Проектирование участков городских улиц и дорог

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ исходных данных

2. Характеристика природных условий района проектирования

2.1 Климат

2.2 Рельеф

2.3 Растительность и почвы

2.4 Инженерно-геологические условия

2.5 Заключение по природным условиям

3. Основные технические нормативы на проектирование улиц и дорог

3.1 Плотность улично-дорожной сети

3.2 Коэффициент непрямолинейности путей сообщения

3.3 Заключение

4. Обоснование элементов поперечного профиля улицы

4.1 Расчет пропускной способности одной полосы движения

4.2 Определение необходимого числа полос движения

4.3 Определение ширины проезжей части

4.4 Определение ширины тротуара

4.5 Прокладка подземных инженерных сетей

4.6 Выбор типа примыкания или пересечения

5. Проектирование плана продольного и поперечного профилей улицы

5.1 Разработка плана улицы

5.2 Ведомость черных отметок

5.3. Проектирование поперечных профилей улицы

5.4 Проектирование продольных профилей улицы

5.5 Проектирование лотков проезжей части пилообразного профиля

5.6 Горизонтальная планировка

5.7 Озеленение улиц

5.8 Технические средства организации дорожного движения

6. Вертикальная планировка перекрестка и прилегающих улиц М1:500

7. Проектирование земляного полотна и дорожной одежды

7.1 Конструирование поперечного профиля земляного полотна и дорожной одежды

7.2 Расчет дорожной одежды нежесткого типа

7.3 Сравнение вариантов трассы

8. Деталь проекта

Заключение

Библиографический список

Введение

Данный курсовой проект преследует цель развития навыков разработки плана улицы, проектирования продольного и поперечного профилей, прокладки инженерный сетей

1. Анализ исходных данных

Карта масштаб 1:10000

- район проектирования - Томск

- карта городской улицы МДРД МУПТ

- грунтово-геологические условия - супесь, УГВ 5м

-перспективная интенсивность и состав движения (в обоих направлениях) в часы "пик", авт/час 3200 1680

- интенсивность пешеходного движения, чел/час 0 1320

- состав транспортного потока, %:

до 2 т 17 21

от 2 до 5 23 11

от 5 до 8 4 9

от 8 до 14 6 10

автобусов 5 0

троллейбусов0 0

легковых 45 49

Требуется разместить следующие инженерные сети: водопровод, канализация, ливневая канализация, теплопровод, электрокабель, кабель связи

Деталь проекта: Пересечения дорог в одном уровне.

2. Характеристика природных условий района проектирования

2.1 Климат

Климатическая характеристика района изысканий приводится по данным метеорологической станции города Томска. Тип климата -- континентально-циклонический. Среднегодовая температура: 0,9 °C. Безморозный период составляет 100--105 дней. Зима суровая и продолжительная, минимальная зарегистрированная температура ?55 °C (январь 1931 года). Максимальная зарегистрированная температура +35,1 °C (июль 1975 года). Средняя температура января: ?17,1 °C, средняя температура июля: +18,7 °C. Смена сезонов происходит достаточно быстро, но наблюдаются возвраты к холодам и оттепелям. Годовое количество осадков -- 568 мм. Основная их часть выпадает в тёплый период года. Средняя скорость ветра 1,6 м/с. Господствуют ветры юго-западного и южного направлений -- около 50 %. Дорожно-климатическая зона - II. Необходимые для расчётов и проектирования данные приведены в таблице 1.

Таблица 1

Ведомость климатических показателей.

№	Наименование показателя.	Ед. изм.	Величина.
1	Абсолютная температура воздуха; max min	0С	35,1 -55
2	Cредняя температура наиболее холодной пятидневки. Обеспеченностью 0,98 0,92	0С	-0,9 -3,5
3	Преобладающее направление ветра. За декабрь - февраль За июнь - август.		ЮЗ Ю
4	Максимальная скорость ветра за январь	м/с.	5,7
5	Минимальная скорость ветра за июль	м/с.	0
6	Средне месячная влажность воздуха Январь Июль	%	81 76
7	Количество осадков : за Ноябрь-Март За апрель-октябрь	мм	118 137
8	Расчетная толщина снежного покрова обеспеченностью 5%	м	0,5
9	Глубина промерзания.	м	1,70

Таблица 2

Среднемесячные температуры воздуха.

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Температура,єС	-17,1	-14,7	-7,0	1,3	10,4	15,8	18,7	15,7	9,0	1,7	-8,3	-15,1

Таблица 3

Повторяемость и скорость ветра.

