Проектирование продольного профиля пересекающихся дорог
Содержание.
Введение
Задание на курсовой проект
Курсовой проект выполнен в соответствии с заданием, выданным кафедрой «Проектирование дорог» 19 февраля 2006 года.
Задание приведено на следующей странице.
1. Проектирование продольного
профиля пересекающихся дорог
По условиям рельефа местности принимаем, что дорога в нижнем уровне (категория Iа) проходит с юго-запада на северо-восток. На пикете РК 47+50 ее под углом 84 градуса пересекает дорога четвертой категории.
Сначала проектируем продольный профиль дороги, проходящей в нижнем уровне. В месте пересечения (РК 47+50) нижняя дорога проходит по вогнутой кривой радиуса 40000, имеет продольный уклон 0,002 и отметку оси дороги 164,95. Так как угол пересечения дорог близок к прямому, то принимаем схему с прямым балочным путепроводом. Требуемая длина пролета L2 равна:
L2=B1/Sin840+Bоп/Tg840
= 20,2/0,9945+8/9,514=21,15м. (
Где B1 - расстояние между осями опор пролета при нормальном пересечении дорог:
B1=3+3*3.75+3.75+2+0.4/2=20.2м
Принимаем длину балки Lб2 = 24 м, высота балки hб =1,2м.
Проектная отметка дороги в верхнем уровне по оси путепровода равна:
Нпр = Н + Г + 0,2 + С = 164,95+5+0,2+1,36=171,51м (1.
где Н – отметка оси пересекаемой дороги;
С = hб + 0,16=1,20+0,16=1,36м – строительная высота пролетного строения.
Проектная линия дороги в верхнем уровне представляет собой выпуклую кривую с радиусом 7500 м и вершиной на РК 28+00.
2. Проектирование левоповоротных ответвлений
2.1 Проектирование плана левоповоротных ответвлений
2.1.1 Обоснование длины переходной кривой
Скорость движение по левоповоротному ответвлению (ЛПО):
где m = 0,15 – коэффициент поперечной силы по условиям удобства движения;
iB = 0,04 – уклон виража.
Минимальная длина переходной кривой на ЛПО:
где I = 0,5 – допускаемая по условиям удобства движения степень нарастания бокового ускорения.
Округленно L=62м.
От начала левоповоротного ответвления (точка А) или от его конца (точка А') на протяжении l0 до точки К или до точки К' полоса движения в0 по основной дороге и проезжая часть ответвления имеют общее покрытие с поперечным уклоном iп и параметрами проектной линии основной полосы. Симметричное очертание ЛПО получают, если переходные кривые в начале и конце ответвления будут одинаковы, т.е. L=L'. Поэтому расстояние l0 определяют для случая сопряжения ЛПО с дорогой более высокой категории по формуле:
где в0 – ширина полосы движения на основной дороге;
вл – ширина проезжей части ЛПО;
с – ширина остановочной полосы.
Расстояние l1 = L – l0 на котором устраивается отгон виража, должно быть достаточным для размещения отгона, т.е:
Данное условие выполняется после трех расчетов длины l0 (c двумя увеличениями длины переходной кривой). Окончательно получаем:
l0 = 81м;
ХК = 80,43 м;
L=92 м;
Для дороги IV категории:
,
2.1.2 Определение пикетного положения основных точек плана трассы ЛПО
Для проектирования продольного профиля ответвления необходимо знать пикетное положение начала ответвления (точка А), конца ответвления (точка А'), точек К и К', а также точки СС (середина ответвления).
Пикетное положение точек А и К определяется в соответствии с пикетажем дороги с которой начинается ответвление, а точек А' и К' – в соответствии с пикетажем дороги на которой он заканчивается.
. Схема к расчету элементов левоповоротного ответвления
Для проектирования продольного профиля ответвления необходимо знать пикетное положение начала ответвления (точка А), конца ответвления (точка А'), точек К и К', а также точки СС (середина ответвления).
Пикетное положение точек А и К определяется в соответствии с пикетажем дороги с которой начинается ответвление, а точек А' и К' – в соответствии с пикетажем дороги на которой он заканчивается.
