Обоснование геометрических параметров автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тюменский государственный архитектурно-стройтельный университет

Кафедра «Автомобильные дороги и аэродромы»

Пояснительная записка

к курсовому проекту по дисциплине

«Основы проектирования автомобильных дорог»

на тему: «Обоснование геометрических параметров автомобильной дороги»

Выполнил: студент

группы АД 08-2

Разливахина А.В.

Проверил: Санников С.П.

Тюмень, 2011 год

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

1.1 Экономико-географическое положение района проектирования

1.2 Природно-климатические условия района проектирования

1.2.1 Климат

1.2.2 Рельеф

1.2.3 Растительность

1.2.4 Грунты

2. Определение интенсивности движения приведенной к легковому автомобилю

3. Проектирование плана трассы

4. Проектирование продольного профиля

5. Проектирование поперечного профиля

6. Определений объемов земляных работ

Литература

Введение

Строительство дорог -- важная и ответственная отрасль экономики и масштабах региона и в масштабах страны. В нашей стране, как известно, пока есть еще очень много нерешенных задач в этой области. Как правило, в больших мегаполисах ситуация лучше, чем в дальш их краях нашей Родины.

Ситуация с дорогами вне крупных городов заметно хуже -- а значит, надо строить новые дороги и обязательно ремонтировать существующие.

Любая дорога, как известно, начинается с разработки технического проекта. Проектирование это, по существу, основа основ как строительства, таки реконструкции магистрали. Именно от качества проекта напрямую зависят надежность и долговечность будущей трассы и безопасность дорожного движения.

Целью курсового проекта является освоение практических приемов решения задач, наиболее часто встречающихся при разработке проектов автомобильной дороги:

* обоснование технических нормативов на проектирование конкретной дороги;

* проектирование вариантов трассы дороги по карте;

* проектирование продольного и поперечного профиля;

* подсчет объемов земляных работ.

В процессе выполнения курсового проекта студент получит знания нормативной базы в области инженерных изысканий, овладеет методами их проведения; изучит принципы проектирования автомобильной дороги с использованием стандартов, технический условий и других нормативных документов.

1. Анализ исходных данных

1.1 Экономико-географическое положение района проектирования

Смоленск -- город в России, административный, промышленный и культурный центр Смоленской области. Один из древнейших городов России, носит звание «Город-герой» (с 6 мая 1985 года), награждён орденом Ленина и орденом Отечественной войны I степени, медалью «Золотая Звезда».

Город расположен в 378 км к юго-западу от Москвы в верхнем течении Днепра. Он имеет выгодное географическое положение на путях из Москвы в Белоруссию, Прибалтику, страны Центральной и Западной Европы. Город простирается с запада на восток на 25 км и с севера на юг на 15 км. Его территория составляет 166,35 кмІ. Население -- 314,5 тыс. человек

Город расположен на берегах верхнего Днепра, который в пределах города пересекает Смоленскую возвышенность, являющуюся западной частью Смоленско-Московской возвышенности.

Река, протекая в городе с востока на запад, делит его на две части: северную (Заднепровье) и южную (центр).

В границах города и в его окрестностях Днепр принимает несколько небольших притоков, в долинах которых раскинулись улицы города. Высокие межовражные и межречные увалы, холмы и мысы образуют так называемые горы. Перепад высот достигает 90 метров. Считается, что Смоленск стоит на семи холмах, горах.

Центр, старая часть города, занимает высокий сильно изрезанный левый берег. Волнистый рельеф, большое количество речек, речушек и оврагов, богатая растительность придают Смоленску красивый, живописный вид.

1.2 Природно-климатические условия района проектирования

1.2.1 Климат

Климат в Смоленске умеренно-континентальный, смягчённый влиянием Атлантического океана. В Смоленске сравнительно тёплое лето и умеренно-холодная зима. Средняя годовая температура плюс 5,0є. В самом холодном месяце, январе, средняя температура -- минус 7,3є, а в самом теплом июле -- плюс 17,1. Годовое количество осадков в среднем составляет 721 миллиметров. В течение года 178 дней преобладает пасмурная погода, 103 дня с туманами, 28 дней с грозами. Наиболее влажным является летний период. Годовая величина относительной влажности воздуха -- 81 % Преобладающая в городе роза ветров -- западная, южная и юго-западная.

