Проектирование и изыскания в дорожном строительстве
Реферат
42 с., 15 рис., 9 табл., 3 источника
ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ, ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ, НАСЫПЬ, ВЫЕМКА, МОРФОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ, ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ, ПОЙМЕННАЯ НАСЫПЬ, ОБЪЕМЫ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ.
Цели работы:
- проектирование двух вариантов плана трассы;
- проектирование продольного профиля оптимального варианта трассы;
- проектирование мостового перехода;
- проектирование земляного полотна и подсчет объемов земляных работ.
В работе использовались
действующие нормативные
Содержание
1 Природно-климатические характеристики района проложения трассы
1.1 Климатические условия 5
1.2 Грунтово-геологические условия 5
1.3 Рельеф 5
1.4 Растительность 5
2 Технические
нормативы проектируемой дороги
3 Проектирование плана трассы 7
3.1 Условия нанесения плана трассы 7
3.2 Ведомости углов поворота 7
4 Проектирование мостового перехода 11
4.1 Гидрологические расчеты 11
4.2 Определение расчетного уровня высоких вод 13
5 Технико-экономическое сравнени
6 Морфометрические расчеты 18
7 Расчет отверстия моста и размывов в русле реки 21
7.1 Мост минимальной длины 21
7.2 Расчет величины допустимого размыва 22 7.3 Определение длины сваи 23
8 Расчет подпора перед мостом 24
9 Определение минимальной отметки проезда по мосту 25
10 Проектирование подходов к мосту 27
11 Определение длины моста 27
12 Проектирование поперечных профилей земляного полотна 29
13 Подсчет объемов земляных работ 33
Список использованных источников 42
1 Природно-климатическая характеристика района проложения трассы
1.1 Климатические условия
Таблица 1– Средняя месячная и годовая температура воздуха, °С
I |
II |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
год |
-11,8 |
-11,1 |
-5,0 |
4,2 |
12,0 |
16,4 |
18,4 |
16,9 |
11,0 |
3,6 |
-2,8 |
-8,9 |
3,6 |
Продолжительность периода со средней суточной температурой воздуха < 0°С составляет 151 день. Средняя температура в этот период -7,5 °С.
Абсолютная минимальная температура -41 °С, абсолютная максимальная температура +36 °С. Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца 6,1 °С, наиболее тёплого месяца 9,3 °С.
Средняя месячная
относительная влажность
Количество осадков за год 582 мм, жидких осадков за год 410 мм. Количество осадков за ноябрь – март 172 мм; за апрель – октябрь – 410 мм.
Преобладающее направление ветра за декабрь – февраль юго-западное, за июнь-август западное.
1.2 Грунтово-геологические условия
Участок автомобильной дороги в г. Нижний Новгород расположен во II дорожно-климатической зоне – зоне избыточного увлажнения.
В районе проектирования автомобильной дороги принимаем следующие грунтовые условия: мощность растительного слоя 0,2 м, грунт земляного полотна – супесь лёгкая, грунт в русле – песок с размером частиц 0,47 мм.
1.3 Рельеф
Местность в районе проектирования имеет холмистый характер. Самый высокий холм (166,7 м) находится в юго-западной части района проектирования. Крупная река Эйдер протекает с севера на юг.
1.4 Растительность
В центральной части района проектирования расположен еловый лес со средней высотой деревьев 25 м и средним диаметром стволов 0,20 м. Небольшая часть долинв реки Эйдер заболочена.
