Размещено на http://www.allbest.ru/

Башкирский государственный аграрный университет

Кафедра природообустройство

Методические указания к выполнению курсового проекта

для студентов очного и заочного обучения

по специальности "Автомобильные дороги"

Уфа, 2006

УДК 325.7

ББК 39.31

А 22

Рекомендовано к изданию методической комиссией факультета природообустройства (протокол № 9 от 03.03.2006 г.)

Составитель: доцент А.И. Лемешев

Рецензент: профессор Д.А. Андрианов

Ответственный за выпуск:

заведующий кафедрой Природообустройство Хафизов А.Р.

поперечный дорога прочность гидравлический

Содержание

Введение

1. Планы автомобильных дорог общего пользования

1.1 Построение продольного профиля дороги

2. Построение поперечного профиля дороги

2.1 Поперечные профили конструкций земляного полотна и дорожной одежды

3. Конструкция и расчёт дорожных одежд

3.1 Критерии прочности дорожного покрытия

3.2 Расчётные нагрузки

3.3 Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

4. Гидравлический расчёт водопропускных труб

4.1 Определения геометрических параметров труб

4.2 Выполнение выходной части водопропускной трубы

5. Охрана окружающей природной среды

Введение

Дисциплина «Автомобильные дороги» призвана выработать у студентов понимание особенностей проектирования, строительства и эксплуатации автодорог IV и V категорий в соответствии с автотранспортной политикой Башкортостана, развивающейся в следующих направлениях:

- строительство новых дорог, городских улиц и транспортных сооружений с учётом прогрессивного опыта;

- реконструкция старых дорог, мостов и иных инженерных сооружений, а также повышение уровня их обустройства;

- повышение безопасности автодорог и увеличение их пропускной способности;

- совершенствование содержания дорог и улиц в любое время года и сохранение их транспортно-эксплуатационных качеств.

Методические указания содержат краткие пояснения для выполнения курсового проекта в соответствии с данными задания.

Выполнение проекта осуществляется студентом с учётом действующих нормативных документов и современных требований к дорогам применительно к условиям Башкортостана.

1. Планы автомобильных дорог общего пользования

На инженерно-топографическом плане территории между указанными пунктами студентом намечается трасса автомобильной дороги, как её ось. Графическое изображение проекции трассы дороги на горизонтальную плоскость называется планом трассы, на котором показывают и приводят:

-- ситуацию и, при необходимости, рельеф местности;

-- «красные» линии (при необходимости);

-- координатную сетку;

-- геодезические знаки (например, реперы, пункты геодезических сетей местного значения);

-- линии бровок земляного полотна и линии кромок проезжей части автомобильной дороги;

-- станции магистрального геодезического хода (вершины углов поворота);

-- пикеты и указатели километров;

-- начало и конец переходных и круговых кривых;

-- числовые значения элементов кривых: углы поворота, радиусы, тангенсы, суммарные длины круговых и переходных кривых;

-- водоотводные сооружения (например, кюветы, лотки, водосбросы, быстротоки, канавы) с уклоноуказателями и отметками дна в местах перелома продольного профиля;

-- откосы насыпей и выемок;

-- границы типов дорожной одежды;

-- контуры существующих и проектируемых зданий и сооружений (без координационных осей), примыкающих к автомобильной дороге, и их порядковые номера (внутри контура -- в правом нижнем углу);

-- существующие и проектируемые инженерные коммуникации с указанием высоты надземных и глубины подземных коммуникаций и их обозначения;

-- переезды через железнодорожные пути;

-- искусственные сооружения;

-- транспортные развязки;

-- радиусы кривых по кромке проезжей части дорог в местах их взаимного пересечения;

-- снего- и/или пескозадерживающие защитные устройства;

-- защитные лесонасаждения;

-- порядковые номера (на полках линий-выносок) переездов, искусственных сооружений, транспортных развязок, снегозадерживающих и других сооружений;

-- привязки к указателям километров или пикетам пересекаемых автомобильных дорог, железнодорожных путей и инженерных коммуникаций в местах их пересечений с проектируемой автомобильной дорогой;

-- границу полосы отвода земель;

-- наименование конечных пунктов проектируемых и существующих автомобильных и железных дорог (направление на конечные пункты указывают стрелками);

-- указатель направления на север стрелкой с буквой «С» у острия (в левом верхнем углу листа).

Привязанные к дороге здания и сооружения (например, жилые дома, здания дорожной службы, искусственные сооружения, переезды) включают в ведомость зданий и сооружений, выполняемую по форме, рисунок 1.



Рисунок 1. Ведомость зданий и сооружений, привязанных к дороге

1.1 Построение продольного профиля дороги

Продольный профиль - это изображение разреза дороги вертикальной плоскостью, проходящей через её ось.

Продольный профиль автомобильной дороги выполняют с учетом данных, приведенных в таблице-сетке, помещаемой под продольным профилем и выполняемой для совмещенного чертежа плана и продольного профиля с формой боковика, рисунок 2.

