Проект автомобильной дороги в сложных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Автомобильные дороги»

Курсовой проект

Тема: « Проект автомобильной дороги в сложных условиях »

Выполнил: студент гр. 214/4

Синичкин А.Ю.

Проверил: Скубиёва О.М.

Томск- 2008

Реферат

Пояснительная записка содержит 26 листов, 8 таблиц, 3 рисунка и 9 приложений 11 библ. .

Технические характеристики автомобильной дороги, перспективная интенсивность, расчётная скорость, проектная линия, переходная длина, полная длина серпантины, средняя скорость, коэффициент аварийности, объём земляных работ, общая стоимость строительства варианта.

В курсовой работе выполняется обоснование эффективности инвестиций при вариантном проектировании автомобильной дороги IV категории в сложных условиях (горная местность) на территории Кемеровской области. Рассчитываем два варианта серпантины. Определяем среднею скорость потока автомобилей в прямом и обратном направлен, среднее время пробега одного автомобиля в потоке по варианту. Рассчитываем стоимость основных конструктивных элементов дороги -земляного полотна, дорожной одежды, искусственных сооружений. Производим экономическое сравнение вариантов трассы. Выбираем наиболее оптимального варианта автомобильной дороги на основе комплексного анализа всех показателей.

Введение

При проектировании автомобильной дороги в сложных условиях в процессе проложения ее на карте, топографическом плане или на местности для получения правильного решения прибегают к вариантному грассированию. Серпантины проектируют и строят на автомобильных дорогах в горных районах.

Изыскание, проектирование и строительство горных автомобильных дорог- чрезвычайно трудный процесс. Пересечённый горный рельеф (крутые скаты, обрывы, перевалы), сложные климатические, геологические и гидрогеологические условия (оползни, осыпи, сели, снежные и каменные лавины) усложняют труд изыскателей, проектировщиков и строителей. Приходится проектировать и строить земляное полотно и покрытие дорог особой прочности, сложные исскуственные сооружения: серпантины, подпорные и одевающие стенки, балконы, снегозащитные галереи, тоннели.

Рациональный вариант трассы дороги выбирают на основе сравнения по следующим показателям: общестроительным, технико-эксплуатационным, эксплуатационно-транспортным, экономическим. Принятые при проектировании вариантов трассы элементы плана и продольною профиля, конструкции дорожных одежд, искусственных сооружений и другие инженерные решения должны быть целесообразными и обоснованными.

1.Природно-климатические условия

1.1 Климат

Располагаясь в умеренном поясе северного полушария, территория Кемеровской области получает за год сравнительно большое количество солнечного тепла -- примерно до 100 килокалорий на один квадратный сантиметр поверхности, перпендикулярной тепловым лучам. Суммарный приток солнечного тепла, поступающего в течение наиболее важных для жизни растений периодов (весеннего и летнего), составляет около 70 процентов годовой лучистой радиации. Продолжительность периода с температурами воздуха выше +10 С когда у большинства растений начинается вегетационный период, в Кемеровской области значительная -- сумма температур за это время достигает 1600--1800°.

Высота солнца над горизонтом изменяется от 12°50' в середине декабря до 59°42' в двадцатых числах июня. От этого зависят степень нагревания земной поверхности, продолжительность дня и ночи и величина испарения.

Продолжительность светового дня в Кемеровской области возрастает от 6 часов 57 минут в середине декабря до 17 часов 37 минут в середине июня. Важным климатообразующим фактором является атмосферная циркуляция, которая зависит от рельефа местности, удаленности ее от морей и океанов. Движение воздушных масс сопровождается изменением погоды в этом районе: давления атмосферы, температуры, влажности воздуха и характера облачности. Воздушные массы постоянно предопределяют тип климата. Кемеровская область располагается на стыке крупных климатических областей (Западносибирской, Восточносибирской, Среднеазиатской и Центральноазиатской), обусловливающих циркуляцию этих воздушных масс. Перемещение воздуха с запада на восток определяет циклоническую погоду -- влажную и прохладную летом и влажную слабоморозную зимой. Движение арктических и континентальных воздушных масс со свойственной им сухостью в меридиональном направлении (с севера на юг) формируют ясную антициклональную погоду с сухим жарким летом и суровой малоснежной зимой.

Большое влияние на климат Кемеровской области оказывает контрастность строения рельефа. Это не только явления высотной климатической зональности горных областей, но и образование микроклиматических зон на территории нашей области. Благодаря инверсионным процессам в пределах горных систем повышаются температуры воздуха зимой и удлиняется безморозный период в предгорьях, а лето прохладнее, чем в прилегающих равнинах. Это подтверждается наличием многолетних снежников, более ранним установлением снежного покрова и более поздним его таянием в Кузнецком Алатау. [1]

Существенную роль в формировании климата играет неоднородность подстилающей поверхности и растительного покрова. Степень расчлененности рельефа оказывает влияние на распределение осадков, ветровой режим. Лесная растительность способствует повышению количества осадков, смягчает температурный режим, ослабляет силу ветра и т. д.