Для 1 и 3 ЛПО :
Величина смешения С1 и С2:
С1 =b1* ctgα + b2/sinα = 2,81м
C2= b1/ sinα + b2* ctgα = 12,6м
где b1=12.38; b2=1.5;α=84°
PA = (Yb+R*cosβ)*ctg(α/2)+R*sinβ -Xb
β= 0.5*L/R = 0.5*92/135=0.34
PA = 106,97м
Пикетное положение точек ЛПО1:
Начало ЛПО:
РК1(А) = РК1(0) + С1 + РА=4750+2,81+106,97=48+59,78;
Конец ЛПО:
РК2(А') = РК2(0) + С2 + РА=2760+12,6+106,97=28+79,57;
Точка К:
РК1(К) = РК1(А) + ХК =4859,78+80,43=49+40,21;
Точка К':
РК2(К') = РК2(А') + ХК =2879,57+80,43=29+60.
Пикетное положение точек ЛПО3:
Начало ЛПО:
РК1(А) = РК1(0) -С2 - РА = 4750-2,81-106,97=46+40,22;
Конец ЛПО:
РК2(А') = РК2(0) - С1 -РА =2760-12,6-106,97=26+40,43;
Точка К:
РК1(К) = РК1(А) - ХК =4640,22-80,43=45+59,79;
Точка К':
РК2(К') = РК2(А') -ХК =2640,43-80,43=25+60;
Для2-4 ЛПО :
С1 = b2/sin(180-α) -b1* ctg(180-α) = 3.37м
C2= b1/ sin(180-α) - b2* ctg(180-α) = 8.47м
b1=12,38м; b2=1,5м; α=96°;
PA = (Yb+R*cosβ)*ctg(α/2)+R*sinβ -Xb
β= 0.5*L/R = 0.5*92/135=0.34
PA =78,10м
Пикетное положение точек ЛПО2.
Начало ЛПО:
РК2(А) = РК2(0)+С1+РА = 2760+12,26+78,10=28+50,38;
Конец ЛПО:
РК1(А') = РК1(0)-С2-РА =4750-0,21-78,10=46+71,69 ;
Точка К:
РК2(К) = РК2(А) + ХК = 2850,38+80,43=29+30,81;
Точка К':
РК1(К') = РК1(А') -ХК = 4671,69-80,43=46+91,26;
Пикетное положение точек ЛПО4.
Начало ЛПО:
РК2(А) = РК2(0) - С2 - РА = 2760-12,26-78,10=26+69,64;
Конец ЛПО:
РК1(А') = РК1(0) + С1 +РА =4750+0,21+78,10=48+28,31;
Точка К’:
РК2(К’) = РК2(А’) - ХК =2669,64+80,43=25+89,21;
Точка К:
РК1(К) = РК1(А) + ХК = 4828,31+80,43=49+08,74
Пикетаж ЛПО ведем в собственных координатах, принимая положение точки А равным нулю.
Пикетаж ЛПО1 и ЛПО3:
Точка К РКЛПО1(К) = l0 = 0+81;
Точка В РКЛПО1(В) = L = 0+92;
Точка СС РКЛПО1(СС) = L + 0,5К0 = 92+0.5*530,24=3+57,12;
Точка В' РКЛПО1(В') = L + К0 = 92+530,24=6+22,24;
Точка K' РКЛПО1(K') = L + К0 + l1 = 92+530,24+30=6+52,24;
Точка A' РКЛПО1(A') = 2L + К0 = 2*92+530,24=714,24;
Ко = πR(180+α−2β)/180 = 530,24м;
Расстояние от точки пересечения полос (Р) до центра круговой кривой равно:
РСС = РО1 +R = 205,82+135 = 340,82м. (2.11)
Пикетаж ЛПО2 и ЛПО4 :
Точка К РКЛПО2(К) = l0 = 0+62;
Точка В РКЛПО2(В) = L = 0+92;
Точка СС РКЛПО2(СС) = L + 0,5К0 = 92+0.5*558,51=3+71,26;
Точка В' РКЛПО2(В') = L + К0 = 92+558,51=6+50,51;
Точка K' РКЛПО2(K') = L + К0 + l1 = 92+558,51+30=6+80,51;
Точка A' РКЛПО2(A') = 2L + К0 = 2*92+558,51=742,51;.