При назначении элементов плана и продольного профиля в качестве основных параметров следует принимать:

продольные уклоны - не более 30;

расстояние видимости для остановки автомобиля - не менее 450 м;

радиусы кривых в плане - не менее 3000 м;

радиусы кривых в продольном профиле:

выпуклых - не менее 7000 м;

вогнутых - не менее 8000 м;

длины кривых в продольном профиле:

выпуклых - не менее 300 м;

вогнутых - не менее 100 м.

- Переломы проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклона 5 и более на дорогах I и II категорий, 10 и более на дорогах III категории и 20 и более на дорогах IV и V категорий следует сопрягать кривыми.

- Во всех случаях, где по местным условиям возможно попадание на дорогу с придорожной полосы людей и животных, следует обеспечивать боковую видимость прилегающей к дороге полосы на расстоянии 25 м от кромки проезжей части для дорог I и III категорий и 15 м для дорог IV и V категорий.

Рисунок 2. Форма боковика продольного профиля

Если по условиям местности не представляется возможным выполнить требования, или выполнение их связано со значительными объемами работ и стоимостью строительства дороги, то при проектировании допускается снижать нормы на основе технико-экономического сопоставления вариантов. При этом в курсовом проекте предельно допустимые нормы надлежит принимать по таблице 1 исходя из расчетных скоростей движения по категориям дорог, приведенных в таблице 1.

Таблица 1. Расчетные скорости движения по категориям дорог

Категория	Расчетные скорости, км/ч
дороги	основные	допускаемые на трудных участках местности
		пересеченной	горной
I-a	150	120	80
I-б	120	100	60
II	120	100	60
III	100	80	50
IV	80	60	40
V	60	40	30

Переходные кривые следует предусматривать при радиусах кривых в плане 2000 м и менее, а на подъездных дорогах всех категорий - 4000 м и менее. Наименьшие длины переходных кривых следует принимать по таблице 2.

Таблица 2 Наименьшие длины переходных кривых

Расчетная скорость, км/ч	Наибольшие продольные уклоны	Наименьшее расстояния видимости, м	Наименьшие радиусы кривых, м
		для остановки	встречного автомобиля	в плане	в продольном профиле
				основные	в горной местности	выпуклых	вогнутых
							основные	в горной местности
150	30	300	-	1200	1000	30000	8000	4000
120	40	250	450	800	600	15000	5000	2500
100	50	200	350	600	400	10000	3000	1500
80	60	150	250	300	250	5000	2000	1000
60	70	85	170	150	125	2500	1500	600
50	80	75	130	100	100	1500	1200	400
40	90	55	110	60	60	1000	1000	300
30	100	45	90	30	30	600	600	200

2. Построение поперечного профиля дороги

В курсовом проекте основные параметры поперечного профиля проезжей части и земляного полотна автомобильных дорог в зависимости от их категории следует принимать по таблице 4.

На участках автомобильных дорог I-a, I-б и II категорий, где интенсивность движения за первые пять лет эксплуатации дорог достигает 50% и более расчетной перспективной, в местах, определяемых и обосновываемых проектом, а также в местах пересечений, примыканий и съездов с дорог I-a, I-б и II категорий (на которых не предусматривается устройство переходно-скоростных полос) на обочинах на расстоянии не менее 100 м в обе стороны следует предусматривать устройство остановочных полос шириной 2,5 м.

Таблица 4. Категории дорог

Параметры элементов дорог	Категории дорог
	I-a	I-б	II	III	IV	V
Число полос движения	4; 6; 8	4; 6; 8	2	2	2	1
Ширина полосы движения, м	3,75	3,75	3,75	3,5	3	-
Ширина проезжей части, м	2Ч7,5; 2Ч11,25; 2Ч15	2Ч7,5; 2Ч11,25; 2Ч15	7,5	7	6	4,5
Ширина обочин, м	3,75	3,75	3,75	2,5	2	1,75
Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м	0,75	0,75	0,75	0,5	0,5	-
Наименьшая ширина разделительной полосы между разными направлениями движения, м	6	5	-	-	-	-
Наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м	1	1	-	-	-	-
Ширина земляного полотна, м	28,5; 36; 43,5	27,5; 35; 42,5	15	12	10	8

Покрытия на обочинах и укрепленных полосах разделительных полос должны отличаться по цвету и внешнему виду от покрытий проезжей части или отделяться разметкой. Обочины по своей прочности должны допускать выезд на них транспортных средств.

Число полос движения на дорогах I категории следует устанавливать в зависимости от интенсивности движения и рельефа местности по таблице 5.

Таблица 5. Число полос движения на дорогах I категории

Рельеф местности	Интенсивность движения, приведённых ед/сут	Число полос движения
Равнинный и пересеченный	Св. 14 000 до 40 000	4
	Св. 40 000 до 80 000	6
	Св. 80 000	8
Горный	Св. 14 000 до 34 000	4
	Св. 34 000 до 70 000	6
	Св. 70 000	8

Строительство дорог с многополосной проезжей частью надлежит обосновывать сопоставлением с вариантами сооружения дорог по раздельным направлениям.

