Проектирование автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1.1 Эконмическая характеристика

1.2 Природно-климатическая характеристика

1.3 Рельеф

1.4 Гидрология и гидрогеология

1.5 Геология

1.6 Растительность

2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДОРОГИ

2.1 Определение перспективной интенсивности движения

2.2 Определение основных технических параметров

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ

3.1 Описание и обоснование элементов трассы

3.2 Расчёт элементов плана трассы

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

4.1 Установка руководящей отметки

4.2 Назначение контрольных точек

4.3 Расчёт проектной линии

4.4 Выбор типов поперечного профиля земляного полотна

4.5 Проектирование системы водоотвода

5. РАСЧЁТ ОБЪЁМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ



ВВЕДЕНИЕ

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими 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 заносы или опрокидывания. В течении всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, придающимися на нее при движении автомобилей и быть ровной и не скользкой.

Инженеры и проектировщики должны: в совершенстве владеть приемами выбора трассы дороги на местности и сбора полевых данных, необходимых для обоснования проектных решений; уметь назначать конструктивные элементы дорог, обеспечивающие удобства, безопасность и экономичность грузовых и пассажирских перевозок; предусматривать широкое использование местных строительных материалов и побочных продуктов промышленности; обладать знаниями методами технико-экономической оценки и сравнении вариантов, позволяющих выбрать наиболее оптимальные решения для заданных конкретных условии. При этом необходимо максимальной степени учитывать местные геофизические условия, влияющие на строительство и последующее содержание дорог.

Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учетом психофизиологических особенностей восприятия водителем дорожных условии, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы предсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая высокую пропускную способность и не исключая возможность серьезных дорожно-транспортных происшествий.

Сказанное свидетельствует о том, насколько широк круг вопросов, которые должны решать инженеры, проектирующие современные автомобильные дороги, и на сколько высокие и разносторонние требования предъявляются к этим специалистам в настоящее время. Ошибки при проектировании, особенно при выборе, остаются на десятилетия, вызывая неисправимые потери транспорта.

климатический трасса автомобильный дорога



1. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

1.1 Экономическая характеристика

Архангельская область расположена на севере Восточно-Европейской равнины России, а так же в районе с полезными ископаемыми осадочного происхождения. Промышленное производство является основой экономического потенциала района, на его долю приходиться : лесная,

· деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность -- 39%

· топливная -- 25%

· машиностроение и металлообработка -- 19,3%

· электроэнергетика -- 8,5%

· пищевая промышленность -- 4,8%

1.2 Природно-климатическая характеристика

Район проложения дороги находиться в Архангельской области. Климат Архангельской области умерено-континентальный с умеренно холодной зимой и тёплым летом.. Средняя температура января ?18 °C, июля +17,6 °C.

Таблица 1.1 - Температурная характеристика

Среднегодовая температура воздуха, оС	1,3
Минимальная температура воздуха, оС	-45,2
Максимальная температура воздуха, оС	33,4

Таблица 1.2 - Среднемесячная температура воздуха.

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Температура, оС	-12,8	-11,4	-5,5	0,4	6,9	13,0	16,3	13,1	8,2	2,3	-5,1	-9,7



Рисунок 1.1 - Дорожно-климатический график

Средняя относительная влажность воздуха в 13 часов

Наиболее жаркого месяца - 66 %

Наиболее холодного месяца - 87 %

Количество осадков за год -600 мм.

Высота снежного покрова с вероятностью превышения 55-80см.

Данные о зимнем и летнем направлении ветра характеризуется розой ветров

Таблица 1.3 - Данные о направлении ветра

Месяц	Направление	Повторность, %	Скорость, м/с
Январь	С	7	3,6
	СВ	6	3,2
	В	13	4,2
	ЮВ	19	4,9
	Ю	15	5,1
	ЮЗ	20	5,9
	З	12	6,6
	СЗ	8	6,2
Июль	С	19	4,6
	СВ	16	4
	В	15	4
	ЮВ	11	3,8
	Ю	8	3,5
	ЮЗ	9	4,3
	З	7	4,7
	СЗ	15	4,8

Январь: Июль

Рисунок 1.2 - Роза ветров январского и июльского периода

Направление ветра в январе в основном ЮЗ, а в июле С

Глубина промерзания грунта в районе проектирования достигает 1,2 метра

Продолжительность периода с температурой более 0^оС - 7 месяцев

1.3 Рельеф

Территория области представляет собой обширную равнину со слабо выраженным уклоном к Белому и Баренцеву морям, где равнинность местами нарушается конечно-моренными всхолмлениями, образовавшиеся в результате деятельности древнего ледника.