1.2.2 Рельеф

В целом поверхность волнистая, с холмистыми участками и сравнительно глубоко врезанными речными долинами.

Большая часть территории находится в пределах Смоленской, Духовщинской (до 282 м) и Вяземской возвышенностей. Максимальная отметка региона -- 321 м у деревни Марьино Вяземского района. На северо-западе -- моренные гряды (Слободская (до 241 м) и другие), участки Витебской (до 232 м) и Валдайской возвышенностей. На востоке участок Московской возвышенности (высоты до 255 м).

Низины -- Вазузская, Верхнеднепровская, Березинская; Приднепровская низменность на крайнем юге области с абсолютными отметками от 175 до 180 м и Прибалтийская в северо-западной части где находится самая низкая отметка -- 141 м по берегу реки Западная Двина на границе с Белоруссией.

Предполагаемая полоса положения будущей дороги расположена вдоль холма, высотой не более 50 метров, пересекает полосу из лесонасаждения, местность преимущественно луговая, болота отсутствуют, холм покрыт растительностью и имеет устойчивые склоны.

1.2.3 Растительность

Смоленская область расположена в подтаёжной зоне смешанных широколиственно-тёмнохвойных лесов. Леса (осина, берёза, ель) на 2000-е занимают около 38,2 % территории. Общая площадь лесного фонда -- 2100 тыс. га, запасы древесины -- около 230 млн мі, в том числе хвойных пород -- 55 млн мі. Запасы распространены неравномерно, в основном в верховьях Днепра и на юге -- юго-востоке (по долине р. Угры). Выделяются незначительные участки широколиственно-сосновых лесов на крайнем юге и сосновых лесов в Прибалтийской низменности.

Будущая дорога проектируется в местности покрытой преимущественно луговыми травами и пашней, местами имеются небольшие заросли кустарников, вдоль холма проходит защитная полоса из искусственных лесонасаждений шириной 20-30 метров

1.2.4 Грунты

В районе строительства дороги на возвышенных формах рельефа коренные породы грунтов представлены глиной ,а покровные отложения песком мелким, глубина залегания уровня грунтовы вод около 1 метра, наличие холма обеспечивает поверхностный сток, грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи, следовательно тип местности по увлажнению - 1.

В пониженных формах рельефа наблюдается глубокое заложение грунтовых вод - 2 метра. Коренные породы представлены суглинок тяжелый, а покровные отложения - супесь легкая.

Глинистые грунты допускается применять для возведения насыпей при влажности, не превышающей оптимальную при стандартном уплотнении более, чем на 10% её значения.

В таблице 1.4 приведены основные показатели этих грунтов по данным лабораторных проб и характеристики.

Таблица 1.4.1

Показатели	Супесь легкая	Суглинок тяжелый	Песок мелкий	Глина
Плотность ?, кг/см^3	1650	1950	1600	1900
Естественная влажность W, %	24	27,3	20	26,2
Число пластичности, Ip	7	12	-	17

2. Определение интенсивности движения приведенной к легковому автомобилю

Определим интенсивность движения, приведённую к легковому автомобилю. Коэффициент приведения принимаем согласно таблице 3 из СНиПа 2.05.02-85:

где: - приведенная интенсивность движения, авт/сут.;

- интенсивность движения отдельных типов автомобилей, авт/сут.;

- коэффициент приведения отдельных типов автомобилей к легковым

Таблица 1

№ п/п	Тип автомобиля	Процентное соотношение i-го типа в потоке, %	Кол-во автомобилей i-го типа в потоке	Коэффициент приведения	Кол-во приведенных автомобилей
1	2	3	4	5	6
1	Легковые	10	140	1	140
2	Грузовые, грузоподъемностью 4т	5	70	1,75	123
3	Грузовые, грузоподъемностью 6т	25	350	2	700
4	Грузовые, грузоподъемностью 7т	20	280	2,25	630
5	Грузовые, грузоподъемностью 8т	10	140	2,5	350
6	Грузовые, грузоподъемностью 10т	30	420	2,67	1121
Итого:	3064авт/сут

 (авт/сут.)

