Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование автомобильной дороги. 3

1. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ

УСЛОВИЙ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Экономика района проектирования

Белгородская область расположена в европейской части Российской Федерации на юго-западных склонах Среднерусской равнины. Она является районом горнодобывающей промышленности, машиностроения и металлообработки, производства стройматериалов, пищевой промышленности и интенсивного сельского хозяйства. В пределах Белгородской области находится основная часть Курской магнитной аномалии, состоящей из трёх железорудных районов: Белгородского, Новооскольского и Старооскольского. Важнейшие отрасли промышленности: производство стройматериалов, машиностроение и пищевая. Производство стройматериалов представлено крупным цементным заводом, асбетоцементным, мелкоизвестковым комбинатами. Машиностроение: котлостроительный завод, предприятия по ремонту транспортных средств, завод режущего инструмента. Предприятия пищевой промышленности: плодоовощеконсервный, мукомольно-крупяной и мясной комбинаты, а также заводы витаминный и лимонной кислоты. Крупная ТЭЦ. Через Белгород проходит газопровод Щебелинка – Москва.

Сельское хозяйство имеет зерново-животноводческий характер. Площадь сельскохозяйственных угодий 2205 тыс. га, в т. ч. пашня 1734 тыс. га, сенокосы 76 тыс. га и пастбища 352 тыс. га. Посевная площадь всех сельскохозяйственных культур 1695 тыс. га, из них под зерновыми 857,4 тыс. га. Ведущие отрасли животноводства молочно-мясное и свиноводство.

Длина железных дорог составляет 711 км. Главные линии: Москва – Харьков, Пенза – Харьков, Москва – Донбасс, Харьков – Брянск.

1.2. Грунтовые и гидрологические условия

Грунты, залегаемые в районе проектирования автомагистрали представлены суглинком лёгким. В результате большой пересечённости рельефа местности распространены все типы местности по увлажнению. В основном распространён 1-й тип, 2-й и 3-й типы встречаются в оврагах и вблизи рек. На местности протекает много мелких речек. Грунтовые воды залегают на глубине 2,4 метра.

1.3. Рельеф местности

Рельеф местности характеризуется как сильно пересечённый. Высокие холмы чередуются между собой глубокими оврагами и долинами рек. Наибольшие отметки достигают высоты 200м над уровнем моря. Наиболее низкие отметки составляют примерно 125м.

Существующий рельеф создаёт большие трудности при проложении трассы автомагистрали, что связано с обходом наиболее крутых вершин и оврагов.

1.4. Климатические условия района проектирования

Территория Белгородской области относится к 3-й дорожно-климатической зоне. Климат умеренно-континентальный. Средняя температура января –8,1⁰С на западе-8,7⁰С на востоке, июля соответственно19,6⁰С и 21⁰С. Осадков на северо-западе более 500 мм в год, на юго-востоке около 450 мм в год (максимум в весеннелетний период).

Наиболее важные климатические параметры представлены в ниже приводимых таблицах и розе ветров.

Среднемесячная температура воздуха

Таблица 1.1

Месяц

Темп.

-7.6

-7.4

-2.2

6.8

14.7

18.4

20.2

13.1

6.3

-0.1

-5.3

Среднегодовая температура воздуха 6.3⁰С;

Абсолютный минимум –37⁰С;

Абсолютный максимум 41⁰С;

Средняя температура наиболее жаркого месяца 26.5⁰С;

Наиболее холодных суток обеспеченностью: 0,98 -29⁰С;

0,92 –28⁰С;

Период со средней суточной температурой:

менее 8⁰С: продолжительность 196 сут;

температура -2.2⁰С;

менее 10⁰С: продолжительность 213 сут;

температура –1.3⁰С;

менее0 ⁰С: продолжительность 130 сут;

Средняя месячная относительная влажность воздуха в 13ч :

В январе: 86%;

В июле: 52%;

Количество осадков, мм:

За год: 637мм;

Суточный максимум: 83мм;

Повторяемость направлений ветра (числитель) в %, средняя скорость ветра по направлениям (знаменатель) м/с, Mах и Min скорость ветра, м/с.