Ко = πR(180+α−2β)/180 = 558,51м;
РСС = РО1 +R = 185,34+135 = 320,34м (2.11)
2.2 Проектирование продольного
профиля левоповоротных ответвл
Для проектирования продольного профиля ЛПО снимаем по продольным профилям пересекающихся дорог отметки точек К и К°. Пересчитываем полученные отметки с учетом клонов проезжих частей, равных 25‰ для 1 категории и 20‰ для 4 категории.
Максимальный уклон проектной линии не должен превышать 50о/оо. В соответствии с расчетной скоростью движения по ЛПО (58км/ч) минимальный радиус вогнутых кривых равнен 2500м, а выпуклых – 1500м .
Проектная линия проектируется на участке от точки К до точки К'.
Отметки на профиле ЛПО1
Отметка точки К HК=165,44м; уклон i=+5‰
Отметка точки К HК1=170,08м; уклон i=+19‰
Отметки на профиле ЛПО2
Отметка точки К HК=170,63м; уклон i=-17‰
Отметка точки К HК1=164,53м; уклон i=+1‰
Отметки на профиле ЛПО3
Отметка точки К HК=164,52м; уклон i=-1‰
Отметка точки К HК1=167,93м; уклон i=+32‰
Отметки на профиле ЛПО4
Отметка точки К HК=168,81м; уклон i=-28‰
Отметка точки К HК1=165,28м; уклон i=-5‰
Все остальные длины, уклоны и отметки приведены на чертеже продольного профиля.
2.3 Проектирование поперечных
Проезжая часть ЛПО на участке круговой кривой К0 имеет односкатный поперечный профиль с уклоном 40 о/оо, а на части переходной кривой l1 (от точки К до В) происходит изменение уклона с 20 о/оо до 40 о/оо (отгон виража).
Данные для разбивки отгона виражей приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1- Данные для разбивки отгона виражей ЛПО
Точки |
X |
Y |
Первый отгон |
Второй отгон | ||
РКЛПО(i) |
Нi |
РКЛПО(i) |
Нi | |||
|
ЛПО1 | ||||||
1 |
80.43 |
7.12 |
81.00 |
165.44 |
663.24 |
170.08 |
2 |
85.70 |
8.70 |
86.50 |
165.48 |
657.74 |
169.99 |
3 |
90.91 |
10.44 |
92,00 |
165.53 |
652.24 |
169.91 |
ЛПО2 | ||||||
1 |
80.43 |
7.12 |
81.00 |
170.30 |
661.51 |
164.53 |
2 |
85.70 |
8.70 |
86.50 |
170.21 |
656.01 |
164.53 |
3 |
90.91 |
10.44 |
92,00 |
170.12 |
650.51 |
164.52 |
ЛПО3 | ||||||
1 |
80.43 |
7.12 |
81.00 |
164.52 |
663.24 |
167.61 |
2 |
85.70 |
8.70 |
86.50 |
164.52 |
657.74 |
167.76 |
3 |
90.91 |
10.44 |
92,00 |
164.51 |
652.24 |
167.93 |
ЛПО4 | ||||||
1 |
80.43 |
7.12 |
81.00 |
168.27 |
661.51 |
165.28 |
2 |
85.70 |
8.70 |
86.50 |
168.12 |
656.01 |
165.31 |
3 |
90.91 |
10.44 |
92,00 |
167.97 |
650.51 |
165.33 |
Поперечные профили отгона виража схематично представлены на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1-Поперечные профили ЛПО на участке отгона виража
2.4 Определение объемов
работ по строительству
Толщина слоя асфальтобетонного покрытия 14см, из них толщина верхнего слоя из плотного мелкозернистого асфальтобетона 5см и нижнего из пористого асфальтобетона – 9см.
Определим расход материалов на 1000м2 покрытия.
Расход плотного асфальтобетона на устройство верхнего слоя дорожной одежды равен 98,8 т на 4см и 12,35т на каждые дополнительные 0,5см, т.е:
Расход пористого крупнозернист
Расход щебня для устройства основания равен:
где ho – толщина основания;
Ку = 1,24 – коэффициент уплотнения.