2 Технические нормативы проектируемой дороги
Таблица 2 - Технические нормативы проектируемой дороги
Показатели |
Величина | |
По СНиП 2.05.02-85 |
Принято | |
1 Расчетная интенсивность движения -в транспортных единицах |
св. 3000 до 7000 |
3145 |
2 Категория автомобильной дороги |
II |
II |
3 Расчетная скорость движения, км/ч |
120 |
120 |
4 Наибольший продольный уклон, ‰ |
40 |
40 |
5 Наименьший радиус кривых в плане, м |
800 |
800 |
6 Наименьший радиус кривых в продольном профиле, м -выпуклых -вогнутых |
15000 5000 |
15000 5000 |
7 Расстояние видимости, м -до остановки -до встречного автомобиля |
250 450 |
250 450 |
8 Число полос движения |
2 |
2 |
9 Ширина полосы движения, м |
3,75 |
3,75 |
10 Ширина проезжей части, м |
7,5 |
7,5 |
11 Ширина обочины, м |
3,75 |
3,75 |
12 Ширина укрепленной полосы обочины, м |
0,75 |
0,75 |
13 Ширина земляного полотна, м |
15 |
15 |
3 Проектирование плана трассы
3.1 Условия нанесения плана трассы
При нанесении вариантов трассы в пределах полосы варьирования принимают во внимание следующие условия:
- возможность проектирования автомобильной дороги с соблюдением требований действующих нормативных документов;
- трассирование по возможности по кратчайшему направлению между заданными пунктами;
- природные условия района проложения трассы: топографические, геологические, гидрогеологические, почвенно-грунтовые, гидрологические, метеорологические;
- ситуационные особенности района проектирования;
варианты пересечения крупных водотоков;
- требования проложения трассы в районе промежуточных населенных пунктов для наилучшего обслуживания местных связей и транзитного движения;
- требования по обеспечению удобства и безопасности движения, а также ландшафтного проектирования автомобильных дорог.
При проектировании безопасной для автомобильного транспорта трассы автомобильной дороги следует избегать:
- кривых малого радиуса в конце затяжных спусков;
- резких поворотов дороги за переломами продольного профиля;
- пересечений с дорогами в одном уровне в условиях необеспеченной видимости;
- участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с различными скоростями;
- длинных прямых и особенно прямых, сопрягаемых в конце с кривыми в плане малого радиуса.
3.2 Ведомость углов поворота
Ведомость углов поворота для первого варианта трассы приведена в таблице 3, для второго варианта – в таблице 4.
Проверка ведомости углов поворота производится по формулам:
ΣΚ2 + ΣП = Lтр = КТ ,
ΣS - ΣД = Lтр,
2ΣТ1 - ΣΚ2 = ΣД,
Σαл – Σαпр = Азн – Азк,
где ΣΚ2 –сумма полных длин закругления;
ΣП – сумма длин прямых;
Lтр - длина трассы;
ΣS – сумма расстояний между вершинами углов;
ΣД – сумма домеров;
ΣТ1 – сумма полных тангенсов;
Σαл - сумма левых углов поворота трассы;
Σαпр - сумма правых углов поворота трассы;
Азн – азимут начала трассы;
Азк – азимут конца трассы.
1 вариант.
1115,52м + 4478,14м = 5593,66м;
5675,00м – 81,34м = 5593,66м;
2·598,43м – 1115,52м = 81,34м,
81,34м = 81,34м;
57º00´ = 241º00´ – 4º00´ - 180º,
57º00´ = 57º00´.
2 вариант.
1521,89м + 4330,82м = 5852,71м;
5900,00м – 47,29м = 5852,71м;
2·784,59м – 1521,89м = 47,29м,
47,29м = 47,29м;
47º00´- 33º00´ = 108º00´ – 94º00´,
14º00´ = 14º00´.
4 Проектирование мостового перехода
4.1 Гидрологические расчеты
Определяем вероятность превышения уровней воды, используя данные о наивысших годовых уровнях воды от УМВ, используя данные, приведенные в задании. Данные заносим в таблицу 5 в порядке убывания, вычисляя вероятность превышения уровней воды по следующей формуле:
где m – порядковый номер, n – общее количество.
Таблица 5 – Вероятность превышения уровней воды
Порядковый номер |
Уровень от УМВ, см |
Вероятность превышения Рэ, % |
1 |
285 |
5,88 |
2 |
284 |
11,76 |
3 |
277 |
17,65 |
4 |
264 |
23,53 |
5 |
245 |
29,41 |
6 |
219 |
35,29 |
7 |
208 |
41,18 |
8 |
179 |
47,06 |
9 |
173 |
52,94 |
10 |
161 |
58,82 |
11 |
146 |
64,71 |
12 |
120 |
70,59 |
13 |
119 |
76,47 |
14 |
109 |
82,35 |
15 |
102 |
88,24 |
16 |
89 |
94,12 |
По данным таблицы 5 строим клетчатку вероятностей (рисунок 1) и определяем величину превышения уровня воды при вероятности превышения 1% .
