Строительство дорог. 3

Содержание.

 

Введение……………………………………………………………......…. 3

1. Характеристика природно-климатических условий проектирования…………………………………………………………....4
2. Техническая характеристика автомобильной дороги…………………..9
3. Расчет основных технических нормативов…..….……………………...10
4. План трассы автомобильной дороги…..………………………………...15
5. Проектирование продольного профиля…………………………………20
6. Подсчет объемов земляных работ……………………………………….21
7. Список используемой литературы……………………………………....25
8. Приложения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Цель данного курсового проекта - получить навыки по проектированию автомобильных дорог, научиться оценивать геологические и рельефные условия, выбирать наивыгоднейшее положение трассы.

Автомобильные дороги представляют собой сложный комплекс инженерных сооружений для удобного непрерывного и безопасного движения автомобилей с расчётной нагрузкой и установленными скоростями. Их проектируют и строят таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателя, чтобы на поворотах, подъемах и спусках автомобилю не грозили занос и опрокидывание. 

Без автомобильных дорог не может функционировать ни одна отрасль экономики страны. Уровень развития и техническое состояние дорожной сети существенно влияют на экономическое и социальное развитие страны в целом, так и её отдельных регионов, поскольку надёжные транспортные связи способствуют повышению эффективности использования основных производственных фондов, трудовых и материальных ресурсов, повышению производительности труда.

В последние годы происходит рост автомобильного парка, увеличился объем внутренних и международных перевозок, повысилась интенсивность движения.

        Без строительства и реконструкции автомобильных дорог невозможна реализация приоритетных проектов в области сельского хозяйства, здравоохранения, образования и обеспечения населения России доступным жильем. Инвестиции в развитие дорожной сети направлены на решение важнейших социальных задач:

-повышение доступности среднего и среднего профессионального образования для населения (особенно это актуально для сельской местности, где затруднена доставка школьников к местам учебы в осенний и весенний период);

-своевременное оказание медицинской помощи больным за счет повышения -скорости движения и улучшения транспортно-эксплуатационного состояния автодорог;

-обеспечение транспортной доступности жилых районов, стимулирование -освоения новых территорий под жилищную застройку, снижение -себестоимости жилья, улучшение условий проживания населения;

-повышение сохранности и снижение себестоимости отечественной сельхозпродукции за счет уменьшения потерь в местах ее производства и при перевозке.

         В курсовом проекте идет разработка участка автомобильной дороги второй технической категории, район проектирования: Костромская область.

 

 

1. Характеристика природно-климатических условий проектирования.

 

1. Климат.

Рязанская область расположена в центре Европейской части РФ, в бассейне среднего и отчасти нижнего течения р.Оки. входит в географическую зону лесостепи, характеризующейся континентальным климатом умеренно холодной зимой и теплом летом. Средняя температура июля +19,2 ˚С, января -11,5 ˚С (рис. 1.1.). Район находится в зоне достаточного увлажнения, среднегодовое количество осадков 450-500 мм.

 

Проанализировав график распределения температур по месяцам можно сделать вывод, что в Рязанской области строительный сезон в среднем начинается с апреля месяца и заканчивается в ноябре; дата наступления среднесуточной температуры воздуха от +3 до +7 ˚С осенью - 26 октября. Это позволяет выполнять большой объем работ по строительству земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений в нормальном темпе без отставаний от графика производства работ.

Преобладающее направление ветра зимой юго-западное и южное (см. рис. 1.2.), таким образом, при выборе направления трассы желательно прокладывать ее с подветренной стороны или под углом 30˚ к преобладающему направлению ветра в целях защиты дороги от снежных заносов.

Рис. 1.2. Роза ветров в июле (а) и январе (б)

 

В соответствии со схемой дорожно-климатического районирования Рязанская область входит в III ДКЗ I подзону. Зона характеризуется значительным увлажнением в отдельные периоды года. Вводно-тепловой режим области в целом соответствует II типу местности по условиям увлажнения, когда поверхностный сток не обеспечен, но грунтовые воды не оказывают существенного влияния на увлажнение верхней толщи грунтов. Весной и осенью появляется застой воды на поверхности. Учитывая это необходимо на этапе проектирования предусмотреть мероприятия по устройству поверхностного водоотвода, обеспечивающего своевременный выход воды с поверхности проезжей части и обочин в боковые канавы с последующим отводом ее в пониженные участки местности при помощи водоотводных канав.