Январь Таблица 1.3

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	3	СЗ
8	14	9	14	11	17	18	9
5,8	5,2	4,3	5,3	5,1	5,9	5,7	5,7

Июль Таблица 1.4

С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	3	СЗ
13	18	10	8	6	10	16	19
4,4	4,1	4	3,5	3,3	4,2	4,1	4,9

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ

НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОДОРОГИ

2.1.Обоснование технических нормативов и

конструкции дорожной одежды

Согласно СНиП 2.05.02-85 “Автомобильные дороги” в соответствии с перспективной интенсивностью движения в 15000авт/сут проектируемая

автомобильная дорога относится к технической категории 1а с числом полос движения – 2 в одном направлении (1.табл.4.1).

Конструкцию дорожной одежды принимаем без расчёта по (3). Она приводится в приложении 12.

2.2. Технические нормативы

Технические нормативы назначаются по (2) в зависимости от категории дороги и рельефа местности. Основные технические нормативы представлены в таблице 2.1.

Основные технические нормативы Таблица 2.1

Наименование

норматива

Ед.

Изм.

Значение нормативов

Реко-

Мен-дуемое

Пре-

дель-

ное

Приня-

тое в

проекте

1. Расчётная скорость движения

2. Число полос движения

3. Ширина проезжей части

4. Ширина обочин

5. Ширина разделительной полосы

6. Ширина земляного полотна

7. Наибольший продольный уклон

8. Расстояние видимости

9. Наименьший радиус закругления

в плане

10. Наименьшие радиусы вертикаль-

ных кривых:

выпуклых

вогнутых

Км/ч

Шт

Пром.

150

15,0

3,75

6,0

28,5

300

1200

30000

8000

120

15,0

1,5

2,0

20,0

250

800

15000

5000

150

15,0

3,75

6,0

28,5

250

800

15000

5000

2.3. Обоснование руководящей отметки, габаритов мостов, путепроводов требования к пересечениям железной и автомобильной дороги.

2.3.1. Обоснование руководящей отметки.

Руководящая отметка для проектирования продольного профиля назначается из трех условий:

1.- Руководящая отметка из условия снегонезаносимости определяется по формуле 2.1

h = h_s + Dh, (м); ( 2.1);

где: h_s – расчетная высота снегового покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5%, h_s =0,4 м;

Dh – возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового

покрова, необходимое для ее незаносимости Dh =1.2 м; ( СНиП 2.05.02 - 85

Автомобильные дороги-М., Стройиздат, 1986 г.)

h =0,4+1,2=1,6м;

2. Руководящая отметка из условия возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, определяется по формуле 2.2

h=h_min-УГВ ,(м); (2.2);

где: УГВ - уровень грунтовых вод, равный 2,4 м;,

h_min – наименьшее возвышение поверхности покрытия над УГВ, (СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги-М.,Стройиздат, 1986 г.), равное 1,8 м.

h =1,8-2,4= -0,6м;

3. Руководящая отметка из условия возвышения поверхности покрытия над поверхностью земли в местах с необеспеченным стоком, (2), равное 1,4 м.

Принимаем руководящую отметку равную 1.6 м.

2.3.2. Обоснование габаритов мостов и путепроводов

Габарит проезжей части моста принимаем на 2м шире габарита проезжей части дороги, причём разделительная полоса будет отсутствовать – 2(Г–11,25). Высотный габарит моста для несудоходных рек равен не менее 1 м над расчетным уровнем высоких вод, (Справочник инженера-дорожника. Проектирование автомобильных дорог. - М., Транспорт 1989 г.).

Габариты приближения конструкций под путепроводами через автомобильные дороги не менее 5,5 м от поверхности дороги до низа пролетного строения (3).