Дополнительные полосы проезжей части для грузового движения в сторону подъема при смешанном составе транспортного потока следует предусматривать на участках дорог II категории, при интенсивности движения свыше 4000 приведённых ед/сут (достигаемой в первые пять лет эксплуатации) также и III категории при продольном уклоне более 30 ⁰/₀₀ и длине участка свыше 1 км, а при уклоне более 40 - при длине участка свыше 0,5 км.

Ширину дополнительной полосы движения следует принимать равной 3,5 м на всем протяжении подъема.

Протяженность дополнительной полосы за подъемом следует принимать по таблице. 6.

Таблица 6 Протяженность дополнительной полосы за подъемом

Интенсивность движения в сторону подъема, прив. ед/сут	3000	5000	6500	>8000
Общая протяженность полосы за пределами подъема, м	50	100	150	200

Переход к уширенной проезжей части в курсовом проекте следует осуществлять на участке длиной 60 м.

Ширину проезжей части дорог в пределах средней части вогнутых кривых в продольном профиле, сопрягающих участки продольных уклонов с алгебраической разностью 60 и более, следует увеличивать с каждой стороны для дорог II и III категорий на 0,5 м, а для дорог IV и V категорий - на 0,25 м по сравнению с нормами, приведенными в таблице 4.

Длина участков с уширенной проезжей частью должна быть для дорог II и III категорий не менее 100 м, для дорог IV и V категорий - не менее - 50 м.

Переход к уширенной проезжей части следует осуществлять на участке длиной 25 м для дорог II и III категорий и на участке 15 м - для дорог IV и V категорий.

На участках дорог V категории с уклонами более 60 в местах с неблагоприятными гидрогеологическими условиями и с легкоразмываемыми грунтами, с уменьшенной шириной обочин следует предусматривать устройство разъездов. Расстояния между разъездами надлежит принимать равными расстояниям видимости встречного автомобиля, но не более 1 км. Ширину земляного полотна и проезжей части на разъездах следует принимать по нормам дорог IV категории, а наименьшую длину разъезда - 30 м. Переход от однополосной проезжей части к двухполосной следует осуществлять на протяжении 10 м.

Ширину обочин дорог на особо трудных участках горной местности, на участках, проходящих по особо ценным земельным угодьям, а также в местах с переходно-скоростными полосами и с дополнительными полосами на подъем при соответствующем технико-экономическом обосновании с разработкой мероприятий по организации и безопасности движения допускается уменьшать до 1,5 м - для дорог I-а, I-б и II категорий и до 1 м - для дорог остальных категорий.

Ширину раздельной полосы на участках дорог, где в перспективе может потребоваться увеличение числа полос движения, следует увеличивать на 7,5 м против норм, приведенных в таблице 4, и принимать равной: для дорог I-а категории - не менее 13,5 м, для дорог I-б категории - не менее 12,5 м.

Поверхности разделительных полос в зависимости от их ширины, применяемых грунтов, вида укрепления и природно-климатических условий придается уклон к середине разделительной полосы или в сторону проезжей части. При уклоне поверхности разделительной полосы к середине для отвода воды следует предусматривать устройство специальных коллекторов.

Ширину разделительной полосы на участках дорог, проложенных по ценным землям, на особо трудных участках дорог в горной местности, на больших мостах, при проложении дорог в застроенных районах и т.п. при соответствующих технико-экономических обоснованиях допускается уменьшать до ширины, равной ширине полосы для установки ограждений плюс 2 м.

Переход от уменьшенной ширины разделительной полосы к ширине полосы, принятой на дороге, следует осуществлять с обеих сторон с отгоном 100 : 1.

Разделительные полосы в курсовом проекте следует предусматривать

с разрывами длиной 30 м через 2 - 5 км для организации пропуска движения автотранспортных средств и для проезда специальных машин в периоды ремонта дорог. В периоды, когда они не используются, их следует закрывать специальными съемными ограждающими устройствами.

Ширина насыпей автомобильных дорог поверху на длине не менее 10 м от начала и конца мостов, путепроводов должна превышать расстояние между перилами моста, путепровода на 0,5 м в каждую сторону. При необходимости следует производить соответствующее уширение земляного полотна; переход от уширенного земляного полотна к нормативному надлежит выполнять на длине 15 - 25 м.

Проезжую часть следует предусматривать с двускатным поперечным профилем на прямолинейных участках дорог всех категорий и, как правило, на кривых в плане радиусом 3000 м и более для дорог I категории и радиусом 2000 м и более для дорог других категорий.

На кривых в плане меньшим радиусом следует предусматривать устройство проезжей части с односкатным поперечным профилем (виражей) исходя из условий обеспечения безопасности движения автомобилей с наибольшими скоростями при данных радиусах кривых.

Поперечные уклоны проезжей части (кроме участков кривых в плане, на которых предусматривается устройство виражей) следует назначать в зависимости от числа полос движения и климатических условий по таблице 7.