	Январь	Июль
Направление	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ
Повторяемость, %	3	7	8	4	36	35	5	2	17	19	10	11	15	10	10	8
Скорость ветра, м/с	1,7	1,5	1,6	1,6	1,8	1,7	1,7	1,5	1,7	1,5	1,6	1,6	1,8	1,7	1,7	1,5

По данным таблиц 3 строим графики розы ветров

Рисунок 1 - Роза ветров



Рисунок 2 - Роза ветров

2.2 Рельеф

Томск -- город в России, административный центр одноимённых области и района. Расположен на востоке Западной Сибири на берегу реки Томь. В городе проживает 524,3 тыс. человек (на 1 января 2011 года)^[1], на территории муниципального образования -- 545 700 чел. (на 2011 год^[1]). Томск, его город-спутник Северск и пригороды формируют Томскую городскую агломерацию с населением около 728 тыс. человек (2011). Томск расположен на границе Западно-Сибирской равнины и отрогов Кузнецкого Алатау на правом берегу реки Томи, в 50 км от места её впадения в Обь. Город расположен на краю таёжной природной зоны: к северу простираются труднопроходимые леса и болота, к югу -- чередуются леса и лесостепи. Расстояние до Москвы -- 3,5 тыс. км.

2.3 Растительность и почвы

На территории города расположен ряд зелёных массивов (парков, скверов, рощ, садов). Большинство из них сосредоточено в части города, расположенной к югу от Ушайки:Лагерный сад, Городской сад, Сибирский ботанический сад, Университетская роща, Городской сквер (на площади Новособорной), Буфф-сад, парк в конце ул. Елизаровых (перед спуском на ул. Балтийской). Также есть несколько рощ в других частях города: Михайловская роща, берёзовая роща на Каштаке, Солнечная роща в конце Иркутского тракта (северо-восток города). Посередине проспекта Кирова, на протяжении его бомльшей части, тянется бульвар.

2.4 Инженерно-геологические условия

Томск расположен на границе Западно-Сибирской равнины и отрогов Кузнецкого Алатау на правом берегу реки Томи, в 50 км от места её впадения в Обь. Город расположен на краю таёжной природной зоны: к северу простираются труднопроходимые леса и болота, к югу -- чередуются леса и лесостепи.

2.5 Заключение по природным условиям

Исходя из выше изложенной выше информации, район проложения трассы находится в II климатической зоне. Большинство осадков выпадает в теплое время, что требует особого режима уплотнения земляного полотна, это видно из дорожно-климатического графика.

Условия для строительства трассы благоприятны, строительных материалов хватает, таким образом местность для строительства автомобильных дорог пригодна.

3. Основные технические нормативы на проектирование городских улиц и дорог

По данным курсового проекта имеется две категории городских улиц: МДРД - магистральная дорога регулируемого движения и МУТП - магистральная улица транспортно-пешеходная. Из СНиП 2.07.01-89 в таблицу 5 вносятся необходимые для дальнейших расчетов данные.

Таблица 5

Показатель	Ед. изм.	МДРД	МУТП
Расчетная скорость движения	км/ч	100	70
Ширина полосы движения	м	3,50	3,50
Наибольший продольный уклон	‰	50	60
Наименьший радиус кривых в плане	м	400	250
Число полос движения	-	4-8	2-4
Ширина пешеходной части тротуара	м	3,0	2,25

3.1 Плотность улично-дорожной сети

Плотность улично-дорожной сети:

,

где

L = 2,00 км - суммарная протяженность улиц;

F = 0,600 кмІ - площадь района:

км/кмІ.

Вывод: плотность улично-дорожной сети 3,33 км/кмІ.

3.2 Коэффициент непрямолинейности путей сообщения

Коэффициент непрямолинейности путей сообщения:

,

где

- это расстояние между основными пунктами города, измеренное по сети городских улиц;

- это расстояние между теми же пунктами измеренными по воздушной линии.

Таблица 6

№ точек	Фактическая длина(м)	Длина по прямой линии(м)
	270	250	1,08
	700	500	1,4
	820	360	2,28
	980	530	1,85
	870	650	1,34
	1120	650	1,72
	1020	750	1,36
	1350	880	1,54
	1250	950	1,31
	520	300	1,73
	640	130	4,92
	800	300	2,67
	690	400	1,72
	940	430	2,18
	840	530	1,58
	1160	650	1,78
	1060	710	1,49
	370	320	1,15
	520	370	1,4
	500	200	2,5
	650	410	1,58
	550	350	1,57
	900	650	1,38
	800	600	1,33
	570	170	3,35
	450	340	1,32
	700	300	2,33
	600	440	1,36
	920	520	1,76
	820	600	1,36
	330	300	1,1
	570	170	3,35
	470	340	1,38
	760	360	2,11
	660	420	1,57
	450	320	1,4
	350	150	2,33
	670	420	1,59
	570	370	1,54
	300	300	1
	620	220	2,81
	520	370	1,41
	520	370	1,41
	440	240	1,83
	300	300	1
Сумма			80,17

Вывод: Из полученных данных т.е. исключительно высокая степень непрямолинейности.