Все необходимые климатические данные района проектирования представлены в табл. 1.1

Таблица 1.1

Климатические данные района проектирования

№ п/п	Наименование показателя	Величина
1	Абсолютный минимум температуры воздуха, ˚С	-41
2	Абсолютный максимум температуры воздуха, ˚С	+38
3	Средняя скорость ветра: в январе, м/с в июле, м/с	6 4
4	Глубина промерзания грунтов, см	130-140
5	Высота снежного покрова с 5% вероятностью превышения, см	43
6	Количество дней со снежным покровом, дней	138-140
7	Количество дней с осадками, дней	25

 

 

 

2. Рельеф.

Ландшафт Рязанской области характеризуется наличием развитых малых форм рельефа и частых долин водотоков – заросших балок (на Севере) и действующих оврагов (на Юге). Леса в зоне лесостепи расположены своеобразными островками, представляющими в связи с их малым количеством значительную ценность. Поскольку элементы рельефа не создают существенных препятствий для трассирования дорогу можно прокладывать по любому направлению с соблюдением всех допустимых требований, однако при этом желательно не затрагивать лесные массивы.

Рельеф района проектирования автомобильной дороги можно отнести к сильнохолмистому, а в некоторых случаях даже имеются участки с явно выраженным пересеченным рельефом. По всей территории с севера в юго-западном направлении протекает река Ердва, которая имеет четко выраженное русло и на данном участке течения в нее впадает 3 притока. С правой стороны по течению реки местность представлена в виде отдельных высоких холмов, отметки вершин которых превышают 260м. Склоны холмов пологие (i < 10‰) и плавно переходят в равнину. С левой стороны течения реки рельеф имеет достаточно резкие формы. Высокие холмы с крутыми склонами и узкими водоразделами образуют огромное количество оврагов, которые в свою очередь образуют сеть временных и постоянных водотоков. Благодаря чему вода не застаивается на поверхности земли, а стекает в овраги и далее впадает в реки. Отсюда следует, что территория проектирования автомобильной дороги относится к I типу местности по условиям увлажнения, так как поверхностный сток воды обеспечен, а грунтовые воды залегают на большой глубине и не влияют на увлажнение верхней толщи грунтов.

3. Гидрологические и гидрогеологические условия местности.

          Гидрологическая сеть Рязанской области представлена р.Окой и ее притоками, озерами, болотами и подземными водами. Общая протяженность реки Оки в пределах области достигает свыше 500 км. Пойма р.Оки изобилует озерами. Наиболее крупные: Великое, Белое, Черное. Грунтовые воды в северной части района залегают на глубине 2-5 метров, а на юге – от 6 до 7 метров.

Местность проектирования трассы представлена лишь одной крупной рекой – Ердвой и небольшим количеством мелких речушек. Ердва течет с севера в юго-западном направлении. В зоне варьирования трассы ее можно охарактеризовать как равнинную немеандрирующую, которой свойственно неизменное положение русла. Поэтому при проектировании трассы в плане местоположение мостового перехода будет подчиняться основному направлению дороги, так как не возникает серьезных проблем при выборе места пересечения дороги и реки.

В районе начала трассы местность сложена из оврагов, образующих сеть небольших водотоков, при пересечении которых рекомендуется устраивать водопропускные трубы большого диаметра.

 

4. Инженерно-геологические условия.

          

При проведении инженерно-геологических изысканий района проектирования трассы (зоны варьирования) была получена карта геологического строения местности, которая наглядно показывает из каких грунтов сложена верхняя толща земной коры. Что позволяет в дальнейшем оценить пригодность использования этих грунтов для строительства земляного полотна. В данном случае земляное полотно будет возводиться из глины. Такой грунт обладает значительной связностью и очень малой водопроницаемостью, в связи с чем он медленно насыщается водой и так же медленно просыхает. Глина является хорошим материалом для отсыпки насыпей в сухих местах и в местах, увлажняемых на короткое время. В переувлажненном состоянии она переходит в мягкопластичное текучее состояние, становится липкой и не поддается уплотнению. Поэтому при строительстве дороги необходимо предусматривать мероприятия, защищающие земляное полотно от переувлажнения, а именно соблюдать все уклоны при послойной отсыпки насыпи и разработке выемки, в местах близкого расположения грунтовых вод устраивать дренаж. По степени пучинистости глина относится к III группе и является пучинистым грунтом. Среднее значение относительного морозного пучения при промерзании 1,5м – 4-7%.