Таблица 7. Поперечные уклоны проезжей части

Категория дороги	Поперечный уклон,
	Дорожно-климатические зоны
	I	II, III	IV	V
I-а и I-б: а) при двускатном поперечном профиле каждой проезжей части	15	20	25	15
б) при односкатном профиле:
первая и вторая полосы от разделительной полосы	15	20	20	15
третья и последующие полосы	20	25	25	20
II - IV	15	20	20	15

Поперечные уклоны обочин при двускатном поперечном профиле следует принимать на 10 - 30 больше поперечных уклонов проезжей части. В зависимости от климатических условий и типа укрепления обочин допускаются следующие величины поперечных уклонов, :

30 - 40 - при укреплении с применением вяжущих;

40 - 60 - при укреплении гравием, щебнем, шлаком или замощении каменными материалами и бетонными плитами;

50 - 60 - при укреплении дернованием или засевом трав.

Для районов с небольшой продолжительностью снегового покрова и отсутствием гололеда для обочин, укрепленных дернованием, может быть допущен уклон 50 - 80 %.

Поперечные уклоны проезжей части на виражах следует назначать в зависимости от радиусов кривых в плане по таблице 8.

Таблица 8. Поперечные уклоны проезжей части на виражах

Радиусы кривых в плане, м	Поперечный уклон проезжей части на виражах,
	основной, наиболее распространенный	в районах
	на дорогах I-V категорий	на подъездных дорогах к промышленным предприятиям	с частым гололедом
От 3000 до 1000 для дорог I категории	20-30	-	20-30
От 2000 до 1000 для дорог II-V категорий	20-30	-	20-30
От 1000 до 800	30-40	-	30-40
От 800 до 700	30-40	20	30-40
От 700 до 650	40-50	20	40
От 650 до 600	50-60	20	40
От 600 до 500	60	20-30	40
От 500 до 450	60	30-40	40
От 450 до 400	60	40-60	40
От 400 и менее	60	60	40

Если две соседние кривые в плане, обращенные в одну сторону, расположены близко одна от другой и прямая вставка между ними отсутствует или длина ее незначительна, односкатный поперечный профиль следует принимать непрерывным на всем протяжении.

В районах с незначительной продолжительностью снегового покрова и редкими случаями гололеда наибольший поперечный уклон проезжей части на виражах допускается принимать до 100.

На особо трудных участках по условиям застройки или рельефа местности допускается разработка индивидуальных проектов виражей с переменными поперечными уклонами (типа “ступенчатый вираж“) и уширенной проезжей частью дорог.

В курсовом проекте переход от двускатного профиля дороги к односкатному следует осуществлять на протяжении переходной кривой, а при отсутствии ее (при реконструкции дорог) - на прилегающем к кривой прямом участке, равном длине переходной кривой.

Виражи на многополосных дорогах I категории, как правило, следует проектировать с раздельными поперечными уклонами для проезжих частей разных направлений и с необходимыми изменениями поперечных уклонов разделительных полос.

Поперечный уклон обочин на вираже следует принимать одинаковым с уклоном проезжей части дороги. Переход от нормального уклона обочин при двускатном профиле к уклону проезжей части следует производить, как правило, на протяжении 10 м до начала отгона виража.

Дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части по отношению к проектному уклону на участках отгона виража не должен превышать, , для дорог :

I и II категорий ............................................................................... 5

III и V категорий в равнинной местности ................................. ...10

III и V категорий в горной местности ......................................... .20

При радиусах кривых в плане 1000 м менее необходимо предусматривать уширение проезжей части с внутренней стороны за счет обочин, с тем чтобы ширина обочин была не менее 1,5 м для дорог I и II категорий и не менее 1 м для дорог остальных категорий.

Величины полного уширения двухполосной проезжей части дорог на закруглениях следует принимать по таблице 9.

Таблица 9. Величины полного уширения двухполосной проезжей части дорог на закруглениях

Радиусы кривых в плане, м	Величина уширения, м, для автомобилей и автопоездов с расстоянием от переднего бампера до задней оси автомобиля или автопоезда, м
	автомобилей и менее, автопоездов - 11 и менее	13	15	18
1000	-	-	-	0,4
850	-	0,4	0,4	0,5
650	0,4	0,5	0,5	0,7
575	0,5	0,6	0,6	0,8
425	0,5	0,7	0,7	0,9
325	0,6	0,8	0,9	1,1
225	0,8	1,0	1,0	1,5
140	0,9	1,4	1,5	2,2
95	1,1	1,8	2,0	3,0
80	1,2	2,0	2,3	3,5
70	1,3	2,2	2,5	-
60	1,4	2,8	3,0	-
50	1,5	3,0	3,5	-
40	1,8	3,5	-	-
30	2,2	-	-	-

При недостаточной ширине обочин для размещения уширений проезжей части с соблюдением этих условий следует предусматривать соответствующее уширение земляного полотна. Уширение проезжей части надлежит выполнять пропорционально расстоянию от начала переходной кривой так, чтобы величины полного уширения были достигнуты к началу круговой кривой.

Величину полного уширения проезжей части для дорог с четырьмя полосами движения и более надлежит увеличивать соответственно числу полос, а для однополосных дорог - уменьшать в 2 раза по сравнению с нормами таблице 9.

В горной местности в виде исключения допускается размещать уширения проезжей части на кривых в плане частично с внешней стороны закругления.

Целесообразность применения кривых с уширениями проезжей части более 2 - 3 м следует обосновывать в проекте сопоставлением с вариантами увеличения радиусов кривых в плане, при которых не требуется устройства таких уширений.