3.3 Заключение

В данном районе проектирования плотность дорог не превышает оптимально необходимую, и наблюдается исключительно высокая степень непрямолинейности.

улица подземный дорожный сеть

4. Обоснование элементов поперечного профиля улицы

4.1 Расчет пропускной способности одной полосы движения

Определим пропускную способность одной полосы для МУТП:

,

где

- расчетная скорость движения потока, м/с,

L - динамический габарит автомобиля, м,

б - коэффициент, учитывающий наличие перекрестков на всем протяжении улицы

L= l_p + l_а + l_т + l_б = 19,44+16,865+6+2=44,305 м, где

l_p- путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя м/с, где t = 1c время реакции водителя.

м - расстояние между остановившимися автомобилями;

м - расчетная длина легкового автомобиля;

, м- разность тормозных путей переднего и заднего автомобиля;

, где

м, где

ц = 0,5 - коэффициент сцепления;

,003 - продольный уклон;

f = 0,02 - коэффициент сопротивления качению;

- коэффициент, учитывающий применение водителем заднего автомобиля не экстренного, а рабочего торможения;

м, где

- коэффициент эксплутационного состояния тормозов;

, где

- продолжительность цикла регулирования, с

с, где

- продолжительность зеленой, желтой, красной фаз светофора;

м/сІ - ускорение при разгоне;

м/сІ - замедление при торможении;

- средняя продолжительность задержки перед светофором, с

с

м - расстояние между регулируемыми перекрестками;

, отсюда

Пропускная способность:

авт/час.

Пропускная способность у стоп-линии:

авт/час, где

с - промежуток времени между включением зеленого сигнала и пересечением стоп линии первым автомобилем

с - средний интервал между автомобилями при пересечении ими стоп линии.

Определим пропускную способность одной полосы для МДРД:

, где

- расчетная скорость движения потока, м/с,

L - динамический габарит автомобиля, м,

б - коэффициент, учитывающий наличие перекрестков на всем протяжении улицы

L= l_p + l_а + l_т + l_б = 27,77+34,4+6+2=70,17 м,

где l_p- путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя м/с, где t = 1c время реакции водителя.

м - расстояние между остановившимися автомобилями;

м - расчетная длина легкового автомобиля;

, м- разность тормозных путей переднего и заднего автомобиля;

,

где

м,

где

ц = 0,5 - коэффициент сцепления;

,003 - продольный уклон;

f = 0,02 - коэффициент сопротивления качению;

- коэффициент, учитывающий применение водителем заднего автомобиля не экстренного, а рабочего торможения;

м, где

- коэффициент эксплутационного состояния тормозов;

, где

- продолжительность цикла регулирования, с

с,

где - продолжительность зеленой, желтой, красной фаз светофора;

м/сІ - ускорение при разгоне;

м/сІ - замедление при торможении;

- средняя продолжительность задержки перед светофором, с

с

м - расстояние между регулируемыми перекрестками;

, отсюда

Пропускная способность:

авт/час.

Пропускная способность у стоп-линии:

авт/час, где

с - промежуток времени между включением зеленого сигнала

и пересечением стоп линии первым автомобилем

с - средний интервал между автомобилями при пересечении ими стоп линии.

4.2 Определение необходимого числа полос движения

Таблица 7

Состав потока	%	Перспективная интенсивность, авт/час	Коэф-т приведения	Приведенная интенсивность, авт/час
МУТП (N=1680 авт/час)
легковых	49	823	1	823
до 2т	21	353	1,5	530
от 2 до 5	11	185	2	370
от 5 до 8	9	151	2,5	377
от 8 до 14	10	168	3,5	588
автобусов	-	-	2,5	-
троллейбусов	-	-	2,5	-
ВСЕГО	100	1680		2688
МДРД (N=3200 авт/час)
легковых	45	1440	1	1440
до 2т	17	544	1,5	816
от 2 до 5	23	736	2	1472
от 5 до 8	4	128	2,5	320
от 8 до 14	6	192	3,5	672
автобусов	5	160	2,5	400
троллейбусов	-	-	2,5	-
ВСЕГО	100	3200		5120

Количество полос движения для МУТП (в одном направлении):

, где

авт/час - приведенная интенсивность движения;

авт/час - расчетная пропускная способность;

Количество полос движения для второй МДРД (в одном направлении):

Вывод: согласно СНиП 2.07.01-89, принимается 4 полосы движения на МУТП в двух направлениях, и 8 полос движения в двух направлениях на МДРД.