Согласно СНиП 2.05.02-85* “Автомобильные дороги”(табл.1) в соответствии с приведённой интенсивностью движения в 3064 авт/сут проектируемая автомобильная дорога относится к технической категории III . Для данной категории дороги расчётная скорость равна 80 км/час. По СНиП 2.05.02-85* (табл.3).

Определение необходимого числа полос движения

Необходимое число полос движения определяется по формуле:

где: - коэффициент перехода от суточной интенсивности к часовой;

- приведенная интенсивность движения;

- коэффициент сезонной неравномерности изменения интенсивности движения;

- коэффициент условий дорожного движения;

- коэффициент зависящий от рельефа местности.

P - пропускная способность одной полосы движения

Принимаем по одной полосе движения в каждом направлении

Расчет ширины проезжей части и числа полос движения

где В - итоговый коэффициент снижения пропускной способности, равный произведению частных коэффициентов отражающих влияние различных элементов дороги на пропускную способность.

- ширина полосы движения - 0,96

- ширина обочины - 0,92

-расстояние от бокового препятствия до кромки проезжей части -1

- количество автопоездов в потоке - 1

- продольный уклон - 1

- расстояние видимости - 1

- радиус кривой в плане - 1

- ограничение скорости движения - 1

- доля автомобилей левого поворота, образование перекрестка - 1

- тип укрепления и состояния обочины - 1

- тип покрытия - 1

- заправка - 1

, - организации движений =1,05, = 1,1

- доля автобусов - 1

- максимальная пропускная способность, авт/сут., принимается по

P = 1,1*2000 = 2040 (авт/сут.);

При уровне загрузки равном 0,3 принимаем по одной полосе движения в каждом направлении.

Установление расчетной скорости движения.

Выбор типа и марки расчетного автомобиля СНиП 2.05.02-85* пункт 4.1 расчетная скорость - наибольшая возможная скорость движения одиночных автомобилей при нормальных условиях погоды и предельном допустимом значении коэффициента сцепления.

В соответствии с таблицей 3 СНиП 2.05.02-85* расчетная скоростью движения для установленной категории дороги составляет 100 км/ч.

В качестве расчетного легкового автомобиля принимаем ГАЗ 3111 -Волга

В качестве расчетного грузового автомобиля принимаем автомобиль грузоподъемностью 10 тонн - КАМАЗ 5511

Таблице №2 Технические параметры

№ п/п	параметры	Единицы измерения	Условные обозначения	Автомобиль
				Камаз 5511	Волга
1	2	3	4	5	6
1	Полный вес автомобиля с нагрузкой	кН	G	153, 05	18,70
2	Сцепной вес автомобиля	кН	Gсц	109,3	8,9
3	Грузоподъемность	кН	Г	100	6,5
4	Ширина колеи задних колес	м	С	1,85	1,42
5	Ширина автомобиля	м	а	2,5	1,85
6	Длина автомобиля	м	L	7,44	4,96
7	Высота автомобиля	м	h	3,65	1,48
8	Максимальная скорость	Км/ч	V	70	152

Определение ширины полосы движения проезжей части и ширины земляного полотна. Ширина полосы движения определяется по формуле:

; П=(а+с)/2+1+0,01vр

Полоса движения для легкого автомобиля:

Плег.=(1,85+1,42)/2+1+0,01*100=3,64м

Пгруз=(2,5+1,85)/2+1+0,01*90=4,08м

Определим ширину проезжей части:

В п.ч.=Плег+Пгр.

В п.ч =3,64+4,08=7,72м

Принимаем ширину проезжей части равной 7,8 м

Определим ширину земляного полотна:

Вз.п.=Вп.ч+2Воб.