Для уменьшения помех от местного движения, повышения скоростей, удобства и безопасности движения основных потоков – количество пересечений, съездов и въездов должно быть меньше. Пересечения магистрали с дорогами II и III категории следует проектировать в разных уровнях.

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ ТРАССЫ

АВТОМАГИСТРАЛИ ПО КАРТЕ

План трассы представляет собой клотоиду. Для рассмотрения было предложено 2 варианта трассы для определения из них наиболее экономичного по стоимости строительных работ, последующей эксплуатации дороги и себестоимости перевозок.

1-й вариант.

Данный вариант проходит по местности с пересеченным рельефом, отклоняясь от воздушной линии на запад, имеет 2 угла поворота 26° и 49°, в которые вписаны клотоидные кривые с радиусами 3289 и 2382м соответственно. Он пересекает речку и железную дорогу, в дальнейшем он проходит параллельно железной дороге на расстоянии 200 – 300м, повторяя её очертания. В конце перед пунктом назначения автомагистраль пересекает второй водоток – речку шириной 30м. Общая длина варианта составляет 7057,82м.

2-й вариант.

Данный вариант проходит по немного местности с более пересечённым рельефом, он пересекает две речки шириной 10 и 30м, отклоняясь незначительно на восток от воздушной линии, имеет 2 правых угла поворота: 20° и 52°, в которые вписаны клотоидные кривые с радиусами 3982 и 2300м. Дорога пересекает ряд понижений и обходит справа населённый пункт. Общая длина варианта составляет 6954,90м.

Варианты трассы в плане приведены в приложении 1.

Ведомость углов поворота, прямых, переходных и круговых кривых вычисляется по (Ксенодохов В.И. Таблицы для проектирования и разбивки клотоидной трассы автомобильных дорог.) и приведена в приложении 2 для обоих вариантов. Для 2-го варианта она также вычисляется пакетом программ «Credo»и приводится в приложении 3.

4.СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ АВТОМАГИСТРАЛИ

4.1.Проектирование продольных профилей

Для сравнения вариантов автомагистрали необходимо построить сокращённые продольные профили, где проектная линия наносится исходя из минимума объёмов земляных работ. Продольный профиль 1-го варианта составляется вручную и представлен в приложении 9. Продольный профиль 2-го варианта составляется автоматически пакетом программ «Credo», и вместо него прилагается таблица параметров продольного профиля в приложении 4.

4.2.Сравнение вариантов по физико-географическим условиям

трассирования

1-й вариант.

Данный вариант проходит по пересечённому рельефу местности, в связи с этим по данному варианту, в связи с этим здесь почти не будет мест, где застаивается вода. Такие места будут только вблизи рек. Согласно розе ветров господствующее направление ветров в зимнее время - южное, с точки зрения снегонезаносимости данный вариант имеет относительно благоприятное расположение.

2-й вариант.

Данный вариант проходит по более пересечённому рельефу местности и здесь не имеются места, где будет застаивается вода. Здесь имеют место более крутые уклоны в связи с пересечением под прямым углом долины реки и попаданием трассы в углубления между сетью понижений.

Вывод: С точки зрения физико-географических условий 1-й вариант более благоприятен, чем 2-й.

4.3.Сравнение вариантов по технико-эксплуатационным показателям

4.3.1.Сравнение по общей длине трассы

1-й вариант: 7057,82м;

2-й вариант: 6954,90м.

4.3.2.Сравнение по коэффициенту удлинения трассы

Коэффициент удлинения трассы определяется по формуле 4.1:

(4.1);

где: Lв – длина варианта, км;

L вл – длина воздушной линии, соединяющей пункты трассы 6313м.

1-й вариант: 2-й вариант:

4.3.3.Сравнение по средней величине угла поворота трассы

Средняя величина угла поворота трассы определяется по формуле 4.2:

(рад); (4.2);

где: a_ср – сумма всех углов поворота трассы в радианах;

n – количество углов поворота.

