Проект участка автомобильной дороги. 2

 

Министерство образования  Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ  НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра «Проектирование дорог»

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

 

по дисциплине «Проектирование и строительство автомобильных дорог»

на тему: «Проект участка автомобильной дороги»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                              Исполнитель: студент ФТК, 2курс, гр.114416

Гайдель Вячеслав Вацлавович        

                                                         Руководитель проекта: доцент,к.т.к. Мытько Леонид Романович

                                                                  

Минск  2008

 

 

 

 

 

 

Содержание.

 

 

1.Введение:

     1.1.Задание на курсовой проект

1.2.Краткая характеристика района строительства

2.Определение основных  технических нормативов автомобильной  дороги:

 2.1.Установление технической категории дороги

2.2.Определение расчётного расстояния видимости                                               2.3.Определение радиусов горизонтальных кривых.

2.4. Определение радиусов вертикальных кривых.                                                                                            

      2.5.Расчёт  ширины проезжей части и земполотна                             3.Проектирование закругления малого радиуса:

3.1.Проектирование плана  закругления                                                   

4.Проектирование участка  автомобильной дороги:

     4.1.План трассы автомобильной дороги                       

            4.1.1.Нанесение вариантов плана трассы

            4.1.2.Подбор радиусов и переходных  кривых закруглений

            4.1.3.Пикетаж и составление ведомости  прямых и кривых

      4.2.Продольный  профиль

             4.2.1.Нанесение исходной информации

             4.2.2.Назначение контрольных и руководящих отметок

             4.2.3.Составление вариантов проектной  линии

             4.2.4.Проектирование кюветов

             4.2.5.Нанесение геологического профиля

      4.3.Поперечные  профили земляного полотна

      4.4.Конструкция дорожной одежды

            4.4.1.Определение объемов насыпей

            4.4.2. Определение объемов выемок

      4.5.Определение объёмов земляных работ

 5.Заключение

6.Литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ВВЕДЕНИЕ.

 

 

1.1. Задание на курсовой проект.

 

1.2. Краткая характеристика района строительства.

 

Гродненская  область расположена  на западе Республики.  Площадь 25 000 км . Область делится на 17 районов.  Преобладает равнинная поверхность. В центральной части расположена  Неманская низина (высота  85 – 150 м), на юге и востоке моренные сглаженные возвышенности.

              Полезные ископаемые: 32 месторождения торфа, 6 месторождений цементного мела, 16  месторождений  цементных  глин,57  месторождений  песчано-гравийного  материала, 30  месторождений  мела, 71  месторождение глин  и кирпичных суглинков, 23  месторождения строительных  песков, месторождения аглопоритовых и керамзитовых  глин.

Средняя температура  января  от  -6,6 на северо-востоке  до -4,9 на юго-западе, июля-от 17,5 до 18,2. Осадков – 530-660 мм.

           Почвы сельхозугодий  - дерново-подзолистые (64,4 %), дерново-подзолистые болотные    (12,5 %),  дерново-болотные (10,8 %), торфяно-болотные (7,1 %), аллювиальные (5 %) и прочие.

           По механическому составу среди  минеральных почв: суглинистых 29,2 %, супесчаных 59,3 %,песчаные 11,5 %.Из болот преобладают низинные (95,8 %). Под лесом 32 %. Преобладают смешанные  хвойно-широколиственные леса.

              Длина автомобильных дорог с  твердым покрытием составляет 6,9 тыс.км. (1978). Автомобильные дороги: Минск-Вильнюс, Минск-Лида-Гродно, Гродно-Вильнюс, Вильнюс-Лида-Барановичи, Молодечно-Лида-Гродно, Мосты-Волковыск-Барановичи. Судоходство производится по реке Неман и Щара. По территории области проходят ответвления газопроводов: Дашава-Минск, Ивацевичи-Лида-Вильнюс, Ивацевичи-Волковыск-Гродно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ.

 

2.1. Установление технической категории дороги.

 

Категорию дороги назначаем по перспективной интенсивности Nt (t=20 лет):

 

 

где Q0 - начальная интенсивность, млн.т;

       р  - ежегодный прирост интенсивности, %.

Исходя из значения интенсивности и сведений табл.2.1. принимаем дорогу III категории.