2.1 Поперечные профили конструкций земляного полотна и дорожной одежды

Поперечные профили конструкций земляного полотна и дорожной одежды выполняют без боковика.

На поперечном профиле конструкции земляного полотна показывают:

-- ось проектируемой автомобильной дороги;

-- линию фактической поверхности земли (условно);

-- контур проектируемого земляного полотна с указанием крутизны откосов, а при реконструкции, кроме того, контур существующего земляного полотна;

-- ширину земляного полотна и его элементов;

-- ширину проезжей части, разделительной полосы, обочин и укрепительных полос;

-- направление и величину уклонов верха земляного полотна и поверхности дорожной одежды;

-- конструкцию дорожной одежды (схематично);

-- элементы укрепления обочин, откосов и водоотводных сооружений (схематично) с указанием обозначения документации, необходимой для его выполнения;

-- контур и величину срезки плодородного слоя, удаления торфа и замены непригодного грунта;

-- дренажные устройства и их обозначения (схематично);

-- выносные элементы (узлы, фрагменты);

-- границу полосы отвода земель (при необходимости).

Поперечные профили конструкций земляного полотна, различающиеся конфигурацией, высотой насыпи или глубиной выемки, крутизной откосов или другими показателями, обозначают: Тип 1, Тип 2 и т.д.

Номер типа поперечного профиля конструкции земляного полотна указывают в таблице-сетке под продольным профилем автомобильной дороги.

При выполнении совмещенного чертежа плана и продольного профиля дороги на поперечных профилях соответствующего типа указывают условия применения данного типа или границы участков дороги, на которых применен этот тип конструкции.

Пример -- Тип 1 (насыпь до 2 м) или

Конструкцию дорожной одежды показывают, как правило, на выносном элементе, на изображении которого показывают:

-- элементы конструкции дорожной одежды проезжей части, обочин, укрепительных полос соответствующими условными графическими обозначениями. Выносные надписи к многослойной конструкции дорожной одежды выполняют по ГОСТ 21.101;

-- границы участков автомобильной дороги, на которых применены различные типы дорожной одежды.

На застроенной территории типы конструкций дорожной одежды указывают в ведомости автомобильных дорог, подъездов и проездов рисунок 3.



Рисунок 3. Ведомости автомобильных дорог

При наличии нескольких типов конструкций дорожной одежды (различающихся между собой материалами слоев или другими характеристиками) им присваивают обозначения: Тип А, Тип Б и т.д., а при необходимости приводят условия их применения.

Симметричные поперечные профили конструкций земляного полотна и дорожной одежды изображают до оси симметрии.

Примеры оформления поперечного профиля конструкций земляного полотна приведены на рисунке 4.

Пример оформления поперечного профиля конструкции земляного полотна и дорожной одежды автомобильной дороги с нежестким покрытием приведен на рисунке 5.



Рисунок 4. Примеры оформления поперечного профиля конструкций земляного полотна автомобильной дороги: а - тип 2 (насыпь до 2 м); б - тип 1 (насыпь до 1 м); в - тип 3 (насыпь до 6 м); г - тип 4 (выемка до 5 м).



Рисунок 5. Пример оформления узла элементов конструкции земляного полотна и дорожной одежды автомобильной дороги, тип Б (на застроенной территории)

Рисунок 6- Пример оформления поперечного профиля конструкции земляного полотна и дорожной одежды автомобильной дороги с нежестким покрытием (тип А)

3. Конструкция и расчёт дорожных одежд

3.1 Критерии прочности дорожного покрытия.

Дорожные одежды на прочность рассчитывают по трём критериям: сопротивлению сдвигу в грунтах и слоях из слабосвязных материалов; сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоёв; сопротивлению упругому прогибу всей конструкции.

Конструкцию дорожной одежды считают прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен К_ПР, найденному с учётом требуемого уровня надёжности проектируемой одежды.

Рисунок 7. Зависимость коэффициента прочности К_ПР от уровня надёжности К_Н

Согласно нормативным документам независимо от результатов расчёта на прочность минимальная толщина покрытия и других конструктивных слоёв одежды в уплотнённом состоянии должна быть для дорог IV категории не менее:

асфальтобетон крупнозернистый- 6 см;

асфальтобетон мелкозернистый - 3 см;

асфальтобетон песчаный - 3 см;

асфальтобетон мелкозернистый - 3 см;

щебёночные материалы, обработанные органическими вяжущими - 8 см;

щебень, обработанный методом пропитки - 8 см;

щебёночные материалы, не обработанные вяжущими, на песчаном основании - 15см;

щебёночные материалы, не обработанные вяжущими, на прочном основании - 8 см;

грунты и малопрочные каменные материалы, обработанные органическими, комплексными или неорганическими вяжущими - 10 см;

грунт повышенной прочности - 50 см.