1-й вариант: 2-й вариант:

4.3.4.Сравнение по среднему радиусу закругления

Средний радиус закругления определяется по формуле 4.3

(4.3);

где: SK – общая длина всех кривых варианта, м;

1-й вариант: 2-й вариант:

4.3.5.Сравнение по относительной длине участков с близкими к предельным уклонами в прямом и обратном направлениях

Относительная длина участков с близкими к предельным уклонами определяется по формуле 4.4, (для уклонов, отличающихся от предельных до 10 ⁰/₀₀):

(4.4);

где: Lпред – сумма длин участков с уклонами, близкими к предельным, т.е.

отличающимися от предельных до 10 ⁰/₀₀;

Относительная длина участков с уклонами близкими к предельным составляет:

1-й вариант: 2-й вариант:

4.3.6.Сравнение по условному среднему уклону дороги в прямом и обратном направлениях

Определяется по формуле 4.5:

(4.5);

где: l_k, i_к – соответственно длины и уклон "к" - го участка (при подсчете берутся только подъемы).

Условный средний уклон дороги в прямом и обратном направлениях составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление: 23,1 ⁰/₀₀;

Обратное направление: 23,36 ⁰/₀₀.

4.3.7.Сравнение по безопасности движения

Осуществляется с помощью графиков коэффициентов аварийности представленных:

1-й вариант - Приложение 9;

2-й вариант - Приложение 6.

Анализируя графики коэффициентов аварийности можно сказать, что оба варианта отвечают требованиям безопасности т.к. Кавар на всем протяжении обоих вариантов не превышает норму. Самое большое значение: 0,63 – для 1-го варианта и 1,0 – для 2-го варианта.

4.4.Сравнение по транспортно - эксплуатационным показателям

Для этого составляем таблицу для определения суммарного расхода горючего и скорости движения автомобиля. В таблице также определяем дорожное сцепление - y, которое приравнивается к динамическому фактору – Д находится по (Порожняков B.C. «Автомобильные дороги. Примеры проектирования»).

(4.6);

где: j - коэффициент поперечного сцепления, равный 0,02;

i – уклон дороги, подъёмы – со знаком плюс, спуски – со знаком минус.

Расход топлива определяется по (Методические указания к курсовому проекту " Проект автомагистрали " Тюмень 1995 г.).

Определение скорости движения и расхода горючего для автомобиля. Таблица 4.1
Пикетажное значение		Расстояние, м	Прямое направление					Обратное направление
Пикетажное значение			y	V_к	L_k/V_k	Q_k	Q_k/L_k	y	V_к	L_k/V_k	Q_k	Q_k/L_k
от	до		y	V_к	L_k/V_k	Q_k	Q_k/L_k	y	V_к	L_k/V_k	Q_k	Q_k/L_k
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0+00	2+00	200	0,005	90	0,0022	32	0,064	0,035	90	0,0022	74	0,148
2+00	9+00	700	-0,007	90	0,0078	25	0,175	0,047	60	0,012	70	0,49
9+00	10+00	100	0,02	90	0,0011	52	0,052	0,02	90	0,0011	52	0,0052
10+00	16+00	600	0,06	50	0,012	83	0,498	-0,02	90	0,0067	25	0,15
16+00	20+00	400	0,02	90	0,0044	52	0,208	0,02	90	0,0044	52	0,208
20+00	24+50	450	-0,01	90	0,005	25	0,11	0,05	50	0,009	70	0,315
24+50	27+00	250	0,06	50	0,005	83	0,208	-0,02	90	0,0028	25	0,063
27+00	35+00	800	0,012	90	0,0089	41	0,328	0,028	90	0,0089	64	0,512
35+00	38+50	350	-0,02	90	0,0039	25	0,088	0,06	50	0,007	83	0,291
38+50	47+00	850	0,031	90	0,0094	68	0,578	0,009	90	0,0094	39	0,332
47+00	60+00	1300	-0,015	90	0,014	25	0,325	0,055	50	0,026	77	1,001
60+00	70+58	1058	0,02	90	0,012	52	0,55	0,02	90	0,012	52	0,55

S=7,058км S=0,0807 S=3,184 S=0,102 S=4,112

4.4.1.Сравнение по средней скорости движения

Сравнения производятся по таблице 4.1 и приложении 7.