Ширина обочины принимается в соответствии с нормами Таблицы 4 СНиП 2.05.02-85* для третьей категории равный 2,5 м

Вз.п.=7,8+2*2,5=12,8 м

Определение предельных продольных уклонов преодолеваемых автомобилем.

Максимальный продольный уклон

Д- динамический фактор ( определяется по динамическим характеристикам автомобиля)

f- коэффициент сопротивления качения при расчетной скорости.

fo- коэффициентсопротивления качению при скорости 50 км/ч

Для асфальтобетонного покрытия fo =0,02

Коэффициент сопротивления качению для легкового автомобиля:

fv=0,02(1+0,01(100-50))=0,03

Максимальный продольный уклон:

imax=0,07-0,03=0,04

Коэффициент сопротивления качению для грузового автомобиля:

fv=0,028

imax=0,04-0,028=0,012

Определить максимально возможный уклон автомобиля по условиям сцепления:

Д- динамический фактор ( определяется по динамическим характеристикам автомобиля)

f- коэффициент сопротивления качения при расчетной скорости.

Где ц1- коэффициент продольного сцепления шины с поверхностью покрытия. Для увлажненного покрытия ц=0,2

Рв- сила сопротивления воздуха

К- коэффициент обтекаемости автомобиля

Клег.=0,21

Кгр.=0,6

w- лобовая площадь автомобиля в м2

wлег=0,8*а*h

wгр=0,9*а*h

Определяем сопротивление воздуха для легкового автомобиля

Максимальный продольный уклон, преодолеваемый автомобилем по условиям сцепления

Сопротивление воздуха для расчетного максимального уклона для грузовых автомобилей:

Определение расстояний видимости поверхности дороги.

где: V - скорость движения легкового автомобиля, км/ч;

Кэ - коэффициент учитывающий эффективность действия тормозов, принимается для легковых автомобилей=1,3, грузовых=1,85

- коэффициент продольного покрытия ;

- зазор безопасности;

Расчетное минимальное расстояние видимости дороги должно быть не менее 150 м.

Определение расстояний видимости встречного автомобиля.

Минимальное расстояние видимости встречного автомобиля 290м.

Определение минимальных радиусов кривых в плане с устройством и без устройства виража .

где: V - расчетная скорость движения, км/ч;

- коэффициент поперечного сцепления=0,05;

- уклон проезжей части (поперечный), ‰;

Определение минимального радиуса кривой в плане с устройством виража.

- коэффициент поперечного сцепления ;

- уклон проезжей части (поперечный), ;

Определение минимальной длины отгона виража.

где: - ширина проезжей части, м; - уклон виража,

- дополнительный продольный уклон, возникающий при подъеме наружной кромки проезжей части над проектным уклоном ,

Определение минимальной длины переходной кривой

I-скорость нарастания центробежной силы=0,5м/с

Определим минимальный радиус кривой в плане при котором будет обеспечена видимость поворота дороги в ночное время при свете фар

б- угол рассеивания пучка света фар=2?

Определяем максимальный радиус выпуклой вертикальной кривой исходя из расстояния видимости



d-высота глаз водителя относительно поверхности покрытия=1,2м

Радиус вертикальной вогнутой кривой из условия ограничения центробежной силы равен:

Hр- высота света фар легкового автомобиля над поверхностью покрытия = 0,75; угол рассеивания учка света фар

Определение величины руководящей отметки. Руководящая отметка - отметка, показывающая возвышение бровки земляного полотна над поверхностью земли, обеспечивающее снегонезаносимость земляного полотна и ее возвышение над источниками увлажнения. Руководящая отметка принимается с учетом категории дороги, средней высоты снежного покрова, грунтов земляного полотна, климатических, геологических и гидрологических условий местности. 1) Руководящая отметка из условия снегозаносимости-принимается для I типа местности по увлажнению, для данного типа обеспечен поверхностный сток воды, уровь грунтовых вод достаточно глубоко.

hрук= hs + Дh, м

где hрук- руководящая отметка, то есть высота незаносимой насыпи;

hs - высота снежного покрова в районе проектирования с вероятностью превышения 5% (hs =0,48м);

Дh - возвышение бровки земляного полотона над расчетной высотой снежного покрова (Дh = 0,6 м);

hрук = 0,48 + 0,6 = 1,08 м.

2) Возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, либо над уровнем длительно стоящих вод, более 30 суток

Для возвышенной местности:

h=1,8-1,0-0,020*2,5=0,75м

Для пониженной местности:

h=1,2-2,0-0,020*2,5=0,65м

Возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли, на участках с необеспеченным стоком.

h3=0,7-0,020*2,5=0,65м

h3=1,4-0,020*2,5=1,35м

Окончательно принимаем руководящую отметку равную 1,5м

Назначение конструкции дорожной одежды

Конструкция дорожной одежды и вид покрытия назначаем исходя из транспортно-эксплуатационных требований и категории проетируемой дороги.

Район расположен во II дорожно-климатической зоне, перспективная интенсивность движения составляет 1800 авт/сут.

Назначаем конструкцию дорожной исходя из [СНиП 2.05.02-85]. Не жесткая дорожная одежда, асфальтобетонное покрытие толщиной 6 см на щебеночном основании. Прикромочная полоса укрепляется обработанным щебгнем, остановочная полоса укрепляется щебнем, прибровочная полоса укрепляется посевом трав.

3. Проектирование плана трассы

План трассы - графическое изображение технических и геодезических данных дороги для нанесения их на местность.

При проложении плана трассы необходимо соблюдать нормируемые элементы трассы, которыми являются наименьшие радиусы кривых, наименьшие параметры переходных кривых и длина прямолинейных участков.

Перечисленные элементы необходимо применять в увязке с ландшефтом местности и друг с другом.

Прямые участки рекомендуется ограничевать длиной 4-6 км, также следует избегать и очень коротких прямых вставок между кривыми, т.к. водитель должен иметь возможность оценить закругление, принять решение, принять решение о необходимости изменения режима движения и осуществить это изменение.

Между односторонними кривыми прямые вставки короче 300-450 м допускать не следует. Более благоприятные условия в подобных случаях можно создать за счет увеличения радиусов смежных кривых или увеличения длин переходных кривых, сопрягающихся в одной точке (без прямой вставки).

Согласно [CНиП 2.05.02-85] при назначении элементов плана и продольного профиля в качестве основных параметров следует принимать:

* расстояние видимости для остановки автомобиля - не менее 450 м;

* радиусы кривых в плане - не менее 3000 м ;

* радиусы кривых в продольном профиле:

выпуклых - не менее 70000 м ;

вогнутых - не менее 8000 м ;

* длины кривых в продольном профиле:

выпуклых - не менее 300 м ;

* вогнутых - не менее 100 м .

Сравнение по техническим показателям

Сравнение по коэффициенту удлинения трассы

где - длина варианта;

- длина воздушной линии

Первый вариант:

Второй вариант:

Сравнение по средней величине угла поворота трассы

где - сумма всех углов

n - количество углов

Первый вариант:

Второй вариант:

Сравнение по среднему радиусу закругления

где: - длина круговой кривой, м.;

(м)

(м)

Таблица сравнения вариантов по технико-эксплуатационным показателям трассы

Таблица 3.1

Наименование показателей	Ед. измерения	Значение показателей по вариантам	Преимущества(+)и недостатки(-) вариантов
		1	2	1	2
Длина трассы	м	2523,68	2460,45	-	+
Коэффициент удлинения	-	1,05	1,025	-	+
Количество углов поворота	шт	2	2	+	+
Средняя величина углов поворота	рад	0,7875	0,4735	-	+
Наименьший радиус кривой в плане	м	1000	1500	-	+
Средняя величина радиусов кривых в плане		2510,14	3566,55	-	+
Средняя протяженность участков: -лесов -болот -населенных пунктов	м	250	-	-	+
Количество искусственных сооружений	шт.	-	-	+	+
Количество пересечений с дорогами в одном уровне: -автомобильными -железными	шт.	2	2	_	_
Количество пересечений с дорогами в разных уровнях -автомобильными -железными	шт.	-	-	+	+

Таким образом, по технико-экономическим показателям второй вариант трассы наиболее выгодный для проектирования.