Расход песка для устройства подстилающего слоя дорожной одежды равен:
=409,2м3
где hД – толщина подстилающего слоя;
Куп = 1,1 – коэффициент уплотнения песка.
Площадь покрытия ЛПО в тысячах квадратных метров равна:
Для ЛПО 1 и 3:
Для ЛПО 2 и 4:
Тогда умножая единичные расходы всех материалов на площадь поверхности ЛПО получим объемы материалов, необходимых для устройства дорожной одежды на одном ЛПО1 и ЛПО3:
плотный асфальтобетон 484,984т;
пористый асфальтобетон 841,163т;
щебень 1580,37м3;
песок на подстилающий слой 1606,93м3.
ДЛЯ ЛПО2 и ЛПО4
плотный асфальтобетон 504,350т;
пористый асфальтобетон 874,751т;
щебень 1643,47м3;
песок на подстилающий слой 1671,09м3
Общий объем присыпных обочин на ЛПО 1 и 3:
Общий объем присыпных обочин на ЛПО 2 и 4:
Определение объёмов земляных работ по строительству ЛПО1
ПК+ |
Раб.отметки |
h |
l |
Wн |
Wв |
Wпс(н) |
Wпс(в) |
Wно |
Wво | |
h1 |
h2 | |||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
РК0+81 |
1,65 |
1,65 |
0,91 |
19 |
234 |
79 |
313 |
|||
РК1+00 |
1,65 |
1,58 |
0,88 |
100 |
1175 |
410 |
1584 |
|||
РК2+00 |
1,58 |
1,23 |
0,67 |
100 |
851 |
385 |
1235 |
|||
РК3+00 |
1,23 |
1,88 |
0,82 |
100 |
1079 |
403 |
1482 |
|||
РК4+00 |
1,88 |
2,48 |
1,44 |
100 |
1918 |
369 |
2287 |
|||
РК5+00 |
2,48 |
4,25 |
2,63 |
100 |
4041 |
452 |
4492 |
|||
РК6+00 |
4,25 |
6,03 |
4,40 |
52 |
4233 |
299 |
4532 |
|||
Сумма |
13531 |
0,00 |
2395 |
0,00 |
15926 |
0,00 | ||||
3. Проектирование правоповоротных ответвлений
3.1 Проектирование плана
3.1.1 Нахождения расстояния между осями ЛПО и ППО
На карте местности снимаются отметки в точке СС на ЛПО и в точках на расстоянии 20м вправо и влево от СС и строятся поперечные профиля ЛПО в этих точках. Далее намечается поперечный профиль ППО, так чтобы между подошвами откосов ЛПО и ППО было не менее 1,0м. При назначении профиля ППО его высота принята 2м и расстояние между подошвами откосов насыпи также 2м. Исходя из построенных таким образом профилей находится расстояние Млп между осями ЛПО и ППО
Схема к определению расстояния Млп представлена на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1- Схема к определению расстояния между осями ЛПО и ППО
Учитывая, что ЛПО2 и, возможно, ППО2 проходят в выемке для расстояний Млп получаем следующие значения:
Расстояние между осью ЛПО 1 и ППО1, проходящего в насыпи:
Млп = 18,8м
Расстояние между осью ЛПО 2 и ППО2, проходящего в насыпи:
Млп = 18,8м
Расстояние между осью ЛПО 3 и ППО3, проходящего в насыпи:
Млп = 19,4м
Расстояние между осью ЛПО 4 и ППО4, проходящего в насыпи:
Млп = 20,4м
где в0 – ширина полосы движения на основной дороге;
вп – ширина проезжей части ЛПО(в начальной его части);
с – ширина укрепительной полосы.
Расстояние l1 = L – l0 на котором устраивается отгон виража, должно быть достаточным для размещения отгона, т.е:
Данное условие выполняется после трех расчетов длины l0 (c двумя увеличениями длины переходной кривой). Окончательно получаем:
l0 =127,98 м;
ХК = 127,62 м;
L=140 м;
Далее вычисляем значения смещения t и сдвижки р по формулам:
Где β=L/2R=0.2
Все эти параметры одинаковы для всех закруглений на всех ППО
3.1.2 Определение пикетного положения точек ППО
Элементы закругления ППО1.