Количество полос движения у перекрестка в сечении стоп-линии для МУТП:

Количество полос движения у перекрестка в сечении стоп-линии для МДРД:

Вывод: согласно СНиП 2.07.01-89, принимается 5 полосы движения на МУТП в сечении стоп-линии, и также 8 полос движения в сечении стоп-линии МДРД.

4.3 Определение ширины проезжей части

Ширина проезжей части определяется как:

м; м

4.4 Определение ширины тротуаров

Ширина тротуара определяется по формуле:

,

где

- интенсивность пешеходного движения, чел/час

- пропускная способность одной полосы пешеходного движения, чел/час.

Для МУТП:

Для МДРД:

Вывод: Руководствуясь СНиП 2.07.01-89* ширина тротуара для МУТП принимаем 2,25 м, для МДРД -тротуара нет.

4.5 Прокладка подземных инженерных сооружений

Инженерные подземные сети прокладывают для обеспечения города водой, электроэнергией, газом, для отвода канализационных и поверхностных вод и т.д.

В поперечном профиле улиц инженерных сетей должны быть расположены под специальными техническими полосами или разделительными полосами. Нельзя допускать прокладку инженерных сооружений под проезжими частями улиц и дорог, т.к. проведение на них ремонтно-профилактических работ вызовет разрушение конструкции дорожной одежды, что незамедлительно ухудшит условия эксплуатации и срок службы покрытий.

При проложении инженерных сетей следует руководствоваться нормами, регламентируемыми СНиП 2.7.1-89*.

Глубину заложения сетей следует назначать с учетом глубины промерзания в данной местности, а также предотвращение повреждения их статическими и динамическими нагрузками, но не меньше нормативных.

В данном курсовом проекте необходимо запроектировать местоположение следующих инженерных сетей: водопровод, канализация, ливневая канализация, теплопровод, электрокабель, кабель связи

Расположение инженерных сетей показано на листе 2 графической части.

4.6 Выбор типа примыкания улицы

Размеры перекрестка зависят от ширины примыкающих улиц и принятой схемы организации движения с учетом мероприятий, обеспечивающих безопасность движения.

5. Проектирование планов поперечного и продольного профиля

5.1 Разработка плана улицы

Проектирования плана городской улицы в значительной степени отличается от проектирования плана загородной автомобильной дороги. В городских условиях транспортирование каждой улицы или дороги не выполняется в отдельности, а решается в общем комплексе, при проектировании улично-дорожной сети и генерального плана города.

Границами городских улиц является "красная линия", т.е. линия, определяющая крайнее положение застройки. В некоторых случаях, "красные линии" могут относиться из-за возникающих новых требований к размещению отдельных элементов дороги, ее обустройству или инженерным сетям и т.д. Трассы городских улиц состоят из отрезков прямых, в углы которых вписаны горизонтальные кривые.

Проектирование продольных профилей

Продольный профиль проектируется в соответствии со СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.07.01-89*.

Положение проектной линии должно начинаться с руководящей отметки. Для лучшего отвода поверхностных вод с территорией прилегающей застройки проектную линию целесообразно располагать в небольшой выемке. Для отвода поверхностной воды рекомендуется соблюдать продольный уклон не менее 5 промиллей. При невозможности соответствия такому уклону устраивают лотки пилообразного профиля. В пониженных местах лотков пилообразного профиля устраивают дождеприемные колодцы.

В местах пересечения проектируемых улиц их продольные профили должны иметь общую проектную отметку.

Продольные профили улиц показаны на листе 1 графической части.

5.2 Ведомость черных отметок для МДРД для МУТП

Таблица 8

ПК +	Отметка	ПК +	Отметка
0+00	122,2	0+00	121,4
1+00	121,9	1+00	121,2
2+00	121,7	2+00	121,0
3+00	121,5	3+00	120,9
4+00	121,3	4+00	120,8
5+00	121,2	5+00	120,9
6+00	120,9	6+00	121,0
7+00	120,8	7+00	121,1
8+00	120,7	8+00	121,2
9+00	120,5	9+00	121,55
10+00	120,3
11+00	120,2

5.3 Проектирование поперечных профилей улиц

Размеры отдельных элементов улиц и их взаимное расположение должны соответствовать требованиям СНиП 2.07.01-89*. Количество полос движения, ширина проезжей части и тротуаров принята в соответствии с расчетами.

5.4 Проектирование продольных профилей улиц

Положение проектной линии должно начинаться с руководящей отметки. Для лучшего отвода поверхностных вод с территорией прилегающей застройки проектную линию целесообразно располагать в небольшой выемке. Допускается устройство насыпей высотой до 1,5 метра. Для отвода поверхностной воды рекомендуется соблюдать продольный уклон не менее 4 промилей. При невозможности соответствия такому уклону устраивают лотки пилообразного профиля. В пониженных местах лотков пилообразного профиля устраивают дождеприемные колодцы.

