Проектирование участка автомобильной дороги. 2

СОДЕРЖАНИЕ 
 

Введение 

     Автомобильные дороги – это важнейшие элементы транспортной системы государства, которые оказывают огромное влияние на развитие страны.

     Автомобильные дороги страны имеют огромное влияние  на экономику страны и ее основные показатели, такие как уровень цен, доходы бюджета, занятость населения.

     Качество  автомобильных дорог всегда было проблемой, требующей неотложного решения по изысканиям и проектированию новых дорог. В настоящее время сеть дорог в трое меньше необходимой. В основу решения проблемы положена программа правительства Российской Федерации «Дороги России», которая рассчитана на перспективу. В соответствии с этой программой планируется построить 3225 км новых дорог и реконструировать 14798 км.

     Одним из основных мероприятий программы  является совершенствование проектно-сметного дела. Одним из направлений которого является максимальная ориентация проектных решений на интересы пользователей дорог, в обеспечении удобств и надежности их эксплуатации, в применении единых методических подходов к вопросам проектирования и использования экономических обоснований.

     При разработке дипломного проекта на тему «Проектирование участка автомобильной дороги» были учтены основные положения программы «Дороги России», а также достижения отечественной и зарубежной науки и техники. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Почвенно-климатические  условия  Ростовской области 

      Ростовская  область занимает площадь 100,9 тыс.км² или 10 млн.90 тыс. га, протянулась с севера на юг почти 476 км и с запада на восток – 456 км. Водная поверхность многочисленных рек, озер и водохранилищ составляет 285 тыс. га.

      Территория  области – в различной степени  волнистая равнина. Нижнее течение  реки Дона делит её на две части, приблизительно равные по площади, но очень различные по природным условиям. Особенно сложен рельеф северной половины, имеющий хорошо развитую гидрографическую сеть и овражно-балочную систему. Южная половина, особенно её западная часть, имеет сравнительно спокойный и равнинный рельеф.

      Климат  области – умеренно-континентальный  с резкой амплитудой между температурами  холодного и теплого периода, а также заметными суточными колебаниями температур.

      Континентальность климата области возрастает с  запада на восток, что объясняется  влиянием на западе бассейнов Черного  и Азовского морей.

      Продолжительность общего вегетационного периода (t > 5^oС) – 200-220 дней, а активного вегетационного периода  (t > 10^oС ) – 165-180 дней. Длительный вегетационный период с большим притоком солнечного тепла – характерная особенность климата области, благоприятная для сельскохозяйственного производства.

      Важным  элементом климата являются атмосферные  осадки, режим их выпадения. Среднегодовое  количество осадков колеблется от 489-464 на западе и севере области, 407-339 – на юго-востоке. Во влажные годы выпадает 600-750 мм в северо-западных и западных и до 500 мм – в восточных и юго-восточных. В засушливые годы – 300 и 200 мм соответственно.

      Основные  земледельческие угодья Ростовской области расположены на обыкновенных, южных чернозёмах и каштановых почвах. Чернозёмы занимают большую половину территории- 64,2 %, почвы каштанового типа-26,6 %,

      Для рационального и эффективного использования  земли в области проведено  природно-сельскохозяйственное районирование, представляющее собой научно-обоснованную систему деления земельного фонда  на отдельные территории, характеризующиеся сходными природно-экономическими условиями.

      С учётом физико-географического положения, разнообразных почвенно-климатических условий, характера сельскохозяйственного производства и интенсивности его ведения в области выделено 6 природно-сельскохозяйственных зон.

      Состояние почвенного плодородия в системе  агрохимического мониторинга по природно-сельскохозяйственным зонам оценивается по общему содержанию гумуса, т. к. этот показатель наиболее тесно коррелирует с урожайностью сельскохозяйственных культур.

      Северо-Западная зона (Боковский, Верхнедонской, Каменский, Миллеровский, Тарасовский, Чертковский, Шолоховский районы) характеризуется распространением южных, обыкновенных чернозёмов. Среднее содержание гумуса в южном чернозёме по данным последних туров агрохимического обследования -3,2 %;в обыкновенном- 4 %; в среднем по зоне- 3,5 %.