Общей характерной чертой климата Кемеровской области является его континентальность, то есть резкие колебания температуры воздуха по временам года, в течение месяца и даже суток. Наиболее характерны такие колебания для лесостепи и тайги, несколько меньше они в горах. Так, среднегодовая температура воздуха в целом по нашей области колеблется от --1,4° до +1,0°. По отдельным населенным пунктам среднегодовая температура воздуха равна: Гурьевск +0,4°, Новокузнецк +0,8, Ленинск-Кузнецкий +0,2°, Мариинск - 0°. В Горной Шории, занимающей южное положение в Кемеровской области, среднегодовая температура воздуха ниже, чем в северной лесостепной зоне. Так, в селе Кондома она составляет --0,5°, в селе Усть-Кабырза --1,4°, тогда как на севере области в Мариинске --0,1°.

Наиболее высокие температуры воздуха в области достигают летом -+35-38°, а самые низкие зимой доходят на юге до --54°, на севере до --57°. Годовая амплитуда колебаний температур превышает 90°. Показательна разница в средних месячных температурах января и июля: г. Мариинск -18,1° и +18,4°, г. Тайга -19,1° и +17,8°, г. Гурьевск -17,8° и +18,7°, г. Кемерово -19,2° и +18,6° и с. Усть-Кабырза -21,6° и +17,1°. [4], [6]

Таблица 1.1

Средне месячная и годовая температура, С0

Месяци	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Температура	-18,8	-16,9	-9,8	1	9,7	16,3	18,8	15,4	9,5	1,3	-9,6	-16,9	-0,4

В Кемеровской области наблюдается неравномерность в количестве выпадения осадков. По главному хребту и западным склонам Кузнецкого Алатау атмосферных осадков выпадает за год больше 1000 мм, а на высоких участках гор -- даже до 1800 мм. Это один из самых увлажненных районов Сибири. В южной лесостепи осадков выпадает около 350 мм, а на восточных склонах Кузнецкого Алатау и того меньше. Среднегодовое количество осадков на Кузнецкой котловине составляет 400--500 мм. Общее количество дней с осадками достаточно велико, за последние 50 лет в г. Тайге в среднем за один год их было 185, в г. Мариинске -171 и в г. Новокузнецке - 162 дня.

В лесостепной зоне почти ежегодно держатся длительные периоды без дождей, как правило, в конце мая - июне, но иногда этот период продолжается до середины июля. В отдельные годы дожди не выпадают в течение 20, а порою и 40 дней. Такое длительное отсутствие атмосферных осадков, сопровождаясь высокими температурами воздуха, сильными сухими ветрами, отсутствием рос, приобретает характер засухи.

Первый снег выпадает во второй половине сентября, но он сохраняется недолго. Величина снежного покрова на территории области весьма неодинакова, как по высоте и структуре, так и по времени его образования. Устойчивей снежный покров в Кузнецком Алатау и Горной Шории ложится в двадцатых числах октября, а в наиболее высоких их местах несколько раньше -- в середине октября. В Кузнецкой котловине постоянный снежный покров образуется в начале ноября.

Высота снежного покрова зависит от количества осадков, рельефа и растительности. Так, в защищенных местах северной лесостепи мощность снежного покрова в середине марта (перед началом таяния) достигает 50 сантиметров, в южной лесостепи -- около 40 см, в равнинной тайге--80--120 см, а в горной тайге - 200 - 250 см. В горных и речных долинах, в оврагах и балках высота снежного покрова достигает 300 см. [5]

В лесостепи на открытых местах толщина снега устанавливается на высоте травянистого покрова. На открытых местах, без растительности, снежный покров неустойчив: в течение зимы он неоднократно выдувается сильными ветрами. На таких участках образуются плотные дюны из снежно-земляной пыли. Высота снежного покрова здесь не превышает 10--15 см, он растаивает с наступлением первых мартовских оттепелей. Относительно ровный и устойчивый снежный покров в открытой лесостепи образуется в зоне полезащитных лесных полос.

Многообразие типов снежного покрова определяет различные сроки его таяния. В бассейне реки Ини он растаивает в конце марта -- самом начале апреля. На остальной территории Кузнецкой котловины, за исключением лесной зоны и колков, и в северной лесостепи на открытых местах -- до 10 апреля. В Горной Шории и в равнинной тайге таяние устойчивого снежного покрова заканчивается в конце апреля. В горах Кузнецкого Алатау быстрое таяние снегов происходит большей частью в середине мая и связано с дождями. На северных склонах гор значительное количество снега сохраняется до июня. Здесь встречаются и “летники” -- снега, тающие летом. А выше, за границей горной тайги, лежат слегка подтаивающие, многолетние, или вечные, снежники. Длительность таяния снега в нашей области обычно составляет один месяц.

Таблица 1.2

Среднее количество осадков, мм

янв.	февр.	март	апр.	май	июнь	июль	авг.	сент.	окт.	нояб.	дек.	год
14	10	10	18	41	49	77	57	48	31	21	17	393

В Кемеровской области преобладают ветры юго-западного и западного направлений. В отдельные периоды подолгу держатся северо-восточные ветры, приносящие массы холодного сухого воздуха с Таймыра и Колымы. В это время на территории края наблюдаются самые низкие температуры воздуха, особенно в январе (январский антициклон), и длительная холодная безветренная погода в марте. Эти же ветры приносят похолодания, а в летний период -- в июне и августе -- даже заморозки. Похолодания и снегопады в марте и апреле обычно связаны с вторжением северо-западных ветров, дующих с Карского моря и западных частей Арктики. [2]

Роза ветров

Январь
Направление	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ	ШТИЛЬ
Повторяемость	3	3	8	10	36	24	8	8	19



