Проектування автомобільної дороги IV- ї технічної категорії

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектування автомобільної дороги IV- ї технічної категорії

1. Варіантне проектування траси автомобільної дороги

автомобільний дорога асфальтобетонний

При проектуванні доріг IV категорії сільськогосподарського призначення, їх положення в плані може задаватися тільки початковими та кінцевими пунктами.

Задача полягає у тому, щоб запроектувати трасу автодороги, що відповідає таким вимогам:

- довжина дороги має бути мінімальною;

- перехід через водостоки повинен проводитись у найвужчих місцях;

- траса проектованої автодороги має ретельно вписуватись у рельеф місцевості;

- траса дороги повинна складатись з прямих відрізків та закруглень;

- обрана траса повинна відповідати вимогам діючих нормативних документів;

- траса має мати мінімальну кількість кутів повороту;

- траса повинна бути найекономічнішою у порівнянні з іншими варіантами.

Проектування траси починаємо з нанесення повітряної лінії - найкоротшої відстані між заданими точками. Потім визначаємо кілька місць можливого переходу через водостоки та позначаємо кілька варіантів траси дороги. При цьому, намагаємось виконати вищевикладені вимоги.

Після нанесення варіантів траси автодороги, виконуємо їх розбиття на пікети з відстанню 100 м один від одного, визначаємо вершини кутів повороту, початок та кінець горизонтальних кругових кривих.

Параметри кругових кривих на плані траси визначаємо за спеціальними таблицями або за допомогою формул. Для цього транспортиром вимірюємо кут зміни напрямку руху та задаємось радіусом кривої (приймаємо R = 150 м). Визначаємо основні елементи кругової кривої за формулами:

 (1.1)

(1.2)

(1.3)

(1.4)

Після визначення параметрів кривих, позначаємо їх на плані траси. Для кожного варіанта траси складаємо таблицю, в якій записуємо визначені параметри - табл. 1.1, табл. 1.2.

Таблиця 1.1 - Основні розрахункові параметри траси автомобільної дороги. Варіант 1

№ п/п	Найменування показника	Позначення	Поворот 1	Поворот 2
1	Вершина кута повороту	ВУ	ПК6+24	ПК10+26
2	Початок кривої	НК	ПК5+54	ПК10+13
3	Кінець кривої	КК	ПК6+94	ПК10+39
4	Величина кута повороту	б	50	10
5	Прийнятий радіус кривої	R	150	150
6	Тангенс	Т	70	13
7	Бісектриса	Б	15,5	0,33
8	Домір	Д	10	0
9	Довжина кривої	К	130	26
10	Довжина суміжних з кривою прямих вставок

Таблиця 1.2 - Основні розрахункові параметри траси автомобільної дороги. Варіант 2

№ п/п	Найменування показника	Позначення	Поворот 1	Поворот 2	Поворот 3
1	Вершина кута повороту	ВУ	ПК5+87	ПК10	ПК12+52
2	Початок кривої	НК	ПК5+57	ПК9	ПК12+35
3	Кінець кривої	КК	ПК6+17	ПК11	ПК12+69
4	Величина кута повороту	б	22	67	17
5	Прийнятий радіус кривої	R	150	150	150
6	Тангенс	Т	30	100	22,5
7	Бісектриса	Б	3	30	1,7
8	Домір	Д	2,4	24,7	0,5
9	Довжина кривої	К	57,6	175,3	44,5
10	Довжина суміжних з кривою прямих вставок

Фактична довжина траси визначається як сумарна вличина кривих та прямих вставок:

(1.5)

м

м

На основі отриманих параметрів проектних рішень проводимо техніко-економічне порівняння варіантів згідно табл. 1.3 та обираємо найефективніший варіант.

Таблиця 1.3 - Порівняння варіантів траси автомобільної дороги

№ п/п	Найменування показника	Позначення	Од. виміру	Варіант 1	Варіант 2
1	Довжина повітряної лінії	L	м	1515	1515
2	Фактична довжина траси	Lф	м	1621,85	1652,4
3	Коефіцієнт непрямолінійності	Кн		1,07	1,09
4	Кількість кутів повороту/ їх сумарна величина		шт./град	2/60	3/106
5	Середня величина кутів повороту	цср	град	30	35,33
6	Кількість водостоків, суходолів, ярів та балок, що перетинаються	Nic	шт.	-	-
7	Загальна довжина інженерних споруд на трасі	Lic	м	-	-
8	Мінімальні радіуси кривих	Rmin	м	125	125

Для подальших розрахунків приймаємо перший варіант автомобільної дороги, оскільки його фактична довжина менше.

2. Проектування поздовжнього профілю

Поздовжнім профілем траси автодороги називається вертикальна проекція бровки земляного полотна, розвернена в площині креслення. Проектування поздовжнього профілю заклечається у встановленні висотного положення бровки земляного полотна, осі дороги та дна верхового кювету з урахуванням дотримання вимог, що забезпечують рух з розрахунковими швидкостями, безпечність та зручність руху, відведення поверхневих вод тощо.