В местах пересечения проектируемых улиц их продольные профили должны иметь общую проектную отметку.

При пересечении двух неодинаковых по значению улиц, например МУТП и МДРД продольный профиль МУТП должен быть увязан с поперечным профилем МДРД, т.е. чтобы принять очертания последнего не изменялось на перекрестке.

5.5 Проектирование лотков проезжей части пилообразного профиля

В условиях равнинной местности с очень небольшими уклонами выдерживать в продольном профиле по оси проезжей части минимального значения продольных уклонов часто оказывается невозможным. В этом случае прибегают к проектированию лотков пилообразного профиля. При этом по оси проезжей части проектируют уклоны не менее допустимых или равные нулю, а лоткам придают наименьшие допустимые продольные уклоны с переломами их направлений.

В пониженных точках лотков пилообразного профиля устраивают дождеприемные колодцы. При проектировании лотков проезжей части пилообразного профиля поперечные уклоны проезжей части имеют переменную величину.

Водоприемные лотки устраивают в случаях, когда проектный продольный уклон меньше 4 промилле. В данном проекте устройство лотков не требуется.

5.6 Горизонтальная планировка перекрестка

Размеры перекрестка зависят от ширины прилегающих улиц и принятой схемы организации движения.

Безопасность движения на перекрестке обеспечивается достаточной видимостью водителем пересекаемой улицы. Желательно пересечение и примыкание улиц проектировать с небольшим расстоянием видимости, для чего на плане перекрестка строится треугольник видимости.

Расстояние видимости определяется по формуле:

,

где - скорость движения расчетная или допустимая, м/с;

- время реакции водителя (1 сек);

- коэффициент эксплуатационного состояния тормозов (1,2);

- коэффициент сцепления (0,5);

i - продольный уклон;

- коэффициент сопротивления качению (0,02);

- расстояние между остановившимися автомобилями (2,0 м).

м,

м,

Для транпортно-пешеходного пересечения:

м,

м

5.7 Озеленение улиц

Озеленение площадей и улиц выполняют в соответствии с санитарно-гигиеническими и эстетическими нормами. В городах создается целая система зеленых насаждений. Растения положительно влияют на микроклимат, их используют в борьбе с городским шумом, загрязнением атмосферного воздуха, для защиты от ветров, укрепления грунтов и осушения территорий. Озеленение является одним из элементов архитектурного ландшафта улиц и площадей города. Тип озеленения выбирают в зависимости от назначения насаждений.

Озеленение подлежат в первую очередь улицы с наибольшей интенсивностью движения пешеходов и транспорта, а также улицы находящиеся вблизи промышленных предприятий, которые выбрасывают в воздух дым, пыль и другие загрязнения.

При разработке плана озеленения следует руководствоваться требованиями СНиП 2.07.01-89 "Градостроительство". На перекрестках и поворотах улиц посадки не должны мешать пешеходам и водителям видеть дорогу и движущийся транспорт.

Для прокладки инженерных сетей предусмотрены газоны. Они засаживаются низким (до 1 м) кустарником - акация желтая. По нормам расстояние от оси кустарника до теплосети 1,0 м.

5.8 Технические средства организации дорожного движения

Для обеспечения безопасности на городских улицах необходимо устройство разметки и установка дорожных знаков.

Продольную разметку наносят сплошными, пунктирными и двойными линиями. Сплошная одинарная линия разделяет встречные потоки. Прерывистые служат для ориентировки водителя. Линии продольной разметки также для разделения полос в одном направлении.

Поперечная разметка - стоп-линия, наносится на перекрестке, пешеходный переход принят 3,0 м.

Остановки городского транспорта обозначают сплошной линией на бортовом камне или около проезжей части.

Для направления транспортных потоков перед перекрестками применяют разметку стрелками.

Дорожные знаки подвешиваются на тросах над проезжей частью улиц или крепят к столбам уличного освещения. В данном проекте необходимо установить знаки ограничения скорости, обозначения автобусных и троллейбусных остановок, указатели направления улиц.

Перекрестки на магистральных улицах оборудуют светофорами для регулировки движения транспортных средств и пешеходов.

6. Вертикальная планировка перекрестка и прилегающих улиц М 1:500

Принимаем сечение горизонталей равной 0,1м.

Этапы построения вертикальной планировки:

1. Определяем величину заложение проектных горизонталей:

,

где - сечение горизонталей,

- проектный продольный уклон.

2. Определяем расстояние от начальной точки с известной отметкой до ближайшей горизонтали:

,

где - отметка начальной точки,

- отметка ближайшей горизонтали.

3. Определяем смещение первой горизонтали по оси лотка за счет поперечного уклона проезжей части (разделительной полосы):

,

где - ширина проезжей части (разделительной полосы),

- поперечный уклон проезжей части (разделительной полосы).