На северо-западе области сохранились моренные нагромождения с множеством замкнутых впадин, занятых озёрами, с холмами, сливающимися в целые цепи (Летние горы Онежского полуострова и другие). На юге выделяется Коношско-Няндомская возвышенность высотой до 250 м. На востоке в пределы области входят Северный и Средний Тиман -- низкогорье из ряда параллельных гряд с платообразными вершинами высотой до 400--450 м. На западе вдоль Онежского залива протягивается кряж Ветреный Пояс с высотами в 200--350 метров.

На плоских водораздельных плато на западе области, где ближе всего к поверхности подходят палеозойские известняки и мергеля, широко распространены карстовые явления. Низины обычно выполнены толщами морских, озёрно-ледниковых и аллювиальных наносов.

Весьма сильна эрозия (ежегодно в бассейне Северной Двины смывается до 660 кг почвы с 1 га), морской или озёрный прибой, карстовые процессы, превращающие целые участки близ Кулоя и Пинеги в дурные земли, образование болот, аккумулирующая деятельность льдов на озёрах и реках.

1.4 Гидрология и гидрогеология

По территории области протекает 2632 реки протяжённостью до 10 км, 535 рек протяжённостью более 10 км, 22 реки протяжённостью более 100 км.

1.5 Геология

По данным гидрогеологических испытании мощность слоя по пикетам составила: растительный слой - 0,2 м, супесь легкая - 1,2 м, суглинок тяжелый- 0,9 м. Содержание пылевидных частиц,% по массе.

1.6 Растительность

Данный район проектирования представлен равнинной местностью. Толщина почвенно-растительного слоя составляет 0,2 м. На территории строительства автомобильной дороги растет лиственный лес, так же дорога проходит по лугу.



2. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ДОРОГИ

2.1 Определение перспективной интенсивности движения

Интенсивность движения определяем по формуле

N = K_л *N_л + K_з *N_з + K_гр *N_гр + K_лаз *N_лаз (2.1)

где, N_л - интенсивность легковых автомобилей

N_з - интенсивность автомобилей Зил

N_гр - интенсивность грузовых автомобилей (Маз , Камаз,Лаз )

K_л - коэффициент приведения легковых автомобилей

K_a - коэффициент приведения автобусов

K_гр - коэффициент приведения грузовых автомобилей

N = 1*110+130*2,5+80*2,5=635

N = N_прив * К²⁰_прир. (2.2)

N = =635*1,05²⁰ =1651

где, Т = 20 лет

Проектируемая автодорога имеет IV техническую категорию.

Расчетная скорость - 80

Тип дорожной одежды - капитальный.

Для категории IV в соответствии со СниП 2.05.02-85 назначаются следующие значения технических параметров.



2.2 Определение основных технических параметров

Расчётная скорость:

-основная-80^км/_ч

-на пересечённой местности-60^км/_ч

-на горной местности-40 ^км/_ч

Основные технические параметры представлены в таблице2.1.

Таблица 2.1-Технические параметры дороги

Наименование технических параметров	Ед. изм.	Значение
Число полос движения	шт	2
Ширина полос движения	М	3
Ширина проезжей части	М	6
Ширина обочины	М	2
Ширина укрепленной обочины	М	0,5
Ширина земляного полотна	М	10
Наибольший продольный уклон	‰	60
Наименьшие расстояние видимости
-для остановки	М	150
-встречного автомобиля	М	250
Наименьший радиус кривых
а) в плане	М	300
б) в продольном профиле
-выпуклые	М	5000
-вогнутые	М	2000



3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ

3.1 Описание и обоснование элементов трассы

Начальный пункт А имеет отметку 151,50 м. С пикета 3 по пикет 5 дорога проходит по горной местности. На пикете 5+23 дорога меняет своё направление вправо на б = 67⁰, с целью пересечения существующей автомобильной дороги на пикете 10+50 под углом близким к 90?Далее дорога проходит через смешанный лес(Коршуки). На пикете 15+85 дорога пересекается с просекой. На пикете 16+50 по пикет 19 дорога также проходит по горной местности Конечный пункт В имеет отметку 157,50 и находиться на пикете 19 + 00.

3.2 Расчет элементов плана трассы

Угол поворота равен 67⁰, радиус равен 350 м.

Т_ср = (Т₁ + Т₂) : 2 = (250 + 300) : 2 = 225м (3.1)

R = Т_ср : Т_{r = 1} = 225:0.72654=350м (3.2)

tg 67⁰ = 0,66189

К = 1,16937*350=409,28м

Д = 0,15441*350=54,04м

Б = 0,19920*350=69,72м

Т =0,66189*350=231м

Рассчитываем начало и конец кривой

НК = ПК 10+200-Т = 1020 -231= ПК 7 +89 (3.4)

КК = ПК 10+200+Т = 1020+231 = ПК 12+51 3.5)



4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

4.1 Установление руководящей рабочей отметки

Руководящая рабочая отметка - это минимальная величина насыпи, при которой обеспечивается требуемая работоспособность земляного полотна и рабочей одежды, и нормируемая природно-климатическими и геофизическими факторами (снегозаносимость, по уровню грунтовых и поверхностных вод).