Июль
Направление	С	СВ	В	ЮВ	Ю	ЮЗ	З	СЗ	ШТИЛЬ
Повторяемость	10	11	9	11	17	16	11	15	18

Рис.1.1

Дорожно-климатический график

Рис.1.2

1.2 Природа Кемеровской области

Кемеровская область расположена на юго-востоке Западно-Сибирского экономического района и занимает северные отроги Алтайской горной системы - Кузнецкий Алатау, Салаирский кряж и Горную Шорию, а также межгорную Кузнецкую котловину и юго-восточную часть Западно-Сибирской равнины между 520 10' и 560 50' северной широты и 840 25' и 890 25' восточной долготы. По очертаниям Кузбасс напоминает треугольник, основание которого расположено на севере, а вершина - на юге, вытянутый с севера на юг более чем на 520 км, наибольшая ширина его с запада на восток - 300 км.[1]

1.3 Рельеф

По рельефу территория области делится на равнинную (северная часть), предгорные и горные районы (Кузнецкий Алатау; Салаирский кряж, Горная Шория), межгорную Кузнецкую котловину.

Кузнецкий Алатау - самая большая горная система Кемеровской области. Он состоит из собственно Кузнецкого Алатау и Абаканского кряжа.

Самая высокая вершина - Амзастаскыл (Верхний Зуб) - имеет 2178 м над уровнем моря. В отдельных местах поднимаются вершины - гольцы, высотой от 2000 до 1500 м.

Севернее Большого Таскыла горы понижаются (1448 м). По главному хребту они имеют высоту уже ниже 1000 м.

Салаирский кряж - древние горы, ограничивающие Кузнецкую котловину с запада. Протяженность с юга на север около 300 км, ширина 15-40 км. Кряж сильно сглажен, средняя высота его несколько меньше 400 м от уровня моря. Наиболее значительные вершины: Кивда (618), Барсук (566), Гусек (589), Тягун (562), Мохнатая (555), Синюха (536), Копна (509) и др.

В рельефе Горной Шории наблюдается сочетание северных отрогов Алтая и юго-западных отрогов Абаканского кряжа. Вершины поднимаются до 1596 м

(Патына), 1554 м (Кубеза). Северная часть Горной Шории представляет собой возвышенное плато, расчлененное глубокими руслами множества рек и речек. В этой части Шории есть также хорошо выраженные вершины.

Рельеф Кузнецкой котловины в основном равнинный, хотя местами сюда простираются западные отроги Кузнецкого Алатау.

Южнее г. Белово рельеф Кузнецкой котловины очень неровный, но резких возвышенностей и значительных вершин здесь нет.

В ряде мест рельеф котловины ровный.

Северной оконечностью котловина как бы вливается в Западно-Сибирскую низменность.[1]

1.4 Почвы

Разнообразие рельефа и климата создает пестроту почвенного состава. На севере преобладает тип серых лесных почв. В Кузнецком Алатау и Горной Шории наиболее распространены глубоко-подзолистые и дерново-подзолистые почвы. На высоких водоразделах, по хребтам, на вершинах гор-гольцов встречаются горно-луговые и горно-тундровые почвы. Основу почвенного покрова Салаирского кряжа составляют серые лесные и дерново-подзолистые почвы. Несмотря на высокое плодородие серых лесных почв, они незначительно используются в земледелии, так как занимают территорию с пересеченным рельефом. Почвы Кузнецкой котловины представлены в основном черноземами, особенно широко распространены выщелоченные и слабо деградированные тучные суглинистые черноземы, и разновидностями серых лесных почв. Они являются высокоплодородными. [1]

Таблица 1.3

Характеристики пучинистости суглинистых грунтов на территории Кемеровской области

Индекс дорожноклиматического района	Показатель В, см2/сут
	степень пучинистости грунта
	черезмерно пучинистый	сильно пучинистый	пучинистый
II, X, 1	6,5	5,2-5,8	3,9-4,5
III, P, 3	6,25	5,0-5,6	3,75-4,4
II, Г, 2	6	4,8-5,4	3,6-4,2
III, Х, 4	5,5	4,4-4,9	3,3-3,8

2. Технические характеристики рассчитываемой автомобильной дороги

К техническим характеристикам автомобильной дороги относятся пропускная способность полосы движения; ширина земляного полотна и проезжей части; минимальные радиусы кривой в плане; расстояния видимости поверхности дороги и встречного автомобиля; радиусы выпуклых и вогнутых кривых.

Технические нормы принимаем на основе исходной (перспективной) интенсивности движения и коэффициента ежегодного прироста транспортного потока, состава движения транспортного потока.

Для принятия технических характеристик автомобильной дороги необходимо определить перспективную интенсивность на 20 лет.

; (2.1)

где Ni -исходная интенсивность состава потока;

k-коэффициент приведения [7];

q-коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения, равный 1,03;

t- расчётный перспективный срок эксплоотации дороги

Согласно табл. (1) [7] расчётная интенсивность соответствует IV категории дороги.

Технические характеристики для IV категории:

-расчётная скорость, Vp=40 км/ч;

-число полос движения = 2;

-ширина полосы движения = 3,0м;

» проезжей части = 6,0м;

» обочины = 2,0м;

» земляного полотна = 10,0м;

-наибольший продольный уклон = 90/30 0/00;

-наименьшее расстояние расчётной видимости поверхности дороги = 50м;

-наименьшее расстояние расчётной видимости встречного автомобиля = 100м;

-наименьшие радиусы кривых в плане =60/20м;

-наименьшие радиусы вертикальных кривых:

-выпуклые = 1000м;

-вогнутые = 1000м;

-тип покрытия- переходное.