4.2 Определение расчетного уровня высоких вод
Величина расчетного уровня высоких вод определяется по формуле:
где УМВ – уровень меженных вод, ДТМ – величина превышения уровня воды при вероятности превышения 1%, найденная по клетчатке вероятностей.
1 вариант
– для большого моста:
– для малого моста:
2 вариант
– для большого моста:
– для малого моста:
5 Технико-экономическое сравнение вариантов трассы
Таблица 6 – Технико-экономическое сравнение вариантов трассы
Наименование показателей |
Единица измерения |
Значение | |||
1 вариант |
2 вариант | ||||
большая река |
малая река |
большая река |
малая река | ||
1 Протяженность трассы |
км |
5,59366 |
5,85271 | ||
2 Угол пересечения водотока |
град |
90° |
86° |
90° |
45° |
3 Ширина русла реки |
м |
125 |
5 |
125 |
25 |
4 Ширина разлива реки |
м |
700 |
700 |
1200 |
1400 |
5 Длина моста |
м |
194 |
88,4 |
254 |
190 |
6 Ширина моста |
м |
14 |
14 |
14 |
14 |
7 Стоимость строительства дороги |
тыс. руб |
2542,318 |
2660,057 | ||
8 Стоимость строительства моста |
тыс. руб |
2714,859 |
709,058 |
3554,506 |
1523,994 |
9 Полная стоимость |
тыс. руб |
5966,235 |
7738,557 | ||
10 Годовые эксплуатационные расходы на ремонт: – дороги – моста |
тыс. руб |
62,287 |
65,171 | ||
2,173 |
0,990 |
2,845 |
2,128 | ||
11 Полные расходы |
тыс. руб |
65,450 |
70,144 | ||
12 Приведенные затраты |
тыс. руб |
781,398 |
998,771 | ||
Вывод - принимаем для проектирования 1 вариант трассы, так как он более экономичен.
Длину моста рассчитываем по формуле:
где Вр - ширина реки, Вп - полная ширина реки (ширина разлива).
1 вариант
– длина большого моста
– длина малого моста
2 вариант
– длина большого моста
– длина малого моста
Ширину моста рассчитываем по формуле:
где Г = 11,5м – габарит моста для II технической категории дороги;
Т = 0,75м – ширина тротуара;
О = 0,3м – ширина ограждения проезда;
∆п = 0,2м – ширина, необходимая для установки перил.
Затраты на строительство автомобильной дороги определяются по формуле:
где Lд - длина дороги, км;
Нд = 450 тыс.руб/км - удельные капитальные вложения в строительство 1 км дороги II категории;
К1 = 1,01 - коэффициент, учитывающий территориальный район строительства (Нижний Новгород).
1 вариант
2 вариант
Стоимость строительства моста определяем по формуле:
где Lм – длина моста;
Вм – ширина моста;
Нм – удельные капиталовложения в строительство 1 м² моста, тыс. руб/м²;
К2 = 1,06 - коэффициент, учитывающий территориальный район строительства (Нижний Новгород);
К3 = 1,15 - коэффициент, учитывающий сложность регуляционных сооружений (для средней сложности).
1 вариант
– для большого моста
– для малого моста
2 вариант
– для большого моста
– для малого моста
Годовые эксплуатационные расходы на ремонт и содержание дороги определяем по формуле:
где Р = 2,45% – процент среднегодовых эксплуатационных затрат от стоимости строительства для дорог с капитальным дорожной одежды;
Кд – затраты на строительство дороги.
1 вариант
2 вариант
Годовые эксплуатационные расходы на ремонт и содержание моста определяем по формуле:
1 вариант
– для большого моста
– для малого моста
2 вариант
– для большого моста
– для малого моста
Приведённые затраты определяем по формуле:
где Ен = 0,12 - нормативный коэффициент экономической эффективности капиталовложений;
К - стоимость дороги,
С – полные эксплуатационные затраты.
1 вариант
2 вариант
6 Морфометрические расчеты
Скорость течения на различных участках реки определяется по формуле:
где m – коэффициент шероховатости, определяется по характеристикам пойм;
H – глубина реки от УВВ, м;
I – гидравлический уклон (продольный уклон реки).