                                                                                                                  Таблица 2.1.

 

Класс дороги

 

Кате-гория дороги

 

Область применения

Расчетная интенсивность  движения, авт/сут

 

Расчетная скорость, км/ч

Респуб-ликанские дороги

местные дороги

 

Автома-гистраль

 

I-а

Участки республиканских  магистральных дорог протяженностью не менее 150 км с долей транзита в  потоке более 50%о

 

более 8000

 

-

 

140

Скорост-ная авто-мобильная  дорога

 

I-б

Подходы к крупнейшим городам на расстоянии 40 – 50 км, к  аэропортам, кольцевые дороги вокруг крупнейших городов.

 

более 10000

 

-

 

120

Автомо-бильные дороги

I-в

II

III

IV

V

 

В остальных случаях

более 10000

5000-10000

2000-5000

200-2000

до 200

-

более 7000

3000-7000

400-3000

до 400

120

120

100

80

60

Автомо-бильные дороги низких категорий

 

VI-а

VI-б

 

Подъезды к малым  сельским посселениям

 

-

-

 

25-50

до 25

 

40

30


 

 

 

2.2. Определение расчётного расстояния видимости.

Расчётное расстояние видимости  определяют по трём схемам:

1.остановка автомобиля  перед препятствием;

2.торможение двух автомобилей, двигающихся навстречу друг другу;

3.обгон легковым автомобилем  грузового автомобиля при наличии  встречного         движения.

 

По первой схеме расчётное  расстояние видимости S1 называют видимостью поверхности дороги:

 

 

где V – скорость движения автомобиля, км/ч, принимаем равной расчётной для дороги III технической категории;

                   tp – время реакции водителя и включения тормозов, tp=2.6 с;

          Kэ– коэффициент, учитывающий эффективность действия тормозов, величину которого можно принять равной 1,5 для легковых автомобилей и 1,85 – для остальных;

                   j1=0.45 – коэффициент продольного сцепления;

                    i – продольный уклон (знак “-“ на спуске);

                    lзб – зазор безопасности (lзб =5 м).

По Нормам расчетное  расстояние видимости поверхности дороги равно 160 м для расчетной скорости 100 км/ч, поэтому принимаем S1=160 м.

По второй схеме расчётное расстояние видимости равно:

 

 

По схеме обгона расчётное  расстояние видимости вычисляют  по формуле:

 

 

 

где V1 и V2 –скорости движения легкового и грузового автомобилей.

Боковую видимость вычисляем  по формуле: 

 

где Vn-скорость бегущего пешехода, пересекающего дорогу (Vn=10 км/ч).

         S1 – расчётное расстояние видимости по первой схеме.

         V – скорость движения автомобиля.

По ТКП минимальное значение боковой видимости для дорог III категории равно 25 м. В нашем случае принимаем Sбок=32 м.

 

 

 

2.3. Определение радиусов вертикальных кривых.

Минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой определяем из условия  обеспечения видимости поверхности  дороги:

 

 

где S1 – из формулы (см. п.2.3.);

            d1 - высота глаза водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги;

          d2 – высота препятствия на дороге, которое должен видеть водитель;

 

Рекомендуемый радиус вертикальной выпуклой кривой вычисляют по условию обеспечения безопасного обгона:

 

где S3 – из формулы (см. п.2.2.);

      Н –  высота встречного легкового  автомобиля.

Минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяем из условия недопущения  перегрузки рессор:

 

где a0 – допускаемое центробежное ускорение (a0=0.5-0.7 м/с2);

Таблица 2.2.

 

 

Категория дороги

Ia

I-б, I-в, II

III

IV

V

Расчетная скорость,

км/ч (основная)

140

120

100

80

60

Rвып мин, м

25000

15000

8000

4000

1500

Rвог мин,   м

8000

6000

4000

2500

1500

Уклон imax, ‰

40

40

50

60

70


 

 

Рекомендуемый радиус вертикальной вогнутой кривой определяем из условия  обеспечения видимости дороги ночью:

 

где S1 – определяется из формулы (см. п. 2.2.);

hф – возвышение центра фары над поверхностью дороги, принимаем по приложению;

         а – угол рассеивания пучка света фар, а=2°;  

По ТКП принимаем

Rвып.мин.=8000м

Rвог.мин.=4000м

2.4. Определение радиусов горизонтальных кривых.