3. Проектирование продольного профиля

Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии влияет большое число факторов и условий.

Топографические условия приложения дороги в значительной степени определяют положение проектной линии. На участках с плавными формами рельефа проектную линию проектируют по огибающей, следующей очертанию земли и, наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливают с устройством чередующихся насыпей и выемок. При проектировании по огибающей руководящая отметка назначается из условия незаносимости насыпи снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых или поверхностных вод.

Гидрологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого возвышения поверхности над уровнем грунтовых вод. Игнорирование этого условия оборачивается впоследствии строительством дорогостоящего откосного и подкюветного дренажа.

Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии, но и на конструкцию земляного полотна; ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают, по возможности, уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов, дают возможность проектировать профиль по огибающей с минимальной руководящей отметкой.

Климатические факторы оказывают существенное влияние на положение проектной линии, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге. На снегозаносимых участках всегда стремятся избегать выемок (особенно мелких), а при проектировании по огибающей руководящую отметку назначают из условия снегонезаносимости.

Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами, во многом определяют отметки бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также отметки проезда на самих мостах.

Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечение железных дорог, входы в города, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования проектной являются:

- соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых и т.д.);

- обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;

-прохождение проектной линии через контрольные точки;

-ограничение длин участков с предельными уклонами;

-ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения «неспокойной» проектной линии;

- обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.

К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и со стороны эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля при автоматизированном проектировании и проектное решение при ручной технологии всегда отыскиваются в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, который включает:

- допустимые продольные уклоны. Уклон ни в одной точке продольного профиля не должен превышать значения, нормируемого по СНиП 2.05.02-85 для данной категории дороги;

- руководящую отметку. При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяется из условия незаносимости снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод;

- фиксированные контрольные точки. Прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным условиям, являются обязательными;

- ограничивающие точки и зоны. Прохождение проектной линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек и зон (обычно это минимальные отметки над трубами, на мостах и путепроводах);

- контрольные ограничения. Это ограничение высоты насыпей и глубины выемок при неудовлетворительных геологических гидрогеологических, почвенно-грунтовых условиях и т.д.;

- допустимые наибольшие длины участков с предельными уклонами продольного профиля. Допустимая длина таких участков нормируется по СНиП 2.05.02-85;

- наименьшие длины вертикальных кривых одного знака. Наименьшая длина вертикальной кривой нормируется по СНиП 2.05.02-85.[9]

4. Расчет серпантины

4.1 Расчёт серпантины I рода с переходными кривыми с центром на пересечении ветвей

Расчёт серпантины следует начинать с расчёта переходных кривых у основной и вспомогательных круговых кривых.

Непосредственный расчёт элементов симметричной серпантины производится последовательно по следующим формулам и заданным величинам:

б=37045/; R=30м; r=252м; L=15м; L1=20м; С=450м; i0=200/00 .

Местоположение конечных точек переходных кривых определяется координатами

и ;(4.1)(4.2)

;

.

Центральный угол д определяется по формуле:

;(4.3)

.

Переходная кривая может быть разбита, если угол б?2д, в противном случае её разбить нельзя и следует изменить величину R или L. Сдвижка круговой кривой к центру при вписывании переходной кривой определяется формулой:

и .(4.4)(4.5)(4.6)

;

;

.

Начальная точка переходной кривой находится на расстоянии m начала круговой кривой и

;(4.7)

.

Для нахождения угла необходимо решить квадратное уравнение:

,(4.8)

,

.

Для разбивки переходных кривых у вспомогательных круговых кривых потребуются величины:

тангенса и биссектрисы

,(4.9)(4.10)

,

.

Найдём:

- угол

,(4.11)

;

- расстояние b

,(4.12)

;

- расстояние d

,(4.13)

;

- тангенс серпантины

,(4.14)

;

-угол

,(4.15)

где , а ,(4.16)(4.17)

,

,

.

Длина основной круговой кривой ,(4.18)

,

Центральный угол ,(4.19)

.

Длина оставшейся круговой кривой К у вспомогательных кривых:

;(4.20)

.

Полная длина серпантины

,(4.21)

.

Домер

,(4.22)

.

4.2 Расчёт серпантины I рода с центром на биссектрисе острого

угла (сжатые серпантины) с переходными кривыми

Сжатые серпантины применяются тогда, когда продольные уклоны на них могут быть увеличены и соответственно длина трассы по серпантине сокращена, или когда земляное полотно нельзя разместить в горловине серпантины. Кроме того, местные рельефные, геологические гидрологические условия могут также повлиять на применение сжатой серпантины.

В приложение 3 даётся сжата серпантина (Вар.№2). Задаются следующие исходные данные

б=37045/; R=50м; r=252м; L=25м; Х=30м; в=32012/; С=1250м; i0=200/00 .Точка О1 -новый центр серпантины, подобранный на биссектрисе в расстоянии Х от вершины угла б. Точка О принимается за начало координат, а за ось абсцисс- биссектриса угла б; R - радиус основной кривой, .

Из МОО1 находим

, (4.23)

, (4.24)

,

;

;

, (4.25)

.

По аналогии с расчётом симметричной серпантины с переходными кривыми, можно написать

, (4.26)

;

, (4.27)

.