3.2 Расчётные нагрузки

При расчётах одежд автомобильных дорог в качестве параметров, характеризующих нагрузки, действующие на них, и повторяемость нагрузок, учитываем:

воздействие неподвижного транспортного средства, при этом пользуемся средним расчётным давлением «Р, МПа», колеса и расчётным диаметром «D_Н, см», круга, равновеликого следу колеса неподвижного транспортного средства;

воздействие движущегося транспортного средства, пользуясь давлением «Р, МПа», расчётным диаметром «D_Н, см» следа колеса движущегося транспортного средства, а также приведённой расчётной интенсивностью воздействия нагрузки N_Р, авт/сутки.

В курсовом проекте вид дорожного покрытия для дороги назначаем, исходя из категории проектируемой дороги, при перспективной интенсивности движения на i-й год Ni (авт/сут) и средним составом транспортного потока по типам автомобилей, согласно, данных задания.

Расчёт дорожного покрытия выполняем по упругому прогибу.

Грунт земляного полотна - берём из задания.

Тип местности по характеру увлажнения - определяется данными задания на проектирование.

Местный материал - щебень из прочных осадочных пород.

За расчётную нагрузку принимаем автомобиль группы «Б», максимальная нагрузка на ось - 60 кН; Р = 0,5 МПа; Д = 32 см.

Требуемый уровень надёжности для заданной категории дороги определяется типом дорожной одежды.

3.3 Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

1. Определяем интенсивность движения по маркам автомобилей - N_М (без учёта легковых), число автомобилей в сутки:

N_Мi=N_i·Р_i авт/сут;

где N_i - интенсивность движения, авт/сут;

Р_i - относительная часть автомобилей разных марок в общем составе движения, в долях.

Вычисляем расчётную (приведённую к группе «Б» интенсивность движения на одну полосу):

N_{РАСЧ. ПР.} = ?N_Мi·S_i,

где S_i - коэффициент приведения автомобилей разных марок к расчётному автомобилю.

Таблица 10. Коэффициенты приведения автомобилей разных марок к расчётному автомобилю

Типы транспортных средств	Коэффициент приведения, Si
Легковые автомобили	1
Мотоциклы с коляской	0,75
Мотоциклы и мопеды	0,5
Грузовые автомобили грузоподъемностью, т:
2	1,5
6	2
8	2,5
14	3
св. 14	3,5
Автопоезда грузоподъемностью, т:
12	3,5
20	4
30	5
св. 30	6

Устанавливаем расчётные характеристики грунта земляного полотна и материалов конструктивных слоёв дорожной одежды:

Расчётная влажность грунта W_Р при заданном коэффициенте надёжности К_Н определится как:

W_Р = ·(1 + t·н_W)

где = 0,7· W_Т - средняя влажность грунта, доли W_Т;

t - коэффициент нормативного отклонения, принимаемый в зависимости от заданного уровня проектной надёжности конструкции одежды (К_Н);

н_W = 0,1 - коэффициент вариации влажности.

Характеристики грунта при расчётной влажности 0,72·W_Т будут:

Е_ГР, МПа; ц_ГР ; с_ГР , МПа.

По номограмме (рисунок 8) для определения требуемого модуля упругости при нагрузке автомобилей групп «А» и «Б» находим Е_ТР,МПа. Если он превышает минимальное значение требуемого модуля упругости для дороги IV категории с принятым типом одежды Е_min, МПа, то в расчёте используем его.

При учёте требуемого уровня надёжности коэффициент прочности К_ПР общий модуль упругости определится как:

Е_ОБЩ = Е_ТР·К_П, МПа

Назначаем предварительную конструкцию одежды.

В соответствии с исходными данными, расчётной приведённой интенсивностью движения и требуемым модулем упругости принимаем конструкцию дорожной одежды.

Рисунок 8. Требуемые модули упругости для нагрузок групп «А» и «Б»

В дипломном проекте при расчёте прочности дорожной одежды по упругому прогибу установим необходимую толщину третьего слоя из фракционированного щебня из прочных осадочных пород, уложенного по способу заклинки.

Расчёт выполняем с использованием номограммы, составленной на основании решения задачи теории упругости для двухслойного полупространства. Каждый слой дорожной одежды последовательно рассматриваем как верхний слой со своим значением модуля упругости (Е_В), а вся нижележащая конструкция, соответственно, для каждого слоя - как нижний слой с модулем упругости (Е_Н).

Грунт земляного полотна также рассматривается как конструктивный слой.

Определяем модуль упругости на поверхности второго слоя из зависимостей:

; по номограмме (рисунок 9) находим ; и

Определяем общий модуль упругости на поверхности третьего слоя из зависимостей:



Рисунок 9 Номограмма для определения общего модуля упругости Е_ОБЩ

Определяем необходимую толщину третьего слоя из зависимостей:

по номограмме находим , откуда определяем и h₃ и общую толщину дорожной одежды как сумму слоёв.

4. Гидравлический расчёт водопропускных труб

4.1 Определения геометрических параметров труб

Данный расчёт выполняется в курсовом проекте с целью определения геометрических параметров труб, обеспечивающих пропуск максимальных расходов, как талых вод, так и дождевых паводковых вод с расходами обеспеченностью 1%, формируемых на водосборах временных водотоков, русла которых пересекает трасса реконструируемой дороги. К числу таких водотоков относятся: низины, овраги, балки. Водопропускные трубы выполняются, как без фундамента, так и на сборном фундаменте.