 

Минимальный радиус горизонтальной кривой вычисляем по формуле:

 

 

где V – расчётная скорость для дороги III категории;

       m - коэффициент поперечной силы по условиям удобства пассажиров

 

 

       iв – поперечный уклон виража, принимается равным 0.045.

 

Рекомендуемый радиус горизонтальных кривых равен:

 

 

где  m - коэффициент поперечной силы из условия минимального износа шин (m=0.1);

iп – поперечный уклон проезжей части с двухскатным поперечным профилем, зависит от типа покрытия (iп =0.02).

    По ТКП принимает Rмин.=2000 м    

 

 

 

 

 

 

2.5. Расчёт ширины проезжей части и земполотна.

 

1.Встреча для двух грузовых  автомобилей.

Ширина проезжей части  равна:

 

b = a+c+zВ+zк1+zк2 = 1,85+1,7+1,44+0,79+0,74 = 6.52м;

 

где а,с - ширина кузова и колея грузового автомобиля, принимаем по приложению;

zВ - зазор безопасности между кузовами встречных автомобилей, зависит от скорости движения встречных автомобилей V1 и V2:

 

zВ = 0.3+0.1∙

= 0.3+0.1∙
 = 1.44 м;

      zк1(2)-расстояние от оси следа до края проезжей части:

 

zк1 =

=
= 0.79 м

 

zк2  =

=
= 0.74 м

          2. Обгон легковым автомобилем грузового:

Ширина проезжей части  равна:

 

b = a+c+ zа +zк1+zк2 = 1,85+1,7+1,23+0,88+0,76 = 6,42 м

 

где а,с - ширина кузова и колея грузового автомобиля, принимаем по приложению;

zк1 =

=
= 0.88 м

 

zк2  =

=
= 0.76 м

 

zа - зазор безопасности между кузовами автомобилей при обгоне, зависит от скорости движения встречных автомобилей V1 и V2:

 

zа = 0.3+0.075∙

= 0.3+0.075∙
 = 1.23 м;

 

По ТКП принимаем для дороги категории III ширину проезжей части b=7,0 м, ширину обочины 0.5 м, ширину дорожного полотна 12 м.

Этот раздел проекта  заканчивают таблицей технических  параметров проектируемой дороги по следующей форме.(таблица 2.3.)

 

Таблица 2.3.

№

п/п

Наименование технических показателей

Измеритель

Получено по расчётам

По Нормам

Принято для проектирования

 

1

S1

М

208.456

160

160

2

S2

М

376.033

  

380

3

Rвып.min

 

М

6650,744

8000

8000

4

Rвог.min

 

М

    2000

6000

6000

5

Rmin

 

М

470

2000

2000

6

b

 

М

6,42

7,0

7,0




 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗАКРУГЛЕНИЯ МАЛОГО РАДИУСА.

 

 

3.1. Проектирования плана закругления.

 

Схема закругления представлена на рис. 3.1.

 

                                                                             

Рис. 3.1. Элементы закругления с  симметричными переходными 
кривыми.

 

Вычисляем длину переходной кривой:

 

 

где V – расчётная скорость, км/ч;

       J – допускаемая скорость нарастания бокового ускорения, J=0.3 м/с3;

       R – радиус закругления, м.

Полученное значение L сопоставляем с минимальным по нормам проектирования L=138 м (табл.3.1.) и принимаем L=235 м.

                                                                                               

 

Таблица 3.1.

 

R, м

500

600

800

1000

1200

1500

1800

2000

L, м

130

170

150

120

120

150

180

200


 

Находим угол b (рис. 3.1.), на который уменьшается круговая кривая при вписывании одной переходной кривой:

 

 

Проверяем условие возможности разбивки закругления с переходной кривой:

 

a ³ 2b, т.е. 50° >2∙12,7;

где a - угол поворота трассы.

Вычисляем длину круговой кривой К0:

 

 

Закругления с переходными  кривыми выносим на местность  методом прямоугольных координат Х и У, помещая начало координат в начало первой переходной кривой (см. т.А на рис.3.1.) и в конец второй (т.Д).