Определим величину угла , через находим

(4.28)(4.29)(4.30)

Длина основной круговой кривой ,(4.31)

,

Длина вспомогательной кривой

, (4.32)

.

Полная длина сжатой серпантины

,(4.33)

где L - длина переходной кривой у основной круговой кривой.

.

Домер

(4.34)

, (3.35)

[10]

автомобильный дорога профиль эксплуатационный

5. Эксплуатационно-транспортные показатели

При сравнении вариантов участка дороги по эксплуатационно-транспортным показателям определяют:

- среднюю скорость движения по варианту;

- общее среднее время пробега одного автомобиля;

- характеристику коэффициента аварийности;

- относительную длину участков с Кав<15;

То же с Кав = 15-25;

То же с Кав >25.

При сравнении вариантов трассы на каждый вариант составляют сокращенные продольные профили в масштабах:

- горизонтальный - 1:5000,

- вертикальный - 1:1000.

При составлении сокращенного продольного профиля уделяют внимание переломным точкам рельефа на трассе.

Проектную линию на профилях наносят методом тангенсов без вписывания вертикальных кривых. Однако при этом проверяют возможность размещения вертикальных кривых путем вычисления значения тангенсов и биссектрис, а также анализа видимости в продольном профиле по формулам:

, (5.1)

,(5.2)

Для определения средней скорости движения потока автомобилей и построения эпюры скоростей применяют зависимость ([1 осн.,6 доп.] [8]);

, (5.3)

где, - средняя скорость свободного движения легковых автомобилей,

= 40 км/ч;

- поправочный коэффициент, зависящий от дорожных условий и состава потока движения;

, (5.4)

где - коэффициент, учитывающий влияние продольного уклона;

- коэффициент, учитывающий влияние состава потока на скорость свободного движения;

- коэффициент, учитывающий влияние дорожных условий на скорость свободного движения.

В случае влияния на отдельных участках одновременно нескольких дорожных условий, учитываемых коэффициентами , в расчет принимается одно из них с наименьшим значением .

К - коэффициент, учитывающий климатические условия;

,(5.5)

где - число дней с гололедом,

- соответственно число дней в году с влажным покрытием, со снежным покровом на проезжей части и сухим покрытием, определяют по климатическим справочникам. При отсутствии климатических данных по данным А.П. Васильева ориентировочно можно принять:

Сухое состояние - 67,9%, мокрое - 17,1%, снежное накатанное - 8,2%, оледенелое - 6,8% от количества дней в году.

- коэффициент снижения скорости движения при наличии гололеда, = 0,65;

- коэффициент снижения скорости движения при влажном покрытии;

- коэффициент снижения скорости движения при снежном покрытии, принимается равным = 0,8;

= 1,0 - коэффициент для сухого состояния покрытия;

- коэффициент, зависящий от состава движения.

- среднегодовая суточная интенсивность движения на расчетный год, авт/сут, определяется по формуле:

,(5.6)

где - среднегодовая суточная интенсивность движения на исходный год;

-расчётный год, принимается по табл. 2.6[8];

-коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения,

Все расчеты по определению скоростей движения удобно привести в таблице (Таблица 3.1., 3.2.).

При расчете скоростей движения необходимо учитывать зону влияния дорожных условий.

Средняя скорость движения потока автомобилей с учетом движения в прямом и обратном направлениях определится по формуле:

,(5.7)

Таблица 5.1.

Определение скорости движения по варианту №1

Прямое направление	Обратное направление
участок	Рассто-яние, км	Q	Vi	Vi*Li	участок	Рассто-яние, км	Q	Vi	Vi*Li
от ПК	до ПК					от ПК	до ПК
0+00	1+60	0,16	0,45	15,68	2,51	25+65	21+60	0,405	0,47	16,42	6,65
1+60	7+82	0,622	0,45	15,68	9,75	21+65	12+97	0,863	0,4	13,82	11,92
7+82	12+97	0,515	0,4	13,82	7,12	12+97	7+82	0,515	0,46	16,05	8,27
12+97	21+60	0,863	0,42	14,56	12,57	7+82	1+60	0,622	0,41	14,19	8,83
21+60	25+65	0,405	0,55	19,40	7,86	1+60	0+00	0,16	0,38	13,07	2,09
Итого	2,57		39,80		2,57		37,76

Таблица 5.2.

Определение скорости движения по варианту №2

Прямое направление	Обратное направление
участок	Рассто-яние, км	Q	Vi	Vi*Li	участок	Рассто-яние, км	Q	Vi	Vi*Li
от ПК	до ПК					от ПК	до ПК
0+00	2+43	0,243	0,53	18,65	4,53	20+79	7+40	1,339	0,18	5,63	7,54
2+43	5+20	0,277	0,48	16,79	4,65	7+40	5+20	0,22	0,42	14,56	3,20
5+20	7+40	0,22	0,53	18,65	4,10	5+20	2+43	0,277	0,42	14,56	4,03
7+40	20+79	1,339	0,36	12,33	16,51	2+43	0+00	0,243	0,42	14,56	3,54
Итого	2,08		29,80		2,08		18,32

Среднее время пробега одного автомобиля в потоке по варианту определится:

(5.8)

Коэффициент аварийности определяется для однообразных по дорожным условиям участков дороги и характеризуется итоговым коэффициентом, учитывающим влияние отдельных элементов плана и профиля.