Кроме того проведенные инженерно-геологические изыскания включали в себя и поиск месторождений строительных материалов. Вблизи р.Ердвы были обнаружены карьеры с песчано-гравийной смесью и песком. Эти материалы прошли все необходимые испытания в дорожной лаборатории и были признаны пригодными для строительства, как земляного полотна, так и дорожной одежды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Техническая характеристика автомобильной дороги.

 

           Перспективная интенсивность движения N = 1876 авт/сутки. По суммарной интенсивности движения автомобилей всех марок устанавливается техническая категория дороги. По СНиП 2.05.02-85 категория дороги - III. Для дороги данной категории составим таблицу основных технических нормативов (табл. 2.1).

 

Основные технические нормативы проектируемой дороги

Табл. 2.1

№ п/п	Технические нормативы	СНиП 2.05.02-85, Р52399-2005
1	Расчетная скорость, км/ч	100
2	Число полос движения, шт	2
3	Ширина полосы движения, м	3,5
4	Ширина проезжей части, м	7,0
5	Ширина обочины, м	2,5
6	Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м	0,5
7	Ширина земляного полотна, м	12
8	Поперечный уклон проезжей части,%о	20
9	Поперечный уклон обочины, %о	40
10	Продольный уклон, %о	30
11	Расстояние видимости для остановки автомобиля, м	450
12	Рекомендуемые радиусы кривых в плане, м	не менее 3000
13	Рекомендуемые радиусы кривых в продольном профиле:       выпуклых, м       вогнутых, м	не менее 70000 не менее  8000
14	Длины кривых в продольном профиле:       выпуклых, м       вогнутых, м	не менее 300 не менее 100
15	Наибольший продольный уклон, %о	Не более 50
16	Наименьшее расстояние видимости:       для остановки, м       встречного автомобиля, м	200 350
17	Наименьшие радиусы кривых, м:        в плане        в продольном  профиле:        выпуклых        вогнутых	600   10000 3000
18	Наибольшая длина прямых участков в плане, м	2000-3500
19	Наименьшая длина прямых участков в плане, м	300

 

 

В соответствии со СНиП 2.05.02-85 III техническая категория по народнохозяйственному и административному значению является общегосударственной (не отнесенная к I-б и II категории), областного (краевого) значения. Данная категория предназначена для пропуска автотранспортных средств габаритами: по длине одиночных автомобилей до 12 м и автопоездов до 20 м, по ширине до 2,5 м, по высоте до 4 м.

 

3. Расчет основных технических нормативов.

 

          Перспективный состав движения:

Урал-377 Н	7%	131 авт/сут
Урал-4320	5%	94 авт/сут
КамАз-5320	6%	113 авт/сут
ЗИЛ-130-76	36%	674 авт/сут
КрАЗ -255 Б	5%	94 авт/сут
КамАз  5410	6%	113 авт/сут
Магирус-232 Д 19 L	6%	113 авт/сут
Автобусы	16%	300 авт/сут
Легковые автомобили	13%	244 авт/сут

 

Таблица технических нормативов

№ п/п	Технические нормативы	СНиП 2.05.02-85, ГОСТ Р52399-2005	По расчету	Принято для проекта
1	Расчетная скорость, км/ч	100	-	100
2	Число полос движения, шт	2	2,5	2
3	Ширина полосы движения, м	3,5	4,32	3,5
4	Ширина проезжей части, м	7,0	8,64	7,0
5	Ширина обочины, м	2,5	-	2,5
6	Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м	0,5	-	0,5
7	Ширина земляного полотна, м	12	16,1	12
8	Поперечный уклон проезжей части,%о	20	-	20
9	Поперечный уклон обочины, %о	40	-	40
10	Продольный уклон, %о	30	-	30
11	Расстояние видимости для остановки автомобиля, м	450	178,45	450
12	Рекомендуемые радиусы кривых в плане, м	не менее 3000	2267	не < 3000
13	Рекомендуемые радиусы кривых в продольном профиле:       выпуклых, м       вогнутых, м	не менее 70000 не менее  8000	30713 4120	Не<70000 Не< 8000
14	Длины кривых в продольном профиле:       выпуклых, м       вогнутых, м	не менее 300 не менее 100	- -	не < 300 не < 100
15	Наибольший продольный уклон, %о	Не более 50	-	Не более 50
16	Наименьшее расстояние видимости:       для остановки, м       встречного автомобиля, м	200 350	178,45 260,25	200 350
17	Наименьшие радиусы кривых, м:        в плане        в продольном  профиле:        выпуклых        вогнутых	600   10000 3000	600   - -	600   10000 3000
18	Наибольшая длина прямых участков в плане, м	2000-3500	-	2000-3500
19	Наименьшая длина прямых участков в плане, м	300	-	300