Для наглядності поздовжній профіль будуємо в різних масштабах для горизонтальних та вертикальних відстаней. Приймаємо горизонтальний М1:5000, а вертикальний - М1:500. Відстань між пікетами приймаємо рівною 100 м. Ухили вимірюємо у проміле (‰).

Поздовжній профіль викреслюємо згідно [2] та [4].

Спочатку записуємо до потрібної графи позначки поверхні землі, за якими викреслюємо лінію поверхні землі відклавши їх у вертикальному напрямку.

Далі наносимо проектну (червону) лінію для забезпечення міцності та стійкості земляного полотна та плавний рух автомобілів. Робочі позначки насипу наносимо над червоною лінією, позначки виїмки - під нею.

Проводимо проектування вертикальних кривих для забезпечення безпечного руху по дорозі у місцях переломів проектної лінії. Для цього визначаємо алгебраїчну різницю уклонів. Якщо різниця більше 20 ‰ для даної категорії дороги, то криву вписують у місце перелому, якщо ні, то криві не потрібно викреслювати.

Оскільки в даному випадку жодна з алгебраїчних різниць уклонів не перевищує 20 ‰, то проектування вертикальних кривих не потрібно (див. рис 2.1).

Приймаємо позначку дна кювета h_K = 0,6 м та наносимо її на план.

Розраховуємо позначки дна лівого та правого кювета, довжини та ухили. Приймаємо вид укріплення та позначаємо його на плані.

Виписуємо склад дорожньої одежі та складаємо розгорнутий план дороги.

3. Проектування поперечного профілю

Тип поперечного профілю дороги визначається наступними основними факторами: рельєфом місцевості, природними умовами, інтенсивністю руху, рівнем ґрунтових вод, вимогами безпеки руху, занесення снігом, економією земельного фонду, економічною ефективністю.

У залежності від проектування червоної лінії на поздовжньому профілі, а також рельєфу місцевості, виникає необхідність проектування поперечного профілю дороги в насипу, у виїмці або на косогорі.

Поперечний профіль дороги в насипу висотою до 0,6 м включає наступні елементи: межа смуги відведення, обріз, кювет, земляне полотно з проїжджою частиною.

Відкоси земляного полотна в насипу приймаємо 1:1,5.

Основними елементами поперечного профілю дороги у виїмці є: проїжджа частина, узбіччя та кювети. З поверхнею землі дорога може сполучатися відкосами з закладанням 1:1,5 - 1:1 при глибині виїмки понад 2,0 м, та відкосами з закладанням 1:1 при глибині до 2,0 м.

При розміщенні дороги на косогорі водовідвідний кювет облаштовується тільки з нагірної сторони, окрім того для перехоплення поверхневого стоку облаштовується нагірна канава. Найдоцільнішим поперечним профілем на косогорі є профіль «в напівнасипу - напіввиїмці». В цьому випадку необхідно забезпечити стійкість насипної частини земляного полотна, шляхом облаштування горизонтальних уступів.

Ширина проїзної частини для зовнішньогосподарських доріг IV-ї категорії - двохсмугової проїжджої частини, не менше 6,0 м.

Ширину узбіччя приймаємо 2,5 м.

Розмір кюветів приймаємо з конструктивних міркувань шириною по дну 0,6 м та глибиною 0,5 м.

Поперечний профіль проїжджої частини - двосхилий, на віражах - односхилий.

Поперечний ухил залежить від типу покриття та рівності проїжджої частини і приймаються:

- цементно-бетоні та асфальтобетоні 15-20 ‰

- чорні щебеневі та гравійні 20-25 ‰

- щебеневі та гравійні прокриття 25-30 ‰

- бруківка, грунтові укріплені покриття 30-40 ‰

- грунтові узбіччя мають ухил на 20 ‰ більше ніж проїжджа частина.

4. Розрахунок нежорсткого дорожнього покриття

Потрібний модуль пружності дорожнього одягу визначаємо за формулою:

де А та В - коефіцієнти, що залежать від типу покриття та розрахункового навантаження;

N_p - за завданням 650 авт/добу.

За табл. 4.1 [3] приймаємо А = 120, В = 520.

МПа

Отриману величину порівнюємо з мінімально допустимим значенням з табл. 4.2 [3].

Е_min = 115 МПа

Е_min < Е_тр

Розрахунок ведемо за Е_тр

Рисунок 4.1 - Розрахункова схема

Розрахунок дорожнього одягу по пружному прогину

Розрахунок дорожнього одягу за першим граничним станом передбачає оцінку величини пружного прогину кожного прошарку дорожнього одягу.