,(5.9)

где - частные коэффициенты аварийности, представляющие собой отношения количества дорожно-транспортных происшествий при той или иной величине элемента плана или профиля к количеству происшествий на эталонном прямом участке дороги с проезжей частью шириной 7,5 м и укрепленными широкими обочинами.

Сравниваемые данные по двум вариантам сведены в сводной таблице показателей по вариантам трассы (Табл.5.3.).

Таблица 5.3.

Значения коэффициентов аварийности

Вариант№1	Вариант№2
Участок		Участок
0+00-2+00	12,76	0+00-1+20	35,13
2+00-7+33	274,1	1+20-4+40	182,3
7+33-9+85	262,44	4+40-9+50	11,85
9+85-11+50	59,05	9+50-12+00	437,4
11+50-14+75	321,98	12+00-15+80	4,08
14+75-16+78	19,33	15+80-17+80	437,4
16+78-18+50	379,08	17+80-20+70	13,67
18+50-19+40	25,27
19+40-22+72	182,74
22+72-25+65	4,13

6. Общестроительные показатели

Оценку вариантов по общестроительным показателям производят согласно основным конструктивным элементам.

При этом определяются следующие показатели: общий объем земляных работ; стоимость возведения земляного полотна; затраты на устройство искусственных сооружений; затраты на устройство дорожной одежды; прочие затраты; общая стоимость строительства варианта; средняя стоимость 1 км дороги.

Для подсчета объема земляных работ разрабатываются поперечные профили земляного полотна, характерные для района проектирования, согласно сокращенному профилю и грунтовым условиям. Откосы земляного полотна назначают в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85.

Подсчет объема земляных работ выполняется с использованием ЭВМ. Объемы определяются по видам работ и подсчитывается стоимость возведения земляного полотна. Расчет сводится в таблицу (Приложение 2.1 и 2.2).

При определении сметной стоимости производства земляных работ рекомендуется принимать стоимость кубического метра в зависимости от вида применяемых механизмов, категории и дальности перемещения грунта. Общая стоимость земляных работ для каждого варианта С определится путем суммирования стоимостей работ по отдельным участкам.

Расчет затрат на устройство дорожной одежды с достаточной точностью можно производить по приближенным формулам, полученным в результате аппроксимации стоимости оптимальных конструкций дорожных одежд.

Тип покрытия - усовершенствованный капитальный (УК):

(6.1)

- разновидность между требуемым модулем упругости дорожной одежды и модулем упругости грунта земляного полотна, МПа.

- требуемый модуль упругости дорожной одежды вычисляется из выражений для усовершенствованных и переходных покрытий:

(6.2)

где - перспективная интенсивность движения на срок службы дорожной одежды (до проведения капитального ремонта), tk - принимается равный для покрытий:

УК - tk = 15-18 лет, УО - tk = 10-12 лет и переходных покрытий - tk = 8-9 лет.

КА = средневзвешенный коэффициент приведения интенсивности к расчетной нагрузке автомобилей группы А для усовершенствованных и группы Б для переходных типов покрытий;

Кn -коэффициент, учитывающий количество полос движения на проезжей части, принимается равным: для двухполосного движения Кn = 0,55, трехполосного - 0,50, четырехполосного - 0,35 и для шестиполосного движения Кn = 0,30.

- средневзвешенная приведенная дальность возки в пересчете на автомобильный транспорт местных естественных материалов (песок, гравий, щебень, дресва), км;

- то же искусственных материалов (щебень дробленный, асфальтобетон, цементобетон и др.), км;

в - ширина проезжей части, м;

L - длина варианта, км.

Средневзвешенный коэффициент приведения автомобилей к нагрузке автомобилей группы А, КN определится:

(6.3)

где Рi - доля i типа грузового автомобиля;

- коэффициент привидения i типа грузового автомобиля к нагрузке автомобилей группы А.

а) ;

б) .

Длину средних и больших мостов приближенно можно назначать по формуле:

(6.4)

где ВМ - ширина реки по межени, м;

- ширина поймы, м;

Н - проектная высота моста, м;

- коэффициент сжатия русла, принимается соответственно для широких (более 200 м) и узких пройм (менее 200м), = 0,05 - 0,10.

Таблица 6.1.

Стоимость искусственных сооружений по варианту №1

Местоположение	Диаметр трубы, м	Длина трубы, м	Стоимость звеньев, тыс.руб.	Стоимость оголовков, тыс.руб.	Стоимость трубы, тыс.руб.
Пк+
1+99	1,0	18,4	1,87	41,52	62,09
12+90	1,5	30,6	3,75	71,28	142,53
21+40	1,5	39,1	3,75	71,28	165,03
24+50	1,0	37,0	1,87	41,52	86,4
итого					456,55

Длина моста составляет 90м

Таблица 6.2.

Стоимость искусственных сооружений по варианту №2

Местоположение	Диаметр трубы, м	Длина трубы, м	Стоимость звеньев, тыс.руб.	Стоимость оголовков, тыс.руб.	Стоимость трубы, тыс.руб.
Пк+
14+50	1,0	22,3	1,87	41,52	67,7
17+40	1,5	23,0	3,75	71,28	123,78
19+50	1,5	28,3	3,75	71,28	138,78
итого					330,23

После того, как определены стоимости устройства трех основных конструктивных элементов дороги, остальные виды затрат и полная стоимость строительства дороги могут быть вычислены на основании структуры затрат по отдельным главам сметы.

