(А) - Xn;
PK1(n) = 71+82,24-66,50=71+15,74;
PKППО(K)=l0=0+66,38;
PKППО(B)=L=1+30;
PKППО(C)=L+K0=130+144,75=274,
PKППО(Д)=2L+K0=2*130+144,75=
PK2(ВУ2) = РК2(О) - С2- (PO1 +Rлпо + Млп)/cos(a/2);
PK2(ВУ2) = 3500 +20,78+ (208,4+125+22,15)/cos(75/2) =39+68,94;
PK2(А') = PK2(ВУ2)-(T + t);
PK2(А’) = 39+68,94+149,1+64,865=41+82,
PK2(n’) = PK1(А’)+ Xn;
PK2(n’) = 4182,91-68,64=41+14,27;
PKППО (ВУ2)
=149,1+64,865+2(208,4+125+22,
PKППО(Д')=PKППО1(ВУ2)–(T + t) =736,43-149,1-64,865=522,47;
PKППО(C')=PKППО1(Д')+L=522,47+
PKППО(B`)=PKППО1(С')+K0=652,
Элементы закругления и пикетаж ППО2:
t = 64,865м Ко=66,25м
Т = 102,63м Д=8,74м
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог:
,
PK1(ВУ1) = РК1(О)+ С1+(PO1 +Rлпо + Млп)/cos(a/2);
PK1(ВУ1) = 3500-20,78- (159,91+125+22,83) /cos(105/2) =29+73,70;
PK1(А) = PK1(ВУ1) + (T + t);
PK1(А) = 2973,7-102,63-64,865=28+06,21;
PK1(n) = PK1(А)-Xn;
PK1(n) = 2806,57-68,64=27+37,57;
PKППО(K)=l0=0+68,52;
PKППО(B)=L=1+30;
PKППО(C)=L+K0=130+66,25=196,
PKППО(Д)=2L+K0=2*130+66,25=
PK2(ВУ2) = РК2(О) + С2 + (PO1 +Rлпо + Млп)/cos(a/2);
PK2(ВУ2) = 6500+ 20,11+ (159,91+125+22,83)/cos(105/2) =70+25,63
PK2(А') = PK2(ВУ2) + (T + t);
PK2(А’) = 7025,63+102,63+64,865=71+93,
PK2(n’) = PK1(А’) – Xn;
PK2(n’) = 7193,13-66,50=71+26,63
PKППО2(ВУ2)
=102,63+64,865+2(159,91+125+
PKППО(Д')=PKППО(ВУ2)–(T + t) =960,86-102,63-64,865=793,37;
PKППО(C')=PKППО(Д')+L=793,37+
PKППО(B`)=PKППО(С')+K0=923,37+
3.2. Проектирование продольного профиля правоповоротных соединительных ответвлений.