      Почвенный покров  Северо- Восточной зоны (Белокалитвенский, Константиновский, Милютинский, Морозовский, Обливский, Тацинский, Цимлянский районы0 представлен южными чернозёмами со средним содержанием гумуса- 2,9 %.

      Для Центральной зоны (Багаевский, Весёловский,Семикаракорский, Волгодонской, Мартыновский, Пролетарский районы) характерен весьма разнообразный  почвенный покров, представленный южными, обыкновенными, луговыми чернозёмами, каштановыми почвами с разной степенью засоления и солонцеватости. Среднее содержание гумуса для зоны-3 %.

      Почвенный покров Приазовской зоны (Азовский, Аксайский,Куйбышевский, Матвеево-Курганский, Мясниковский, Неклиновский, Октябрьский, Родионово-Несветайский и Усть-Донецкий районы) представлен чернозёмом обыкновенным со средним содержанием гумуса- 3,6 % при колебаниях от 3,2 до 4,2 %.

      Обыкновенным  черноземом представлена, в основном, и южная зона (Егорлыкский, зерноградский, Кагальницкий, Песчанокопский, Сальский, Целинский районы). Содержание гумуса-3,53 %, при колебаниях от 3,2 до      4,0 %.

      В Восточной зоне (Дубовский, Заветинский, Зимовниковский, Орловский, Ремонтненский районы) распространены тёмно- и светло-каштановые почвы в комплексе с солонцами, которые в восточной части зоны достигают 50 %. Эти почвы бедны гумусом, средний показатель составляет 2,2 %. По разновидностям: тёмно-каштановые почвы-2,8-3,4 %, каштановые- 2,3-2,8  %, светлокаштановые-1,7-2,4 %, солонцы-1,0-2,5 %.

      Общая земельная территория области 9 млн. 807 тыс. га. Под сельскохозяйственные угодья используют 87,7 %, 3,9 % - территория под лесами и лесными насаждениями. 1,6 % - прочие угодья: болота, реки и кустарники. 

      Сельскохозяйственные  угодья области состоят из пашни, садов, виноградников и других многолетних насаждений, залежей, сенокосов и пастбищ.

      Пашня составляет 62 % от общей земельной  площади или 71% от площади сельскохозяйственных угодий. Общая площадь пахотных земель 6 млн. 411,1 тыс. га. Следовательно, коэффициент распаханности территории области составляет 65,5 %. 
 
 
 
 
 

Обоснование технических нормативов проектируемой дороги. 

1. Обоснование технических нормативов дороги.

     Согласно  задания на проектируемый участок  дороги, расчетная перспективная интенсивность движения на ближайшие 20 лет составит 2800 авт/сут. За расчетный, соответствующий нагрузке на одиночную наиболее нагруженную ось 100 кН, принимаем автомобиль марки МАЗ500А, МАЗ503 (табл. 2.4)

1. Расчет ширины  проезжей части.

Рис. 2.1 Схема к определению ширины проезжей 

Ширина  проезжей части определяется по формуле.

     В = в’ + с + 2у + х,  м  (2.1)

     где:

     в’  – ширина кузова расчетного автомобиля, м

     с – колея автомобиля, м

     х – зазор между кузовами встречных  автомобилей, м

      ,  м          где: V₁V₂ – скорость встречных автомобилей, км/ч

     у – расстояние от внешней границы  следа колеса до кромки проезжей части, м

      , м

      , м

     Подставляя  данные из таблицы 2.4 получаем.

      , м

     В = 8.177 м 

2. Расчет ширины земляного полотна.

Ширина  земляного полотна определяется по формуле.

     В_ЗП = в + 2в₀,  м    (2.2)

     где: в – ширина проезжей части дороги, м

     в₀ – ширина обочины, принимается равной  2,5 м с учетом габаритной ширины расчетного автомобиля.

     В = 8,17 + 2 * 2,5 = 13,17 м 

     3. Определение числа полос движения.