Стоимость строительства дороги.

Для данной категории дороги и четвёртой категории рельефа местности (прил. 3, 4)[8] на указанные основные виды затрат приходится следующее количество процентов:

земляное полотно - 20%

искусственное сооружение - 10%

дорожная одежда - 45,5%

итого - 75,5%.

Стоимость основных конструктивных элементов дороги -земляного полотна, дорожной одежды, искусственных сооружений для I варианта составляет 953582,4 тыс. руб.

для II варианта составляет 1967827,71 тыс. руб.

Полная величина прямых затрат на строительство дороги составит:

Полная стоимость строительства 1 -го варианта с учетом накладных расходов - 14,2%, плановой прибыли - 95% и НДС -18%, составит:

7. Экономические показатели

Экономическое сравнение вариантов трассы осуществляется сопоставлением приведенных капиталовложений, транспортно-эксплуатационных затрат, потерь, связанных с затратами времени населением на поездки, потерь от изъятия сельскохозяйственных угодий и потерь от дорожно-транспортных происшествий с учетом отдаленности их во времени; суммарные дисконтированные затраты; чистый дисконтированный доход; индекс доходности; срок окупаемости капиталовложений.

Дисконтированные (приведённые) капиталовложения вычисляют по формуле:

, (7.1)

где - строительная стоимость варианта, тыс.руб.; Кt - капиталовложения в автомобильный транспорт на исходный год, тыс.руб.;

- ежегодные дополнительные капитальные вложения в автомобильный транспорт, тыс.руб.; - затраты на капитальные ремонты в доле, относимой на увеличение инвентарной стоимости, тыс.руб.

, (7.2)

где А - средние взвешенные капиталовложения в автомобильный транспорт на один автомобиль, тыс.руб.

Та - среднее количество часов работы на линии одного автомобиля в течение года:

(7.3)

где tН - среднее время автомобиля в наряде,

- коэффициент использования автопарка,

- средняя скорость движения потока автомобилей, км/ч.

, (7.4)

где tс - срок суммирования затрат принимается 20 лет, равный перспективному сроку проектирования земляного полотна;

q = 1,03 - коэффициент прироста интенсивности движения во времени; - коэффициент приведения разновременных затрат к базисному году,

, (7.5)

где - доля затрат от стоимости строительства на осуществление капитального ремонта, в %;

- доля стоимости по капитальному ремонту, относимая на увеличение инвентарной стоимости;

tк - срок между капитальными ремонтами;

ЕД - норматив приведения отдаленных затрат к базисному году, принимается равным ЕД= 0,10.

Сумма приведенных годовых транспортно-эксплуатационных расходов определяется по формуле:

, (7.6)

где Т0 - годовые транспортно-эксплуатационные расходы на исходный год, тыс.руб.

, (7.7)

где N0 - интенсивность движения на исходный год;

L - длина варианта, км; S - себестоимость перевозок, руб./авт.-км.

Расчетная себестоимость пробега автомобилей на 1 км в конкретных дорожных условиях определится по формуле

 (7.8)

где SПЕР,SПОСТ - средние расчетные значения переменных и постоянных затрат автомобиля соответственно на 1 авт/км и 1 авт/ч;

Kg - коэффициент влияния дорожных условий на размер переменных затрат,

d - средняя часовая заработная плата с начислениями водителя автомобиля (прил.6)[8].

Среднее значение показателей переменных и постоянных затрат на основе исходных нормативов определяют по формуле:

, (7.9)

, (7.10)

, (7.11)

где SПОСТi, SПЕРi, di - значение переменных, постоянных затрат и часовая зарплата водителя автомобиля I модели;

Pi - удельный вес автомобиля типа I в общем составе потока в долях единицы.

Потери, связанные с затратами времени населения на поездки, определятся из выражения:

, (7.12)

где С - среднегодовая величина потерь в расчете на1 человека пребывания в пути, включая потери от транспортной усталости. С=47 руб/час;

QЛ, QА -среднее количество пассажиров в одном легковом автомобиле, автобусе;

РЛ, РА - доля легковых автомобилей, автобусов, троллейбусов в составе потока;

, - соответственно средняя скорость легковых автомобилей, автобусов, км/ч., принимаются равными

= + 10, км/ч; =, км/ч.

Потери от дорожно-транспортных происшествий определяются раздельно для каждого однородного по дорожным условиям участка трассы с последующим суммированием результатов.

Расчетная формула для определения потерь народного хозяйства от ДТП имеет вид:

, (7.13)

где ПДТП - потери от ДТП в исходном году, тыс.руб.

, (7.14)

где - количество ДТП на 100 млн.авт.-км.; Сдтп - среднее значение величины потерь от одного ДТП в ценах 2001г. составляет 43,7тыс.руб.;

mTi - итоговый коэффициент, учитывающий тяжесть ДТП;

Li - протяженность участка дороги с однородными дорожными условиями.

, (7.15)

где - итоговый коэффициент аварийности, может быть установлен путём построения линейного графика коэффициентов аварийности, принимаем из табл. 5.3.

Учёт тяжести ДТП производится итоговым поправочным коэффициентом (поправка за счёт тяжести происшествий вводится при больше 15), равным произведению частных коэффициентов:

,(7.16)

где - частные коэффициенты тяжести, учитывающие сочетание элементов плана, продольного профиля на изменение величины потерь от дорожно-транспортных происшествий (прил.9)[8].