Определяем смещение первой горизонтали за счет установки бортового камня:

,

где

см - высота бортового камня.

4. Определяем смещение первой горизонтали за счет поперечного уклона тротуара (газона):

,

где

- ширина тротуара или газона.

- поперечный уклон тротуара или газона

Расчет МУТП:

1. Определяем величину заложение проектных горизонталей:

м,

где

- сечение горизонталей,

- проектный продольный уклон.

2. Смещение первой горизонтали за счет опускания разделительной полосы:

,

где

см - высота бортового камня.

3. Определяем смещение первой горизонтали по оси лотка за счет поперечного уклона проезжей части:

4. Определяем смещение первой горизонтали за счет установки бортового камня:

,

5. Смещение за счет поперечного уклона зеленых насаждений и тротуара:

м.

Расчет МУПТ:

1. Определяем величину заложение проектных горизонталей:

м, где

- сечение горизонталей,

- проектный продольный уклон.

2. Определяем смещение первой горизонтали по оси лотка за счет поперечного уклона проезжей части:

м

3. Определяем смещение первой горизонтали за счет установки бортового камня:

м

4. Смещение за счет поперечного уклона зеленых насаждений и тротуара:

м.

7. Проектирование земляного полотна и дорожной одежды

7.1 Конструирование поперечного профиля земляного полотна и дорожной одежды

В данном курсовом проекте будет выбраны конструкция дорожной одежды нежесткого типа, вид слоев, их толщина будут выбраны из типовых проектов, будут просчитаны на расчетную нагрузку от движущихся транспортных средств.

Разрабатываем 2 варианта дорожной одежды. При расчете руководствуемся ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».

7.2 Расчет дорожной одежды нежесткого типа

Просчитанная дорожная одежда должна удовлетворять 3 условиям:

- по допускаемому упругому прогибу

- на растяжение при изгибе

- на сдвиг в грунте земляного полотна

Исходные данные:

1) район проектирования - г.Томск

2) проектируем для улицы типа МУТП

3) грунт земляного полотна в активной зоне - супесь пылеватая

4) местность по условиям увлажнения - 2

5) перспективная интенсивность грузовых автомобилей на год первого капитального ремонта - 3200/0,6 =5333 авт/сут.

Таблица 9. Приведенный расчет интенсивности.

Состав потока	%	Перспективная интенсивность, авт/сут	Коэф-т приведения	Приведенная интенсивность, авт/сут
МУТП (Nсут= авт/сут)
легковых	62	26105	0,005	130
до 2т
от 2 до 5	23	9684	0,2	1937
от 5 до 8	4	1684	0,7	1179
от 8 до 14	6	2526	1,25	3157
автобусов	5	2105	0,7	1473
троллейбусов	0	0	0,7	0
ВСЕГО	7877

N _расч =ѓ_попос Ч?Nn_i ЧS_t =0,5Ч7877=3938,5 авт/сут

Расчет первого варианта дорожной одежды

Выбираем конструкцию дорожной одежды и заносим расчетные характеристики материалов дорожной одежды в таблицу:

Таблица 10

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по допустимому упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоустойчивости, Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	Ro, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон полотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	4500	9,8	5,9	5,5
2.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	8	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,5
3.	Асфальтобетон высокопористый на БНД марки 60/90	22	2000	1200	2100	8,0	5,9	4,5
4.	Укрепленая щебеночно гравийная песчаная смесь	26	420	420	420	-	-	-
5.	Супесь пылеватая Wp =0,7Wm		46	46	46	-	-	-

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме:

1)

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле:

Е_тр= 98,65[lg(N_p) - 3,55] = 98,65[lg 8934585,71 - 3,55] = 355 МПа

5) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,0

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвига устойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по:

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок крупный) со следующими характеристиками: ?N_p = 8934585,71 авт., Е_н= 46 МПа, ?=12° и с= 0,004 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по, где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем при расчетной температуре +20 °С.

МПа.

По отношениям и и при ц= 12 с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

По формуле Т = 0,015·1,57 = 0,002 МПа.

С_N= 0,004 МПа, К_д=1,0.

Z_оп=4+8+22+26=60см.

ц_ст=35

y_cp= 0,002 кг/см²

0,1 - коэффициент для перевода в МПа

Т_пр=0,004+0,1·0,002·60·tg 35=0,0123

, что больше

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме, как общий модуль для двухслойной системы.

Е_н=122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле:

МПа.

б) По отношениям и по номограмме определяем = 0,75.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

= 0,75· 0,6· 0,85 = 0,38 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по:

при R_o= 8,0 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета.

v_R= 0,10

t = 1,71

?N_p= 8934585,71 авт; m= 4; б=6,3;

k₂= 0,85

R_N=5,65·0,11·0,85 (1 - 0,1·1,71) = 0,49 МПа.