Средняя скорость движения потока по вариантам вычисляется по формуле 4.7:

(4.7);

где: V_k – скорость движения расчётного автомобиля (для 1-го варианта) или потока автомобилей (для 2-го варианта), км/ч;

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление: 64,8км/ч;

Обратное направление: 57,1км/ч.

4.4.2.Сравнение по минимальному времени пробега автомобиля по дороге

Осуществляется по формуле 4.8:

(4.8);

Минимальное время пробега автомобиля по дороге составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.4.3.Сравнение по виртуальной длине трассы по скорости движения

Осуществляется по формуле 4.9:

(4.9);

где: Vmax – максимально возможная скорость движения расчетного автомобиля ( 90км/ ч ).

Виртуальная длина трассы по скорости движения составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.4.4.Сравнение по виртуальной длине трассы по расходу горючего

Осуществляется по данным из таблицы 4.1 и приложения 8 по формуле 4.10:

(4.10);

где: Qmin – наименьший расход горючего при движении с максимальной скоростью: 25 л/100 км;

Q_k – расход горючего на "к" - ом участке, определяемый по экономической характеристике автомобиля.

Виртуальная длина трассы по расходу горючего составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.4.5.Сравнение по показателю расхода горючего

Осуществляется по формуле 4.11:

(4.11);

Показатель расхода горючего составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.4.6.Сравнение по показателю скорости движения

Осуществляется по формуле 4.12:

(4.12);

Показатель скорости движения составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.5.Сравнение по общестроительным показателям

4.5.1.Сравнение по объему земляных работ и их стоимости

Для определения объёмов земляных работ для 1-го варианта составляем сводную таблицу объёмов земработ, а для 2-го варианта – объёмы берём с приложения 5. Для ручного варианта объёмы берутся по («Таблицы для подсчёта объёмов земляных работ», под ред. Митина). Объёмы даются на ширину насыпи или выемки в 15м, в нашем же случае, при ширине земляного полотна 28,5м, нужно ввести поправку на недостающий объём. Она считается по формуле:

Vдоп=L*hср*В, м³; (4.13);

Где: L – длина участка, м;

Hср – средняя высота насыпи на этом участке, м;

В – ширина недостающей части земполотна, м;

Поправка на разность отметок считается тогда, когда разность отметок при L>50м больше 2м, и при L<50м больше 1м по формуле:

m*( H₁ - H₂ )²

DV = --------------------- * L, м³; (4.14);

где: m - заложение откосов, m = 1,5;

L - длина выбранного участка, м;

H₁ и H₂ - отметки насыпи в точках 1и 2 ;

Поправка на дорожную одежду учитывается по формуле:

V=B_до*h_до; м³; (4.15);

Где: B_до – ширина дорожной одежды, м;

h_до – толщина дорожной одежды, м;

Результаты подсчёта объёмов земработ представлены в таблице 4.2.

Таблица 4.2

Сводная ведомость объемов земляных работ

Проектирование автомобильной дороги. 3

УСЛОВИЙ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Среднемесячная температура воздуха

Таблица 1.1

Месяц

Темп.

Январь Таблица 1.3

2. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ

НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОДОРОГИ

Основные технические нормативы Таблица 2.1

Определение скорости движения и расхода горючего для автомобиля.

Прямое направление

Обратное направление

(4.10);

Таблица 4.2