По ландшафтным условиям:

Второй вариант трассы имеет наибольший радиус закругления, что при проектировании является наиболее выгодным из-за небольшой длины трассы. Так же данная трасса проходит по наиболее низким местам рельефа, что позволяет снизить затраты на ее строительство.

При проектировании обеих трасс, имеется пересечение с автомобильной дорогой, ЛЭП и ЛЭС.

Вывод: из сравнения технико-экономических показателей и ландшафтных условий видно, что второй вариант трассы наиболее удобный для проектирования.

4. Проектирование продольного профиля

Проектирование продольного профиля начинаем с выявления контрольных точек. Высотное положение контрольных точек позволяет наметить черную проектную линию на продольном профиле. Для нанесения окончательного положения проектной линии используем набор прозрачных шаблонов.

Продольный профиль проектируем по обёртывающей. Нанесение проектной линии ведем с одновременным заполнением графы «Уклоны и вертикальные кривые», в которой указываем условные изображения вертикальных кривых, их радиусы и длины, закрепляем положения точек начала и конца кривых разного радиуса, уклоны в точках сопряжения смежных кривых.

Наибольшая величина выемки 0,04 м, наибольшая величина насыпи 10,8 м. Проектируем продольный профиль в приложении В.

5. Проектирование поперечных профилей

Поперечный профиль автомобильной дороги - разрез дороги плоскостью, перпендикулярной к ее оси, называется поперечным профилем дороги. Одним из основных элементов поперечного профиля дороги является земляное полотно.

Поперечные профили проектируем в приложении Г. Проектируем два типа поперечных профилей: ПК 7 и ПК3

6. Определений объемов земляных работ

Таблица 6.1 Ведомость черных отметок пикетов и плюсовых точек

Положение точек	Отметка поверхности земли	Положение точек	Отметка поверхности земли
ПК	+		ПК	+
НТ 0		45	17		54,2
1		48,1	17	30	53,9
2		50,7	17	80	53,81
3		50,2	18		54,2
4		48,7	19		54,4
4	30	48,5	20		55,6
5		49,5	21		56
6		51,4	22		57
7		53,1	23		58,9
8		53,75	24		59,6
9		55	24	60	59,8
10		56,2
11		53,75
12		53,4
12	80	53,8
13		54
14		54,7
15		54,4
16		53,9

Заключение

На основе выданного задания была разработана и запроектирована автодорога III категории, относящейся ко второй дорожно-климатической зоне во Смоленской области .Трасса разработана и запроектирована в соответствующими действующими нормами и правилами и инструкциями, учитывающим природные, климатические, географические особенности расположения данной трассы. Были рассмотрены 2 варианта, из которых был выбран северный вариант, который и подлежал дальнейшей разработке.

проектирование автомобиль трасса

Список литературы

1. Автомобильные дороги. Примеры проектирования. Под ред. Порожнякова В.С. М.:Транспорт, 1983г.

2. Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. М.:1986г.

3. Митин Н.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах. М.:Недра, 1973г.

4. Справочник инженера-дорожника. Проектирование автомобильных дорог. М.:Транспорт, 1989г.

5. СНиП 2.05.02.-85*- Строительные нормы и правила. Автомобильные дороги и аэродромы. М.:Стройиздат, 1986г.

6. СНиП 2.01.01-82. Строительная климатология и геофизика. Госстрой СССР. М.:Стройиздат, 1983г.

7. ГОСТР 52399 - 2005 Геометрические элементы автомобильных дорог. М.:Стройиздат, 2006 г.

8. ГОСТР 52398 - 2005 Классификация автомобильных дорог

Размещено на Allbest.ru

...