г) , что больше, чем

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Таблица 11. Проверка на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности од(i), Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,22	1,05
Щебеночная смесь	0,26	2,10

2. Предварительно ориентировочно определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 1,05 м и толщину морозозащитного слоя h_мрз = 1,05 - 0,60 = 0,45 м. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. Задаемся h_мрз = 0,45.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности _г = 1,91 Вт/(мК) и _м = 2,52 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем _ср

_ср = (0,91 + 2,32)/2 = 2,12 Вт/(мК)

3. По определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,22 : 1, 5 + 0,26 : 2,2 + = 0,43 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний определяем номер изолинии - V=9;

5. Находим С_пуч = 1,35;

6. При общей толщине дорожной одежды h_од = 0,9 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,61;

7. Вычисляем отношение

l_доп/(С_пучС_р) = 4/(1,350,61) = 4,9 см;

8. По номограмме определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,6 (м²К/Вт);

9. К_од = 1,0; К_увл = 1,0; = 0,95;

10. R_од(тр) = R_прК_одК_увл = 0,57 (м²К/Вт);

11. h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))_мрз = (0,57 - 0,43)2,12 = 0,29 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см. принимаем h_мз = 0,3 см.

Расчет второго варианта дорожной одежды

Выбираем конструкцию дорожной одежды и заносим расчетные характеристики материалов дорожной одежды в таблицу:

Таблица 12

№	Материал слоя	h слоя, см	Расчет по допустимому упруг. прогибу, Е, МПа	Расчет по усл. сдвигоустойчивости, Е, Па	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	Ro, МПа	a	m
1.	Асфальтобетон высокоплотный на БНД марки 60/90	4	3200	1800	6000	9,8	5,2	5,5
2.	Асфальтобетон полотный на БНД марки 60/90	8	3200	1800	4500	9,8	5,9	5,5
3.	Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90	14	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,5
4.	Щебеночная смесь	34	250	250	250	-	-	-
5.	Супесь пылеватая Wp =0,7Wm		130	130	130	-	-	-

Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме:

1)

МПа

2)

МПа

3)

МПа

4)

МПа

Требуемый модуль упругости определяем по формуле:

Е_тр= 98,65[lg(N_p) - 3,55] = 98,65[lg 8934585,71 - 3,55] = 335,52 МПа

5) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,0

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Рассчитываем конструкцию по условию сдвига устойчивости в грунте.

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по:

Т =

Для определения предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок крупный) со следующими характеристиками: ?N_p = 8934585,71 авт., Е_н= 46 МПа, ?=12° и с= 0,004 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по, где значения модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем при расчетной температуре +20 °С.

МПа.

По отношениям и и при ц= 12 с помощью номограммы находим удельное активное напряжение сдвига:

По формуле Т = 0,012•0,6 = 0,0072 МПа.

С_N= 0,004 МПа, К_д=4,0.

Z_оп=4+8+14+34=60см.

ц_ст=35

y_cp= 0,002 кг/см²

0,1 - коэффициент для перевода в МПа

Т_пр=0,004+0,1·0,002·60·tg 35=0,0124

, что больше

Следовательно, конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

Расчет выполняем в следующем порядке:

а) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев, т.е. щебеночное основание и грунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем по номограмме, как общий модуль для двухслойной системы.

Е_н=122 МПа

К верхнему слою относят все асфальтобетонные слои.

Модуль упругости верхнего слоя устанавливаем по формуле:

МПа.

б) По отношениям и по номограмме определяем = 1,3.

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

= 1,3· 0,6· 0,85 = 0,66 МПа.

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение по:

при R_o= 8,0 МПа для нижнего слоя асфальтобетонного пакета.

v_R= 0,10

t = 1,71

N_p= 8934585,71 авт; m= 4,5; б=5,9;

k₂= 0,8

R_N=8,0·0,107·0,8 (1 - 0,1·1,71) = 0,73 МПа.

г) , что больше, чем

Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Таблица 13. Проверка на морозоустойчивость

Материал	Толщина слоя hод(i), м	Коэффициент теплопроводности од(i), Вт/(мК)
Плотный асфальтобетон	0,04	1,40
Пористый асфальтобетон	0,08	1,25
Высокопористый асфальтобетон	0,14	1,05
Щебеночная смесь	0,34	2,10

2. Предварительно ориентировочно определяем требуемую толщину дорожной одежды h_од = 1,05 м и толщину морозозащитного слоя h_мрз = 1,05 - 0,60 = 0,45 м. Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. Задаемся h_мрз = 0,45.