Знайдемо еквівалентний модуль деформації в основі першого шару.

Рисунок 4.2 - Розрахункова схема для еквівалентного модуля деформації

Щоб скористуватися номограмою [рис. 13 АНТИ, 4] визначимо такі співвідношення:

За номограмою:

МПа

Визначимо загальний модуль деформації системи пісок-глина

Рисунок 4.3 - Розрахункова схема для системи пісок-глина

За номограмою:

МПа

Визначаємо невідому товщину шару.

Рисунок 4.4 - Розрахункова схема для визначення невідомої товщини шару



За номограмою

, звідки мм

Результати розрахунків зведемо до табл. 4.1.

Таблиця 4.1 - Розрахункова товщина дорожнього покриття

№ п/п	Тип покриття	Товщина, см	Модуль пружності, МПа
1	Асфальтобетон	5	800
2	Шлак	29	350
3	Пісок	10	120
4	Глина	100	42

Розрахунок дорожнього одягу на зсув біля підстилаючого шару

Залишкові деформації в ґрунтовій основі можуть виникнути в результаті пластичних зміщень ґрунту при недостатній товщині дорожнього одягу.

Виникнення пластичних деформацій в ґрунтовій основі не відбувається, якщо

де ф_ам - максимальне активне напруження зсуву, яке виникає в нижньому шарі двохшарового дорожнього одягу від розрахункового навантаження, МПа;

ф_ав - активне напруження зсуву від власної ваги шарів, що розміщені вище, МПа;

С - нормативне зчеплення грунту, яке залежить від вологості грунту та кута природного укосу, визначається за табл. 4.4 [3];

К - комплексний коефіцієнт, що враховує особливості конструкції та умови роботи дорожнього одягу.

Для визначення ф_ам та ф_ав приводимо чотиришаровий дорожній одяг (асфальтобетон+ шлак+пісок+глина) до двохшарового (покриття+глина) та визначаємо середній модуль пружності сумарного шару:

МПа

Знаходимо відношення:

За номограмою [рис. 14 АНТИ, 4] знаходимо для ц = 21є

р - величина тиску на грунт від розрахункового автомобіля для руху за групою Б складає 5 кгс.

0,016 ·р = 0,08 кгс/см²

За номограмою [рис. 18 АНТИ, 4] ф_ав = -0,007 кгс/см²

ф_ав + ф_ам = (-0,007) + 0,08 = 0,073 кгс/см²

Визначаємо комплексний коефіцієнт:

При величині С = 0,26 кгс/см² = 0,026 МПа перевіряємо нерівність.

К·С = 0,71 · 0,26 = 0,185 кгс/см²

Тоді 0,073 кгс/см² < 0,185 кгс/см²

Умова виконується.

Розрахунок асфальтобетонного покриття на розтяг при згині

Напруження при згині під дією тимчасових навантажень виникають в монолітних прошарках дорожнього одягу, до яких відносять асфальтобетон. За умови міцності ці матеріали не повинні викликати порушення структури, наслідком чого є утворення тріщин.

Умова міцності в цьому випадку виражається наступною нерівністю:

у_р ? R_n

де у_р - найбыльше напруження розтягу в прошарку, що розглядається, МПа

R_n - гранично допустиме напруження розтягу матеріалу прошарку, МПа, визначається за табл. 53 - 54 [4].

Визначаємо відношення:

Е_осн = Е_екв з п. 4.1

За номограмою [рис. 19 АНТИ, 4] знаходимо величину питомого напруження розтягу від одиничного навантаження:

у = 1,7

Знаходимо величину повного напруження:

у_р = у·р·1,15

у_р = 1,7·5,0·1,15 = 9,78 кгс/см² = 0,978 МПа

За табл. 53 [4] знаходимо напруження розтягу для асфальтобетону при температурі 30єС, що дорівнює 12 кгс/см² = 1,2 МПа.

Виконуємо перевірку умови:

у_р = 0,978 МПа < R_n = 1,2 МПа

Умова виконується.

Таким чином, дорожній одяг буде працювати в нормальному режимі.

Список використаної літератури

1. ДБН В.2.3-4-2007 Споруди транспорту. Автомобільні дороги

2. ГОСТ 21.511-83 Автомобильные дороги, земляное полотно и дорожная одежда

3. Волох М.В., Платонов Е.Ф. Проектування автомобільної дороги IV-ї технічної категорії. Методичні вказівки до виконання курсового проекту з дисципліни «Транспорт та шляхи сполучення». - Херсон: РВВ «Колос» ХДАУ, 2005

4. Бондаренко А.І., Бойчук В.С., Черненко В.К. Сельские транспортные коммуникации. Проектирование. - К.: Вища школа, 1979.

5. ВБН В.2.3-218-186-2004. Споруди транспорту. Дорожній одяг нежорсткого типу

Размещено на Allbest.ru

...