Находим координаты переходной кривой:

                    при S=235 м,    

 

    

     

      

                                               

   

       А – параметр  переходной кривой, А= = =352,9м.

Далее определяем смещение t и сдвижку p переходной кривой:

 

t = XК – R∙sinb = 233,8-530∙sin 12,7 = 117,28 м;  

 

p = YК – R(1-cosb) = 17,3 - 530(1-cos 12,7) = 4,33 м;

 

где XК и YК – координаты конца переходной кривой, которые определяют при S=L.

 

 

Вычисляем тангенс закругления:

 

Т = (R+p)∙tg(a/2) = (530+4,33)∙tg50/2 = 249,16 м.

 

Домер закругления малого радиуса равен:

 

D = 2∙(T+t) - (2∙L+K0) = 2(249,16+117,28) - (2∙235+227,44) = 35,44м.

 

Определяем пикетное положение  основных точек закругления:

 

т.А (начало закругления)              НЗ = ВУ-(Т+t) = ПК20+80-(249,16+117,28) = =ПК17+13,56

 

т.В (начало круговой кривой)      НКК = НЗ+L =  ПК17+13,56 +235 = =ПК19+48,56

 

т.С (конец круговой кривой)        ККК = НЗ+L+K0 =

= ПК17+13,56+235+227,44 = ПК21+76

 

т.Д (конец закругления)               КЗ = НЗ+2L+K0 = ПК17+13,56+2∙235+227,44 = =ПК24+11

 

                     СЗ= НЗ+L+К0/2=ПК17+13,56+235+113,72=

=ПК20+62,28

 

        :           

    

где S – расстояние от начала закругления до рассматриваемой точки на круговой кривой.

 

 

                                                                                                                                                                                                        Таблица 3.2

 

 

№ пп

ПК

плюс

характер

расстояние

КООРДИНАТЫ

       

S

X

Y

1

17

13,5

НЗ

0

0

0

2

17

20

  

6,5

6,49999998

0,00036749

3

17

30

  

16,5

16,499998

0,00601114

4

17

40

  

26,5

26,4999789

0,024902468

5

17

50

  

36,5

36,4998956

0,065070287

6

17

60

  

46,5

46,4996496

0,134543134

7

17

70

  

56,5

56,4990721

0,241348868

8

17

80

  

66,5

66,4979041

0,39351399

9

17

90

  

76,5

76,4957776

0,599062591

10

18

0

  

86,5

86,4921957

0,866014874

11

18

10

  

96,5

96,4865138

1,202385147

12

18

20

  

106,5

106,47792

1,616179233

13

18

30

  

116,5

116,465415

2,115391203

14

18

40

  

126,5

126,447796

2,70799936

15

18

50

  

136,5

136,423631

3,401961397

16

18

60

  

146,5

146,391247

4,20520865

17

18

70

  

156,5

156,348705

5,125639371

18

18

80

  

166,5

166,293783

6,171110938

19

18

90

  

176,5

176,223957

7,34943093

20

19

0

  

186,5

186,136381

8,668346986

21

19

10

  

196,5

196,027866

10,13553537

22

19

20

  

206,5

205,894864

11,75858818

23

19

30

  

216,5

215,733447

13,54499907

24

19

40

  

226,5

225,539287

15,50214749

25

19

50

НКК

236,5

235,261322

17,62853128

26

19

60

  

246,5

244,988827

19,94643164

27

19

70

  

256,5

254,670871

22,44744639

28

19

80

  

266,5

264,304004

25,13068518

29

19

90

  

276,5

273,884799

27,99519283

30

20

0

  

286,5

283,409844

31,03994961

31

20

10

  

296,5

292,875749

34,26387161

32

20

20

  

306,5

302,279145

37,66581116

33

20

30

  

316,5

311,616682

41,2445572

34

20

40

  

326,5

320,885038

44,99883576

35

20

50

  

336,5

330,080914

48,92731034

36

20

60

  

346,5

339,201034

53,02858247

37

20

70

  

356,5

348,242154

57,30119213


На миллиметровой бумаге вычерчиваем закругление малого радиуса.