1. Расчет числа полос движения, ширины проезжей части и ширины земляного полотна.

• Приведенная интенсивность:

 

,

 

где Ni – заданная интенсивность движения автомобилей, авт/сут.

      ki – коэффициент приведения отдельных видов автомобилей к легковому.

Тип машины	Ni	ki	Ni · ki
Урал-377 Н	131 авт/сут	2,42	317,02
Урал-4320	94 авт/сут	2,1	197,4
КамАз-5320	113 авт/сут	2,16	244,08
ЗИЛ-130-76	674 авт/сут	2,16	1455,84
КрАЗ -255 Б	94 авт/сут	2,1	197,4
КамАз  5410	113 авт/сут	2,3	259,9
Магирус-232 Д 19 L	113 авт/сут	2,3	259,9
Автобусы	300 авт/сут	3,5	1050
Легковые автомобили	244 авт/сут	1,0	244

 авт/сутки.

• Часовая приведенная интенсивность движения:

 авт/сут.

• Пропускная способность одной полосы:

 авт/сут.

где,  -расчетная скорость, км/ч.

         -минимальное расстояние между автомобилями, м.

 м.

где,  – коэффициент эксплуатационных условий торможения.

 – коэффициент продольного сцепления шины с дорогой.

 м – длина автомобиля.

 м – расстояние между автомобилями.

• Необходимое количество полос движения:

.

 где,  z = 0,5 – расчетный коэффициент загрузки движения.

  – коэффициент учитывающий рельеф местности.

• Ширина проезжей части дороги:

  Определяют из условия встречного движения колонн автомобилей, двигающихся с расчётной скоростью.

,

Автомобили	ВАЗ - 2101	ЗИЛ-130
Ширина кузова а, мм	1611	2500
Ширина колеи с, мм	1305	1790

 

где

x – расстояние от кузова до оси проезжей части,

;

y – расстояние от внешней грани следа колеса до кромки проезжей части

;

1) В случае движения двух легковых автомобилей.

 м;

 м

=6,47 м.

 

2) В случае движения двух грузовых автомобилей.

 м;

 м

= 7,17 м.

 

• Ширина земляного полотна принимается как ширина проезжей части и двух обочин.

 

2. Расчет минимальных радиусов кривых в плане.

При расчёте наименьших радиусов кривых в плане рассматривают движение автомобиля по мокрому чистому покрытию.

• Без устройства виража:

 м.

где, расчетная скорость.

        коэффициент поперечной силы (0,05…0,1).

         поперечный уклон дороги.

 

• С устройством виража:

 м.

где, коэффициент поперечной силы (0,15).

 уклон проезжей части на вираже(0,06).

 

• Отгон виража.

.

где,  В – ширина проезжей части.

уклон виража.

дополнительный уклон виража, зависит от категории дороги.

 

 

• Длина переходной кривой.

.

где,  нарастание центробежного ускорения при движении автомобиля на участке переходной кривой(0,3 м/).

 

 

3. Определение расстояния видимости.

• Остановка автомобиля перед препятствием:

 

где, коэффициент эффективности действия тормозов.

 – время  реакции водителя;

коэффициент продольного сцепления при торможении на чистом покрытии(для легк: 1,3; для груз: 1,8).

зазор безопасности(5-10м).

Для легкового автомобиля:

 

• Торможение автомобилей движущихся навстречу друг другу:

.

где, расстояние остановки автомобиля друг перед  другом(5 м).