Тангенс круговой кривой Т:
Т = (R + p) tg[0.25(p–a)] = 157м
Длина круговой кривой
К0=350*(0.5*(3.14-1.465)-2*0.
Домер Д1:
Д1 = 2(T + t) – (2L + Ko) = 2(157 + 69.91) – (2*140+ 153.4) = 20.42м
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог
PK2(ВУ1) = РК2(О) + С2 + (PO1 +Rлпс + Млп)/cos(a/2) = 32+57.03;
PK2(K) = PK2(ВУ1) + (T + t) – K0 =33+56.32;
PK1(ВУ2) = РК1(О) + С1 + (PO1 +Rлпс + Млп)/cos(a/2) = 52+37.24;
PK1(K’) = PK1(ВУ2) + (T + t) – Xk = 53+36.53.
Определение пикетного положения основных точек в координатах ответвления
PKППО1(K) = l0 = 127.98;
PKППО1(В) = L =140;
PKППО1© = L + K0 =2+93.09;
PKППО1(Д) = 2L+ K0 = 4+33.09;
PKППО1(F) = T + t + (PO1 +Rлпс + Млп)/tg(a/2) – Д1 = 5+30.64;
PKППО1(ВУ2) = 8+54.78;
PKППО1(Д') = PKППО1(ВУ2) – (T + t) = 6+27.87;
PKППО1(C') = PKППО1(Д') +L = 7+67.87;
PKППО1(B') = PKППО1(C') + K0 = 9+21.27;
PKППО1(K') = PKППО1(B') + (L – l0) = 9+33.29;
PKППО1(A') = PKППО1(B') + L = 10+61.27.
Элементы закругления и пикетаж ППО2 определяем аналогично ППО1.
Тангенс круговой кривой Т = 135.26м;
Длина круговой кривой Ко = 116,57м;
Домер Д2 = 13,77м.
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог
PK1(ВУ1) = 42 + 40,17;
PK1(K) = 41 + 62,62;
PK2(ВУ2) = 32+81,90;
PK2(K') = 33+59,45.
Определение пикетного положения основных точек в координатах ответвления
PKППО2(K) = 127,98;
PKППО2(В) = 140;
PKППО2© = 2+56,57;
PKППО2(Д) = 3+96,57
PKППО2(F) = 5+70,12;
PKППО2(Д') = 7+43,67;
PKППО2(C') = 8+83,67;
PKППО2(ВУ2) = 9+48,84.
PKППО2(B') = 10+00,24;
PKППО2(K') = 10+12,26 ;
PKППО2(A') = 11+40,24;
Элементы закругления и пикетаж ППО3
Тангенс круговой кривой Т = 157 м;
Длина круговой кривой Ко = 153,09 м;
Домер Д3 =20,42 м.
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог
PK2(ВУ1) = 22+62,97;
PK2(K) = 21+63,68;
PK1(ВУ2) = 42+62,76;
PK1(K') = 41+63,47.
Определение пикетного положения основных точек в координатах ответвления
PKППО3(K) = 1+27,98;
PKППО3(В) = 1+40;
PKППО3© = 2+93,09;
PKППО3(Д) = 4+33,09;
PKППО3(F) = 5+30,64;
PKППО3(Д') = 6+27,87;
PKППО3(C') = 7+67,87;
PKППО3(B') = 9+21,27;
PKППО3(K') = 9+33,29;
PKППО3(A') = 10+61,27;
PKППО3(ВУ2) = 8+54,78.
Элементы закругления и пикетаж ППО4
Тангенс круговой кривой Т = 135,26 м;
Длина круговой кривой Ко = 116,57 м;
Домер Д4 = 13,77 м.
Определение пикетного положения основных точек в координатах дорог
PK1(ВУ1) = 52+59,83;
PK1(K) = 53+37,38;
PK2(ВУ2) = 22+38,1;
PK2(K') = 21+60,55.