Для использования в морозозащитном слое назначаем крупнозернистый песок с коэффициентами теплопроводности _г = 1,74 Вт/(мК) и _м = 2,32 Вт/(мК) соответственно в талом и мерзлом состояниях и определяем _ср

_ср = (1,74 + 2,32)/2 = 2,03 Вт/(мК)

3. По определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя

= 0,04 : 1,40 + 0,08 : 1,25 + 0,14 : 1,05 + 0,15 : 2,2 + 0,34 : 2,10 = 0,39 (м² К/Вт).

4. По карте изолиний определяем номер изолинии - V=9;

5. Находим С_пуч = 1,35;

6. При общей толщине дорожной одежды h_од = 1,05 м для сильнопучинистого грунта при помощи интерполяции определяем С_р = 0,645;

7. Вычисляем отношение l_доп/(С_пучС_р) = 4/(1,350,645) = 4,59 см;

8. По номограмме определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,79 (м²К/Вт);

9. К_од = 0,90; К_увл = 1,0; = 0,95;

10. R_од(тр) = R_прК_одК_увл = 0,68 (м²К/Вт);

11. h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))_мрз = (0,68 - 0,39)2,03 = 0,59 м.

Разница между полученным и заданным значениями h_мз превышает 5 см. Расчет продолжаем, задавшись h_мз = 0,55 см.

12. При общей толщине дорожной одежды h_од = 1,35 м при помощи интерполяции определяем С_р = 0,615;

13. Вычисляем отношение l_доп/(С_пучС_р) = 4/(1,350,615) = 4,82 см;

14. По номограмме определяем методом интерполяции приведенное термическое сопротивление R_пр = 0,79 (м²К/Вт);

15. R_од(тр) = R_прК_одК_увл = 0,68 (м²К/Вт);

16. h_мз = (R_од(тр) - R_од(о))_мрз = (0,68 - 0,39)2,03 = 0,59 м.

Поскольку разница между полученным и заданным значениями h_мз не превышает 5 см, принимаем h_мз = 0,55 см.

7.3 Сравнение вариантов дорожной одежды

Варианты конструкций дорожной одежды сравниваются по минимуму суммарных затрат, приведенных к первому году эксплуатации дороги. Сумма приведенных затрат складывается из капитальных вложений и текущих расходов за срок службы до капитального ремонта наиболее долговечного из сравниваемых вариантов.

Приведенные суммарные затраты:

,

Где -сметная стоимость строительства дорожной одежды;

-затраты на капитальный ремонт;

-ежегодные затраты на текущий ремонт и содержание дорожной одежды;

-транспортно - эксплуатационные расходы в год «t»;

-количество капитальных ремонтов за срок сравнения вариантов 1 год;

-нормативный коэффициент эффективности капиталовложений;

Стоимость строительства 1 км дорожной одежды:

,

где -ширина проезжей части;

-количество конструктивных слоев дорожной одежды;

-толщина слоя;

-укрупненный показатель стоимости слоя;

Затраты на капитальный ремонт и текущий ремонт 1 км дорожной одежды:



-нормы затрат на капитальный и текущий ремонт, к стоимости строительства, %;

Для дороги I технической категории и

Суммарные приведенные затраты на капитальный ремонт дорожной одежды:

,

где , ;

1)

2)

Суммарно приведенные затраты на текущий ремонт и содержание дорожной одежды:

;

1)

2)

Суммарно приведенные эксплуатационные расходы:

, где

-транспортно-эксплуатационные расходы в первый год эксплуатации дороги, и - параметры, учитывающие срок сравнения вариантов и приведенных затрат; - процент ежегодного прироста интенсивности движения автомобилей;

- число дней работы автотранспорта за год (275 дня);

;

-интенсивность движения автомобилей в первый год эксплуатации дороги;

-средняя грузоподъемность автомобиля в составе транспортного потока;

-коэффициент использования грузоподъемности;

- коэффициент использования пробега автомобиля;

- удвоенный норматив транспортно-эксплуатационных расходов;

1)

2)

Вывод: на основании экономических расчетов 2-я конструкция дорожной одежды экономически выгоднее. Ее и принимаем для МДРД.

8. Деталь проекта

Пересечения дорог в одном уровне

Участки пересечения автомобильных дорог в одном уровне между собой или с железными дорогами более загружены, чем остальная их протяженность, поскольку интенсивность движения по пересечению равна сумме интенсивностей по пересекающимся дорогам.

Условия движения по пересечениям для автомобилей, следующих по прямым направлениям, осложняются помехами, создаваемыми маневрами поворота отдельных автомобилей.

Возможные траектории движения автомобилей на пересечении в одном уровне (рис. 1) образуют 16 точек пересечений, 8 точек разветвлений и 8 точек слияния потоков. В этих точках, называ...