Она назначается из следующих условий:

снегозаносимости дороги на открытых участках местности;

необходимого возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод.

По условию снегонезаносимости:

Высота насыпи на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условию снегонезаносимости в зимнее время определяется по формуле:

Н_рук=h_s + h + a (4.1)

где h_s - расчетная высота снежного покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5%. h_s= 1 м.

h - возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снежного покрова, необходимое для выполнения условий по ее снегонезаносимости, м, h=0,5 м.

i о - поперечный уклон обочины,

i о = 40

i - поперечный уклон проезжей части,.

i = 20

В - ширина проезжей части, м. B = 6 м.

А - ширина обочин, м. а = 2м.

При наличии УГВ назначается руководящая отметка по формуле:

м (4.2)

где = 0,9 м - требуемое возвышение поверхности покрытия над УГВ, м,

H_угв - глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли, м.1,1

Данные по руководящим отметкам сведены в таблицу 4.1

Таблица 4.1-Данные по руководящим отметкам

Участок ПК+	Руководящая отметка,м	Примечание
	hрук	hрук	hрук	hд.о.	hmin	hрук
0+00- 22+00	1,67	0,07	-	0,6	1,00	1,70	ДКЗ II УГВ 0,6

4.2 Назначение контрольных отметок

Контрольной называется точка с заданной отметкой или уклоном на продольном профиле трассы, через которую должна пройти проектная линия. Контрольные точки бывают жёсткими и гибкими. К контрольным точкам относятся: начало и конец трассы, точки пересечения с существующими автомобильными или железными дорогами в одном или двух уровнях, места пересечения крупных водотоков, места укладки водопропускных труб, пересечения с ЛЭП, отметка проезжей части моста.



Таблица 4.2 - Контрольные точки

№ п/п	Пикетное положение	Проектная отметка, м	Примечание
1	ПК0+00	=151,80	Начало трассы
2	ПК7+00	148,06	Водопропускная труба №1
3	ПК15+00	147,50	Водопропускная труба №2
4	ПК20+00	?152,50	Водопропускная труба №3
5	ПК22+00	=155,90	Конец трассы

4.3 Расчет проектной линии

Для графического исполнения продольного профиля определяем высотное положение точек поверхности трассы на пикетах, линии наносятся контрольные фиксированные точки. При проектировании «красной линии» с помощью шаблонов необходимо чтобы соблюдались следующие условия:

- радиусы выпуклых кривых должны быть больше 10000 метров, вогнутых- 3000 метров, - продольный уклон должен быть меньше 50‰.

Пример расчета:

h= i²R/2, (4.3)

где h-превышение вершины кривой над началом кривой и расстоянием;

R-радиус кривых;

i-уклон, 10

h₁=0,01²*40000/2=2 м;

Находим длину вертикальной кривой:

L=i*R (4.4)

L₁=0,01*40000=400 м;

Зная отметку начала кривой и превышение вершины определяют отметку вершины кривой:

H_в =H_нк+ h, (4.5)

где H_нк- отметка начала кривой;

h-превышение;

H_в1=151,80+ 2= 153,8 м;

Зная отметку вершины кривой определяют отметку любой точки в пределах кривой:

Н_i= H_в±L²/2R, (4.6)

где L- расстояние от вершины кривой до точки;

H_в- отметка вершины кривой;

±l²/2R- превышение вершины кривой;

знак + принимают для вогнутых кривых,- для выпуклых.

Н_i0=151,80- (100² : 2 * 40000) = 151,65 м;

Нi₁= 153,80- ( 200² : 2 * 20000) =152,80 м;

Нi₂= 153,80 - ( 200² : 2 * 20000) =152,80 м;

Нi₃= 153,30 - ( 100² : 2 * 10000) = 152,80 м;

4.5 Проектирование системы водоотвода на продольном профиле

При проектировании придерживаются следующих требований:

канавы предусматривают при высоте насыпи до 2 метров, в исключительных случаях - больше; в выемке канавы устраивают всегда;

продольный уклон канавы - не менее 5‰, ,поперечное сечение канавы принимают для песчаных грунтов - треугольное;

для отвода воды из канав через каждые 300-400 метров устраивают поперечные водосбросы;

на косогорных участках допускается устройство только нагорных канав.