 

 

 

 

3.2 Проектирование  поперечного профиля закругления.

 

Вираж – участок дороги с односкатным профилем с уклоном iв в сторону центра кривой.

Он устраивается в  пределах кривой К0.

Максимальный уклон виража определяется по формуле:

 

,

 

где V- расчетная скорость движения автомобиля для 2 категории дороги, км/ч;

       R-радиус закругления, м;

       m-коэффициент поперечной силы, принимается μ=0.11 из условия удобства пассажиров.

 

Полученный  по формуле  уклон виража сопоставляется с требованиями Норм по таблице 3.3. В расчет принимается большее значение уклона виража.

 

Таблица 3.3.

 

Уклон виража ‰

Минимальный радиус круговой кривой для категорий

I-а

  Iб, Iв, II - IV

V – с усовершенствованными дорожными одеждами

20(25)

1330

850

540

  

30

1240

800

510

  

40

1150

750

480

  

50

1060

700

450

  

 

Минимальный уклон по условиям водоотвода с проезжей части  должен быть не менее in. В нашем случае по расчетам получено  iв > in, а так как по ТКП максимальный уклон виража в центральном дорожно-климатическом районе составляет 45‰,то принимаем iв =45‰.

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3. Проектирование отгона виража  на автомобильной дороге с  двухполосной проезжей частью.

Отгон виража – переход  от двускатного поперечного профиля проезжей части к односкатному.

На закруглении трассы с переходными кривыми проектируют два отгона виража. Первый отгон виража размещается на переходной кривой, следующей от

 начала закругления, а второй – от конца (рис. 3.2).

 

 

 

 

Рис. 3.2. Схема размещения отгонов виража на закруглении с переходной кривой в случае, если iв > in :

 

1 – первый участок  первого отгона виража;

2 – второй участок первого отгона виража;

3 – первый участок  второго отгона виража;

                               4 – второй участок второго отгона виража

 

 

Т.к. уклон виража iв > in , то отгон виража состоит из двух участков.

На первом участке  длиною L1 происходит переход от двухскатного поперечного профиля к односкатному с уклоном in:

,

где iдоп– дополнительный уклон внешней кромки проезжей части, равный 0.005 для дорогII категории;

  b- ширина двухполосной проезжей части дорог II категории.

 

Этот участок заканчивается  на расстоянии S1 от начала переходной кривой длиною L.

                           

 

  где  R    – радиус круговой кривой, следующей за переходной;

              R1 – радиус кривизны переходной кривой, при которой назначается вираж, принимается по ТКП равным 2000м для дорог II-IV категорий.

           Если S1 < L1, то следует принимать S1 = L1 .

 

Протяжение второго  участка определяется по формуле:

                        L2 = L – S1 = 235 – 63 = 172м;

 

Пикетное положение  начала первого отгона виража определяется по формуле:

 

                       ПК (НО1) = НЗ + S1 – L1 = ПК17+13,56 +63 -28=ПК17+48,56;

  а второго по формуле:                 

                        ПК (НО2) = КЗ - S1 + L1 = ПК24+11-63+28=ПК23+76;

 

Пикетное положение  конца первого участка первого  отгона виража определяется по формуле:

                       ПК (КО1) = НЗ +S1= ПК17+13,56 +63=ПК17+76,56;

 а второго отгона по формуле:

                       ПК (КО2) = КЗ - S1= ПК24+11-63=ПК23+48;

На первом участке  происходит переход от двухскатного поперечного профиля к односкатному с уклоном in . На втором участке полученный односкатный профиль проезжей части путем вращения вокруг ее оси доводится до уклона iв , соответствующего радиусу круговой кривой. Второй участок заканчивается в конце переходной кривой.

На отгонах виража вычисляют относительные отметки основных линий дорожного полотна (рис. 3.3) кромок проезжей части, кромок укрепительных полос, бровок обочины, принимая отметки оси проезжей части равной нулю. Эти отметки вычисляют в начале и конце участка, а также на плюсовых точках, кратных 10 м. Зная проектные отметки (отметки оси проезжей части), вычисляют проектные отметки кромок и бровок на каждом поперечнике, прибавляя к проектным отметкам величину относительных отметок.

Проект участка автомобильной дороги. 2