В случае низких значений перспективной интенсивности движения (N?100 авт/сут.) и незначительных отличий дорожных условий на рассматриваемых вариантах потери от ДТП в расчетах можно не учитывать в виду малой их величины к общей величине дисконтированных затрат.

Суммарные приведенные (дисконтированные) затраты в тыс.руб. определяются по формуле:

, (7.17)

Вариант с меньшими значениями суммарных приведенных затрат является экономичным.

Для оценки уровня эффективности вкладываемых средств по каждому варианту, вычисляют следующие экономические показатели:

-чистый дисконтированный доход (ЧДД);

-индекс доходности (ИД);

-срок окупаемости капиталовложений ( ).

,(7.18)

где -сумма дисконтируемых затрат для существующего состояния или для варианта с наименьшими капиталовложениями, тыс.руб.

.

Срок окупаемости инвестиций определяют по зависимости:

,(7.19)

где -величина инвестиций для проектируемого варианта трассы, тыс.руб.; -величина дисконтируемых капиталовложений для существующего состояния автомобильной дороги, тыс.руб.

2,35год

Срок окупаемости дисконтируемых капиталовложений :

(7.20)

год

где -величина инвестиций для i-го проектируемого варианта трассы, тыс.руб.; -суммарные эксплуатационные затраты для существующего состояния и проектируемого варианта, тыс.руб.

,

,

Выбор наиболее оптимального варианта производится на основе комплексного анализа всех показателей. С этой целью все показатели сводятся в сводную таблицу сравнительных характеристик вариантов трассы.

Сравниваемые данные по двум вариантам сведены в сводной таблице показателей по вариантам трассы (Приложение 1).

При выборе целесообразного и экономичного варианта необходимо иметь ввиду неравнозначность показателей, которые зависят от характера и значения объекта. Наиболее весомыми являются экономические показатели.

Выбираем первый вариант трассы.

Список используемой литературы

1. Большая Советская Энциклопедия. Том 26. - М.: Советская энциклопедия, 1977.

2. Справочник по климату СССР «Ветер». Выпуск 20.-Ленинград- 1966

3. Справочник по климату СССР «Облачность и атмосферные явления». Выпуск 20.-Ленинград- 1966

4. Справочник по климату СССР «Температура воздуха и почвы». Выпуск 20.-Ленинград- 1966

5. Справочник по климату СССР «Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров». Выпуск 20.-Ленинград- 1966

6. СНиП 23-01-99 Строительная климатология / Госстроя России от 11.06.99 г

7. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-56с.

8. Обоснование эффективности инвестиций в строительство, реконструкцию или капитальный ремонт автомобильных и городских дорог: методические указания к курсовому проектированию/ Сост. Н.Н.Сидоренко, А.А.Бурлуцкий, Е.Н.Щукова.-Томск: Из-во Том. гос. архит. -строит. ун--та, 2007-65с.

9. Бойков В.Н., ФедотовГ.А., Пуркин В.И. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог IndorCAD/Road/МАДИ(ГТУ).-М., 2005.224 с.

10. Митин Н.А. Серпантины. Методы расчёта и разбивки. Таблицы М.: Транспорт, 1980.-213 с.

11.СТП 32-03-97. Расчётные значения характеристик суглинистых грунтов земляного полотна для проектирования по условиям морозоустойчивости и прочности нежёстких дорожных одежд автомобильных дорог Кузбасса / Дирекция областного дорожного фонда.- Кемерово,1998.-20 с.

Приложение 1

Сводная таблица технико-экономических показателей по вариантам трассы

Наименование показателей	Варианты
	I	II
1. Длина варианта, км	2,57	2,08
Эксплуатационно-транспортные показатели
2. Средняя скорость транспортного потока по варианту, км/ч	15	12
3. Среднее время пробега, ч	0,17	0,17
4. Относительная длина участков с итоговым коэффициентом аварийности, м менее 15 15 - 25 более 25	498 203 1869	1180 0 900
Общестроительные показатели
5. Стоимость возведения земляного полотна, т.р.	952,112	1967,076
6. Затраты на устройство дорожной одежды, т.р.	519,95	420,82
7. Затраты на устройство искусственных сооружений, тыс. руб. 938,75 330,23
8. Общая стоимость строительства, тыс. руб.	8390,83	9460,31
9. Стоимость 1 км дороги, тыс. руб.	3464,91	4548,23
Экономические показатели
10. Капиталовложения на автомобильный транспорт, тыс. руб. 3495,89 3536,70
11. Сумма ежегодных дополнительных капиталовложений в автомобильный транспорт, тыс. руб.	1095,61	1108,39
12. Приведенные капиталовложения, тыс. руб.	13315,87	14481,45
13. Сумма годовых транспортных расходов, т.р.	19282,47	21526,93
14. Потери народного хозяйства от ДТП, тыс. руб.	112,59	80,95
15. Суммарные эксплуатационные затраты, т.р.	56921,26	57796,22
16. Суммарные приведенные затраты, тыс. руб. 70237,13 72277,67
17. Индекс доходности (ИД)	1,02	-
18. Срок окупаемости инвестиций, лет	2,35	-
19.Срок окупаемости дисконтируемых капиталовложений, лет	2,94	-

Приложение 2

Рис.1 3D-вид трассы по варианту №1

Рис.2 3D-вид трассы по варианту №2

Размещено на Allbest.ru

...