Расчёт ведём на пропуск талых и дождевых вод.

При гидравлическом расчёте водопропускных труб под насыпями дорог необходимо определить условия, в каких они работают, а также определить влияние длины труб на их пропускную способность, то есть, выяснить к каким трубам относится данный объект: к коротким трубам или длинным.

Влияние длины водопропускных труб на их пропускную способность в настоящем проекте оцениваем для случая i?0 согласно выражению:

4·Н ? l ? (64 - 163·m)·Н

где Н - напор на входе в трубу, м;

m - коэффициент расхода;

m = m_у + (0,385 - m_у)?F_у

где m_у = 0,300 - коэффициент расхода, зависящий от очертания стенок входного оголовка водопропускной трубы, согласно, принятой схемы её входной части, выпущенной из откоса насыпи «с неплавным входным оголовком»;

F_у =

где щ_Н - сечение трубы, вычисляемое при глубине, равной напору над порогом - Н, м;

Щ=Н·В - площадь сечения подводящего русла;

где В - ширина потока на входе водопропускной трубы.

Допускаем возможную предельную глубину воды над порогом водопропускной трубы равной диаметру трубы.

Для уточнения полученного заключения о влиянии длины водопропускной трубы на её пропускную способность используем выражение:

4•Н? l ? (106 - 270•m)•h_К;

где h_К, м - критическая глубина в трубе, определённая по графикам А.М.Латышенкова для расхода в трубе Q_ТР = 1,0 м³/с;

Участок автомобильной дороги на выбранном студентом участке дороги характеризуется следующими параметрами:

- водосборная площадь низины - А , км2;

- длина низины по тальвегу - L, км;

- уклон по тальвегу низины - I ,‰;

- уклон склона низины - I_СК,‰;

- леса занимают площадь - F_Л, км² или % площади водосбора;

- болота на территории низины отсутствуют.

Максимальные мгновенные расходы воды дождевого паводка определяем в курсовом проекте по формуле предельной интенсивности стока:

Q_Р%= ?ц?Н_1%?д?л_Р%?А

где - максимальный модуль стока ежегодной вероятности превышения Р=1%, выраженный в долях от произведения (ц?Н_1%) при д=1, определяемый в зависимости от гидрометрической характеристики русла низины - Ф_Р, продолжительности склонового добегания ф_СК, (мин.), и района, принимаемого по приложению 22 СНиП 2.01.14-83;

Н_1%, мм - максимальный суточный слой осадков вероятностью превышения Р=1%, определяемый по данным ближайших к бассейну низины метеорологических станций, имеющих наибольшую длительность наблюдений (м/ст. Уфа);

ц - сборный коэффициент, определяемый по формуле:

ц =

где С₂ - эмпирический коэффициент;

ц₀- сборный коэффициент стока для водосбора, площадью «А», равной 10 км², со средним уклоном водосбора I_В, равным 50‰ ; n₆; n₅;

Продолжительность бассейнового добегания низины определяется по формуле:

ф_Б = 1,2?(ф_Н)^1,1 + ф_СК

где ф_Н - продолжительность руслового добегания потока воды по тальвегу низины вычисляем по зависимости:

ф_Н =

гдеф_СК - 60 мин - продолжительность склонового добегания принимаем согласно СНиП 2.01.14-83 как для лесной зоны при заболоченности водосборного бассейна менее 20%.

По приложению 21 СНиП 2.01.14-83 по полученным значениям Ф_Р и ф_СК определяем ,м³/с.

Проверяем возможность пропуска расхода талых вод обеспеченностью - 1%.

Выполняем расчёт расхода 1% обеспеченности талых вод по формуле:

где К₀- параметр, характеризующий дружность половодья;

n₁- показатель степени редукции отношения q_Р/h_Р в зависимости от площади водосбора;

h_1%- расчётный слой суммарного стока половодья 1% обеспеченности;

А - площадь водосбора низины, км²;

А₁=1 км² - дополнительная площадь водосбора, принимаемая по приложению 8 СНиП 2.01.14-83;

д=1 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды при наличии на водотоке прудов и водохранилищ;

Коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесённых водосборных бассейнах:

д₁=

где : А_Л=13% - залесённость водосбора низины в верхней его части;

б₁ = 1,0, n₂ = 0,22, принимаются по приложению 13 СНиП 2.01.14-83.

д₁==0,56;

д₂ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных водосборных бассейнах;

м - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов, принимаем по приложению 7 СНиП 2.01.14-83.

Статистические параметры слоя стока определяем согласно указаниям СНиП 2.01.14-83.

Коэффициент вариации рассчитываем по зависимости:

где б - параметр, определяемый по данным аналогов низины,

А=0,17 км² - площадь водосбора низины до расчётного створа.

.

По приложению 11 СНиП 2.01.14-83 берём поправочный коэффициент k, так как площадь водосбора низины меньше 50 км².