     Число полос движения на проезжей части  дороги определяется по формуле.

     где: N – интенсивность движения приведенная к легковым автомобилям, авт./сут.

     E  - коэффициент сезонной неравномерности движения (Е= 1)

     Z – коэффициент загрузки, соответствующий необходимому уровню удобств, (Z = 0,45)

     N_пр – типичная пропускная способность дороги, авт/сут.

      , 

     где: N_max – максимальная практическая пропускная способность дороги, авт/сут.

     β₁ . . . β₁₃ – частные коэффициенты снижения пропускной способности в результате влияния неблагоприятных условий.

     N_пр = 2800*0,97*1,0*0,93*0,64*0,9*0,96*1,0*0,94*0,99*0,87*1,0*1,02

     N_пр =  1153.42авт/сут.

     Таблица

     Для перевода интенсивности движения авт/сут  в  авт/ч

     N = 0.1 * N_сут

     N = 0,1 * 5594 = 559.4 авт/ч

     n = (N * E) / (Z * N_пр) = (559.4* 1,0) / (0,45 * 1153.42) = 1,07 ≈ 2 полосы

План  трассы и продольный профиль.

1. Описание вариантов трассы.

     Воздушная линия между заданными пунктами проходит в восточном направлении. Главным препятствием воздушной  линии являются: населенный пункт Поповка. Также воздушная линия пересекает 5 водотоков, ценные земли, используемые в сельском хозяйстве, и 7 автомобильных дорог.

       Проведенный анализ воздушной  линии показал ее полную непригодность для одного из вариантов трассы. Для выбора оптимального проложения трассы предусмотрены 2 варианта трассы. Оба варианта проложены таким образом, чтобы соединить населенные пункты Луки-Луковниково. Один из  вариантов проложен южнее воздушной линии, в обход населенному пункту Поповка, второй вариант проходит южнее, в обход населенного пункта Поповка а также пересекает меньшее количество водотоков. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Ведомость углов поворотов, прямых и кривых

Таблица 3.3.

I вариант трассы.

     От  начального пункта трассы следует в  северном направлении, и имеет 4 угла поворота, что необходимо для наиболее выгоднейшего обхода населенного пункта Поповка. Все углы поворота спроектированы для необходимости обхода населенного пункта Поповка Трасса пересекает 8  автомобильных дорог из них 3 высшей технической категории. Общая протяженность трассы 1 варианта 10250 м. 

II вариант трассы.

     Второй  вариант трассы сначала проложен в восточном направлении и  имеет 4 угла поворота. Трасса проложения по традиционному  методу полигонального трассирования. Традиционный метод состоит в том, что через контрольные точки наносят ломанный магистральный ход(полигон), измеряют углы поворотов, вписывают круговые кривые. Трасса идет в обход населенногопункта Поповка. Пересекает 5 автомобильных дорог из них 2 имеют высшую техническую категорию. Общая протяженность трассы 9000м. 
 

Таблица сравнения вариантов трассы

Таблица 3.4.

Вывод.

По большинству  показателей оба варианта трассы близки друг к другу. Трасса II варианта имеет меньше пересечений в одном уровне. Кроме того трасса второго варианта короче и пересекает меньшее количество водотоков. Поэтому для детального проектирования принят II вариант. 

Описание  проектной линии  продольного профиля.

     При нанесении проектной линии продольного  профиля были учтены контрольные  отметки точек: начальная и конечная точки трассы (в соответствии с вычисленными минимальными превышениями бровки земляного полотна над поверхностью земли с учетом типа местности по способу увлажнения).

     Принятый  вариант трассы характеризуется  рельефом местности, относящимся ко второй категории сложности. Поэтому проектная линия нанесена по обертывающей. Продольные уклоны соответствуют требованиям нормативных документов.

     Наибольший  продольный уклон составляет 50 ‰.

     Для нанесения величин рабочих отметок  земляного полотна вычисляется их значения.

     Величина  рекомендуемой рабочей отметки зависит: от типа местности по способу увлажнения, дорожно-климатической зоны, вида грунта земляного полотна, уровня грунтовых и высокостоящих поверхностных вод, толщины снежного покрова и других факторов.