Для легковых автомобилей:

 

• Обгон легковым автомобилем грузового автомобиля, при наличии встречного движения:

Расстояние между легковым и грузовым вначале выезда на встречную полосу:

 

Время в момент выравнивания легковым автомобилем грузового:

 

 

длина грузового автомобиля.

 

Расстояние между легковым и грузовым автомобилями после обгона:

 

 

 

скорость встречного автомобиля.

 

 

4. Определение минимальных радиусов выпуклых и вогнутых кривых.

• Выпуклые:

а) Вертикальные кривые из условия обеспечения видимости:

 

высота глаз водителя(1,2 м).

  б) Вертикальные  кривые из условия видимости  встречного автомобиля:

 

• Вогнутые:

           а) Из условия допустимой перегрузки рессор чтобы центробежное ускорение не превышало 0,5-0,7 м/:

 

центробежное ускорение (0,5…0,7).

 

          б) Расчет расстояния видимости на вогнутой кривой при свете фар:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. План трассы автомобильной дороги.

             

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 план автомобильной дороги следует проектировать из условия наименьшего ограничения и изменения скорости, обеспечения безопасности движения, удобства водоотвода и наилучшей защиты дороги от снежных заносов.

Общее направление дороги назначают по результатам экономических изысканий и обоснования схем развития сети дорог. При этом чем выше ожидаемая интенсивность движения и больше доля транзитного движения, тем большее внимание необходимо уделять максимально возможному сокращению длины дороги, выполнению требований обеспечения эффективности работы автомобильного транспорта и безопасности движения. При проектировании местных дорог в сельскохозяйственных и промышленных регионах выбор трассы дороги должен обеспечивать обслуживание возможно большего количества населенных пунктов и других грузообразующих точек при минимизации транспортной работы.

При проектировании дороги в плане приходится отклоняться от кратчайшего направления в связи с необходимостью прохождения трассы через контрольные точки, за которые чаще всего принимают места пересечения крупных и средних рек, горные седловины, места пересечений с железными и автомобильными дорогами и другими коммуникациями, участки используемых существующих дорог. Также нередко возникает необходимость обхода контурных и рельефных препятствий, которые могут существенно усложнить строительство и последующую эксплуатацию дороги. К контурным препятствиям относятся населенные пункты, крутые излучины рек, озера и болота, территории с неблагоприятными геологическими условиями, санитарные и водоохранные зоны, ценные земельные угодья и т.п.

Трассу дороги следует проектировать как плавную линию в пространстве со взаимной увязкой элементов плана, продольного и поперечного профилей между собой и с окружающим ландшафтом, с оценкой влияния сочетания и размеров элементов дороги на условия движения и зрительное восприятие.

Для обеспечения плавности дороги необходимо соблюдение принципов ландшафтного проектирования и использование рационального сочетания элементов плана и продольного профиля.

Радиусы смежных кривых в плане должны различаться не более чем в 1,3 раза. Параметры смежных переходных кривых при сопряжении кривых рекомендуется назначить одинаковыми.

При малых углах поворота дороги в плане рекомендуется применять следующие радиусы круговых кривых:

Не рекомендуется короткая прямая вставка между двумя кривыми в плане, направленными в одну сторону. При длине ее менее 100 м рекомендуется заменять обе кривые одной кривой большего радиуса, при длине 100 – 300 м рекомендуется прямую вставку заменять переходной кривой большего параметра. Прямая вставка как самостоятельный элемент трассы допускается для дорог I и II категории при ее длине более 700 м, для дорог III и IV категории – более 300 м. 

 

4.1.  Выбор направления трассы.

 

Между двумя заданными точками на топографической карте необходимо запроектировать участок дороги. Необходимо рассматривать не менее двух вариантов трассы. Трасса должна гармонично вписываться в ландшафт местности; проектироваться по кратчайшему направлению с наименьшими объемами работ и соблюдением норм проектирования.

Для того чтобы обеспечить движение транспортных средств с постоянной скоростью дорогу необходимо проектировать как плавную линию в пространстве с увязкой элементов плана, продольного и поперечного профилей между собой и с окружающим ландшафтом. Проложение трассы по водоразделам и подошва склонов способствует не только наиболее эффективному отводу воды от дороги, но и проводит к уменьшению объемов земляных работ, а значит и к снижению сметной стоимости дороги.