Таблица 4.3 - Таблица привязки водоотводных канав

Пикетажное положение	Отметка начала канавы, м	Отметка конца канавы, м	Уклон, ‰	Тип укрепления
0+00 - 3+00 (с обеих сторон)	151,20	154,90	12,33	Одерновка
3+00 - 7+00 (с обеих сторон)	154,90	148	17,25	Одерновка
7+00 - 11+00 (с обеих сторон)	148	153,3	13,25	Одерновка
11+00-15+00 (с обеих сторон)	153,3	147,5	14,5	Одерновка
15+00-19+00 (с обеих сторон)	147,5	153	13,75	Одерновка
19+00-20+00 (с обеих сторон)	153	152,5	5	Одерновка
20+00-22+00 (с обеих сторон)	152,5	155,9	17	Одерновка

4.5 Выбор типов поперечных профилей земляного полотна

Поперечным профилем называют изображение дороги, рассеченное вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги. Выбор типа поперечного профиля земляного полотна обуславливается: категорией дороги и высотой насыпи или глубиной выемки, наличием боковых резервов и канав, типом применяемых грунтов для устройства земляного полотна, поперечным уклоном поверхности земли, типом грунтов основания земляного полотна, а также другими специальными условиями.

Для IV категории принимаем основные характеристики:

поперечный уклон проезжей части 20‰ , обочины - 40‰;

основные элементы дороги: ширина земляного полотна-10м, проезжей части - 6м, обочины -2,0 м;

1) тип 1 - насыпь до 2-х метров; заложение откосов 1:3, откосов канав 1:1,75. Этот тип применяется в нестесненных условиях, на неплодородных землях.

2) тип 3 - насыпь до 6-ти м; заложение откосов 1:1,75.

3) тип 4 - насыпь до 12 м; заложение откосов 1:1,75.

4) Тип 7а - выемка глубиной до 1м;

5) Тип 9 - выемка глубиной от 1 до 5 метров

Таблица 4.4 - Привязка типовых поперечных профилей:

Типовой поперечный профиль	с ПК+	по ПК+	Примечание
1	2	3	4
Тип 1	0+00	5+50	насыпь до 2-х м
Тип 3	5+50	9+50	насыпь до 6-ти м
Тип 1	9+50	11+50	насыпь до 2-х м
Тип 3	11+50	12+75	Насыпь до 6-ти м
Тип 1	12+75	16+50	Насыпь до 2-х м
Тип 3	16+50	18+25	Насыпь до 12-ти м
Тип 1	18+25	19+50	Насыпь до 2-х м
Тип 3	19+50	22+00	Выемка до 1 м



5. РАСЧЕТ ОБЪЕМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Перед расчётом объёмов земляных работ трасса разбивается на интервалы насыпей и выемок; выделенные интервалы, в зависимости от рабочей отметки, необходимо разбить на участки с постоянным типом поперечного профиля; в завершение, полученные участки разбиваются на подучастки по пикетным и плюсовым отметкам. Объём земляных работ в насыпи и выемке по всей трассе равен сумме элементарных объёмов земляных работ, посчитанных для каждого такого подучастка.

Объемы на насыпях с заложением откосов 1:m определяются по формуле:

V_н = (В + m*H_ср) H_срL , (5.1)

где V_н - объем насыпи, м³ ;

B - ширина проезжей части, м;

m- заложение откоса;

H_ср - средняя высота насыпи, м;

L - длина участка, м.

Объемы на выемках без полок:

Vв = [(B' + mH) H+2] L, (5.2)

где B'=B+2c+2n+2m;

=, (5.3)

где n - заложение откоса.

Объемы на снятие почвенно-растительного грунта:

, (5.4)

где , (5.5)

где - глубина канавы;

с - ширина канавы по дну.

Объемы на устройство дорожной одежды:

, (5.6)

где - толщина дорожной одежды.

Поправка на разность рабочих отметок:

(5.7)

Пример расчёта:

насыпь с ПК 0+00 по ПК 1+00

Рабочая отметка H₁ на ПК 0+00 равна 0,00 , на ПК 1+00 0,60

Средняя рабочая отметка: Н= (H₁ + Н2)/2=(0,00+0,60)/2= 0,30 .

Абсолютная разность рабочих отметок: H₁ - Н2 = 0,60 .

Длина участка: L=100 м.

Профильный объем:

V_H=(B+m*H)*Н*L=(6+3*0,30)*0,30*100=207мі.

Объем снятого растительного слоя:



=6+2*0,30*3=31,8 м

=0,2*31,8*100=636 м.і

Поправка на устройство дорожной одежды

=200*(6+0,6)*0,6=396 мі

Полученные данные заносим в таблицу 5.1

Размещено на Allbest.ru

...