     На  участках местности в сухих местах с обеспечением поверхностным стоком, грунтовые воды залегают глубоко. Значение рабочей отметки определяется главным образом толщиной дорожной одежды

     h_р = h_в – в_о i_о , (м)               

     где: h_р – рекомендуемая рабочая отметка, м;

     h_в – возвышение поверхности над уровнем вод, принимается по СНиП,

     i_о – уклон обочины, (в тысячных) ‰;

     в_о – ширина обочины, м;

     h_р = 1,2 – 2,5 * 0,04 = 1,1 м

     Тип местности по способу увлажнения по трассе меняется. В пониженных местах рельефа высота поверхностной воды длительно стоящей (более 30 сут.) равна 0,1 м. На этих участках рабочая от метка расчитывается как для типа местности по способу увлажнения:

     h_р = h_в + Н_пв – в_о i_о , (м)               

     где: Н_пв – высота поверхностной воды, м;

     h_р = 1,5 +0,1 – 0,1 = 1,5 м

     Рабочая отметка по условиям снегозависимости расчитывается при условии высоты снежного покрова 0,7 м (в соответствии с разделом 1) по формуле:

     h_р = Н_сн + h_бр , (м)                            

     где:  Н_сн – высота снежного покрова, м;

     h_бр – возвышение бровки земляного полотна над уровнем снежного покрова (h_бр для III категории дороги равна 0,6 м)

     h_р = 0,7 + 0,6 = 1,3 м

     В соответствии с проведенными расчетами, для участков с II типом местности по способу увлажнения выбираем наибольшую рекомендуемую отметку равную 1,5 м.

     Отклонение  от рекомендуемых рабочих отметок  имеет место в пониженных местах в большую сторону, что необходимо по условиям проектирования малых водопропускных сооружений.

     Наибольшая  высота насыпи составляет 3.59 м на ПК 25.

     Водоотвод в продольном профиле обеспечен и осуществляется боковыми кюветами -  резервами и водоотводными канавами.

     Таким образом, при нанесении проектной  линии учтены требования ландшафтного проектирования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Проектирование  земляного полотна.

     Проектирование земляного полотна включает:

     Проектирование  поперечных профилей с учетом требований к земляному полотну и назначения конструкций земляного полотна с системой водоотвода;

     Определение размеров резервов, необходимых для  устройства насыпей;

     Определение площадей земель подлежащих рекультивации;

     Определение объемов земляных работ по устройству полотна дороги;

     При выборе конструкции земляного полотна  для проектируемой дороги были соблюдены требования по учету безопасности движения, сохранению очертания и требуемой прочности в течении срока службы, недопущению осадок и пучинообразования, в сохранении ландшафта местности, а также выполнены условия по недопущению снегозаносимости.

     Для проектируемой дороги III  технической категории поперечные профили земляного полотна выбраны из разработанных типовых конструкций для благоприятных геологических условий, обтекаемой формы. Земляное полотно возводится из грунта боковых резервов и привозного грунта из карьеров. С ПК 0+00 по ПК 63+00 и ПК 83+00 по ПК 88+0 земляное полотно возводится из грунта двухсторонних боковых резервов, ширина и глубина которых принята по расчету.

Поперечные  профили земляного полотна с  учетом требований существующих норм проектирования приведены на рисинке.

     Анализ  основных параметров запроектированных  конструкцией земляного полотна на участке дороги позволяет сделать вывод о том, что на всем протяжении принятый поперечный профиль не изменяется. Это существенно облегчает организацию технологии производства работ, особенно при комплектовании землеройно-транспортными машинами. По принятым при проектировании типам земляного полотна на ЭВМ были рассчитаны объемы земляных работ, объем срезаемого слоя  плодородной почвы, рассчитаны площади откосов и земель подлежащих рекультивации. Кроме того на основании расчетов была составлена покилометровая ведомость объемов работ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Покилометровая  ведомость объемов земляных работ.

     Таблица 5.2