Определение пикетного положения основных точек в координатах ответвления
PKППО2(K) = 127,98;
PKППО2(В) = 140;
PKППО2© = 2+56,57;
PKППО2(Д) = 3+96,57
PKППО2(F) = 5+70,12;
PKППО2(Д') = 7+43,67;
PKППО2(C') = 8+83,67;
PKППО2(ВУ2) = 9+48,84;
PKППО2(B') = 10+00,24;
PKППО2(K') = 10+12,26 ;
PKППО2(A') = 11+40,24;
3.2 Проектирование продольного профиля и поперечных профилей правоповоротных ответвлений
Проектирование продольного
профиля правоповоротных ответв
Для проектирования продольного профиля ППО снимаем по продольным профилям пересекающихся дорог отметки точек К и К°. Пересчитываем полученные отметки с учетом клонов проезжих частей, равных 25‰ для 1 категории и 20‰ для 4 категории.
Максимальный уклон проектной линии не должен превышать 50о/оо. В соответствии с расчетной скоростью движения по ППО (92км/ч) минимальный радиус вогнутых кривых равнен 2500м, а выпуклых – 1500м .
Проектная линия проектируется на участке от точки К до точки К'.
Отметки на профиле ППО1
Отметка точки К HК=170,75м; уклон i=-8‰
Отметка точки К HК1=167,13м; уклон i=+2‰
Отметки на профиле ЛПО2
Отметка точки К HК=162,86м; уклон i=+6‰
Отметка точки К HК1=170,77м; уклон i=+8‰
Отметки на профиле ЛПО3
Отметка точки К HК=160,54м; уклон i=+1‰
Отметка точки К HК1=162,86м; уклон i=-6‰
Отметки на профиле ЛПО4
Отметка точки К HК=167,13м; уклон i=-2‰
Отметка точки К HК1=160,53м; уклон i=-1‰
Правоповоротные ответвлениеы имеют следующий поперечный профиль на участках:
АК общий с дорогой с которой происходит ответвление (iп = 20(25) ‰);
КВ отгон виража от уклона 20(25) ‰ до уклона 40‰;
BC вираж с уклоном 40‰;
СЕ переход от уклона 40‰ до уклона 20 ‰;
ЕЕ' уклон 20 ‰;
Е'C' переход от уклона 20 ‰ до уклона 40‰;
C'B' вираж с уклоном 40‰;
B'K' переход от уклона 40‰ до уклона 20(25) ‰;
К'A' общий с дорогой на которую происходит ответвление (iп = 20(25)‰);
Типовые поперечные профили ППО такие же как и на ЛПО с учетом, что ширина проезжей части ППО 5,0 м в начальной и конечной части и 6м в середине ответвления.
3.3 Определение объемов работ по строительству правоповоротных ответвлений
Единичные расходы материалов вычисляются аналогично как на ЛПО. Приняв в формулах (2.14) - (2.18) вместо вл = 5,5 м вп = 6,0 м, получаем расходы:
плотный асфальтобетон 123,5т;
пористый асфальтобетон 214,2т;
щебень 402,44м3;
песок 409,2м3.
Площадь ППО1 равна:
Fп1 = вп(РКППО1(К') – РКППО1(К))/1000 = 4,83 тыс.м2 (3.9)
Аналогично:
площадь ППО2 Fп2 =5,31 тыс.м2;
площадь ППО3 Fп3 =4,83 тыс.м2;
площадь ППО4 Fп3 =5,31 тыс.м2.
Тогда полные расходы материалов для ППО1:
Плотного асфальтобетона 596,51т;
Пористого асфальтобетона 1034,59т;
Щебня 1943,79 м3;
Песка на подстилающий слой 1976,44м3.
Тогда полные расходы материалов для ППО2:
Плотного асфальтобетона 655,79т;
Пористого асфальтобетона 1137,40т;
Щебня 2136,96 м3;
Песка на подстилающий слой 2172,85м3.
Тогда полные расходы материалов для ППО3:
Плотного асфальтобетона 596,51т;
Пористого асфальтобетона 1034,59т;
Щебня 1943,79 м3;
Песка на подстилающий слой 1976,44м3.
Тогда полные расходы материалов для ППО2:
Плотного асфальтобетона 655,79т;
Пористого асфальтобетона 1137,40т;
Щебня 2136,96 м3;
Песка на подстилающий слой 2172,85м3.
Объемы земляных работ вычислены в таблице 3.1.
B=(6.0+1.5*2)+2*3*(0.74-0.15*
Таблица 3.1-Определение объемов земляных работ по строительству ППО1