Элементарный расход определяется по формуле:
где υ – скорость течения, м/с;
Н – глубина реки от УВВ, м.
Полный расход определяем по формуле:
где υ – средняя скорость течения на участке, м/с;
F – площадь поперечного сечения воды, м.
Находим расход воды в левой пойме (Qпл):
Находим расход воды в русле (Qр):
Находим расход воды в правой пойме (Qпп):
Находим общий расход воды (Q):
Определяем коэффициент увеличения руслового расхода:
7 Расчет отверстия моста и размывов в русле реки
Отверстие моста – горизонтальное расстояние между внутренними гранями или конусами насыпей, за вычетом промежуточных опор, измеренное при РУВВ перпендикулярно к течению потока. Русловые деформации разделяют на общий и местный размывы.
Общий размыв – это понижение дна русла, а в некоторых случаях и пойм, под мостом вследствие увеличения скорости течения воды в стеснённом потоке.
Местный размыв – это дополнительное понижение русла на ограниченном пространстве в месте набега водного потока на преграду (опора, насыпь, регуляционное сооружение и др.в месте набега водного потока на преграду пойм, под мостом вследствие увеличения скорости течения воды в стеснённом потоке). Значительное стеснение водотока и сокращение отверстия моста экономически выгодно, если русловые деформации не превышают допустимые разливы. Отверстие моста не должно быть менее устойчивой ширины русла, поэтому мост наименьшей длины имеет отверстие, равное ширине русла.
7.1 Мост минимальной длины
Глубина русла под мостом наименьшей длины после общего размыва составит:
где hрб,max – бытовая глубина русла, м,
Qрм = Q – полный расход воды, м³/с,
Qрб – расход воды в русле, м³/с,
- ширина русла под мостом,
λ = 0,05 – относительная ширина опоры.
Полученное значение должно удовлетворять равенству:
Условие выполняется, значит принимаем мост минимальной длины:
7.2 Расчет величины допустимого размыва
Находим величину местного размыва у опоры моста или глубину воронки:
где K = 0,65 – коэффициент формы опоры;
d = 0,47 мм – диаметр частиц грунта;
b – ширина опоры, м:
Lм = 80 м – ширина реки IV класса по судоходству (низовое направление);
υрм – скорость течения в русле, м/с:
υрб – максимкльная скорость течения в русле, м/с;
βр – коэффициент увеличения руслового расхода.
Qрм – расход воды под мостом с учетом размыва, м³/с;
Qрб – расход воды в русле, м³/с.
7.3 Определение длины сваи
Рисунок 3 – Схема высокого свайного ростверка
Определяем длину сваи по формуле:
где ;
Δ = 0,15 - относительная ошибка;
Φ = 2 м – заделка сваи;
- колебания уровня воды.
Принимаем сваю длиной 6 м.
8 Расчет подпора перед мостом
Подпор – местное повышение уровня воды в русле, вследствие стеснения потока водопропускными сооружениями, который определяется по формуле:
где l0 – длина зоны сжатия, м;
β – коэффициент увеличения руслового расхода;
χ – относительная длина верховой струенаправляющей дамбы;
I – уклон водной поверхности;
Рисунок 4 – Определение подпора перед мостом
Длина зоны сжатия определяется по формуле:
где Вразл = 700 м – ширина разлива реки;
L = 125 м – ширина русла.
где – ширина меньшей поймы;
– ширина большей поймы.
где lв – длина верховой струенаправляющей дамбы, определяем по таблице 7.
Таблица 7
β |
≤1,2 |
1,25 |
1,50 |
1,75 |
2,00 |
2,50 |
lв/L |
0 |
0,15 |
0,30 |
0,45 |
0,60 |
0,75 |
β = 1,42, тогда lв/L = 0,25 =>
Определяем подпор у насыпи на границе разлива:
9 Определение минимальной отметки проезда по мосту
На судоходных реках отметка проезда равна:
где РСУ - находим по рисунку 3;
Г = 7м – подмостовой судоходный габарит;
hконстр = 1,7м – строительная высота пролетного строения;
Определяем номер года расчетного половодья:
где а = 1/25 – вероятность превышения расчетного паводка для IV класса реки по судоходству;