Если размеры водопропускной трубы, определённые по максимальному расходу дождевого паводка 1% обеспеченности, удовлетворяют и пропуску талых вод этой же обеспеченности, то она может пропустить расход, определяемый по формуле:

Q_ТР. =m?b_К?Н?(2gН)^0,5,м³/с

где b_К - средняя ширина потока в трубе в сечении с критической глубиной, определяемой по графику проф. А.А. Угинчуса, в зависимости от

.

4.2 Выполнение выходной части водопропускной трубы

Расчёт выходной части трубы выполняем по максимальной допустимой скорости - V_ДОП. - как поверочный.

Для этого определяем значение V_МАХ.СР. - максимальную из средних по сечению скорость в пределах сооружения по зависимости:

V_МАХ.СР. = м/с,

где ш - отношение критической скорости к максимальной из средних по сечениям в пределах сооружения, приближённо берём его как отношение минимальной глубины на выходе из трубы к критической глубине, т. е.

ш=h_МИН/h_К

Для исключения разрушения дна на выходе из трубы от размыва потоком воды в настоящем проекте предлагается выполнение усиленной шероховатости в виде криволинейных зубьев, увеличивающих коэффициент шероховатости до n=0,122.

5. Охрана окружающей природной среды

В курсовом проекте должны быть запроектированы и рассмотрены мероприятия по охране окружающей среды, которые необходимо выполнять при проектировании и строительстве автомобильной дороги.

При выполнении в курсовом проекте данного раздела следует руководствоваться следующими положениями:

При выборе вариантов трассы и конструкции автомобильной дороги кроме технико-экономических показателей следует учитывать степень воздействия дороги на окружающую природную среду, как в период строительства, так и во время эксплуатации, а также сочетание дороги с ландшафтом, отдавая предпочтение решениям, оказывающим минимальное воздействие на окружающую природную среду.

При сравнении вариантов трасс и конструктивных решений следует учитывать ценность занимаемых земель, а также затраты на приведение временно отводимых для нужд строительства площадей в состояние, пригодное для использования в народном хозяйстве.

Проложение трассы автомобильных дорог, назначение мест размещения искусственных и придорожных сооружений, производственных баз, подъездных дорог и других временных сооружений для нужд строительства следует выполнять с учетом сохранения ценных природных ландшафтов, лесных массивов, а также мест размножения, питания и путей миграции диких животных, птиц и обитателей водной среды.

На сельскохозяйственных угодьях трассы по возможности следует прокладывать по границам полей севооборотов или хозяйств.

Не допускается проложение трасс по государственным заповедникам и заказникам, охраняемым урочищам и зонам, отнесенным к памятникам природы и культуры.

Вдоль рек, озер и других водоемов трассы следует прокладывать, как правило, за пределами специально установленных для них защитных зон.

В районах размещения курортов, домов отдыха, пансионатов, пионерских лагерей и т.п. трассы должны прокладываться за пределами установленных вокруг них санитарных зон или в проектах должны разрабатываться защитные мероприятия.

По лесным массивам трассы автомобильных дорог необходимо прокладывать по возможности с использованием просек и противопожарных разрывов, границ предприятий и лесничеств с учетом категории защитности лесов и данных экологических обследований.

Направление трасс автомобильных дорог I-III категорий по лесным массивам по возможности должно совпадать с направлением господствующих ветров в целях обеспечения естественного проветривания и уменьшения заносимости дорог снегом.

С земель, занимаемых под дорогу и ее сооружения, а также временно занимаемых на период строительства дороги, плодородный слой почвы надлежит снимать и использовать для повышения плодородия малопродуктивных сельскохозяйственных угодий или объектов предприятий лесного хозяйства.

Снятию подлежит плодородный слой почвы, обладающий благоприятными физическими и химическими свойствами (ГОСТ 17.5.1.03-78), с гранулометрическим составом от глинистого до супесчаного, без ясно выраженного оглеения, с плотностью не более 1,4 г/см³. Наличие на почвенном покрове солонцов и солончаков не должно превышать значений, установленных ГОСТ 17.5.1.03-78.

Плодородный слой почвы не снимается, если рельеф местности не позволяет его снять, а также на участках с выходом на поверхность скальных обнажений, валунов, крупных (свыше 0,5 м) камней.

На дорогах в пределах водоохранных зон следует предусматривать организованный сбор воды с поверхности проезжей части с последующей ее очисткой или отводом в места, исключающие загрязнение источников водоснабжения.

При трассировании дорог через населенные пункты и сельскохозяйственные угодья, особенно в засушливых районах с широколиственными культурами (хлопчатник), подверженными действию вредителей (паутинные клещи), размножающиеся на растениях в условиях сильной запыленности, следует предусматривать покрытия дорожных одежд и тип укрепления обочин, исключающие пылеобразование.

При проектировании дорог необходимо предусматривать увязку их строительства с мелиоративными работами.

При обходе населенных пунктов автомобильные дороги по возможности следует прокладывать с подветренной стороны, ориентируясь на направление ветра в особо неблагоприятные с точки зрения загрязнения воздуха осенне-зимние периоды года, и в целях защиты населения от транспортного шума обеспечивать буферную зону между автомобильной дорогой и застройкой с учетом генерального плана развития населенного пункта.

В случаях, когда при проложении автомобильной дороги уровень транспортного шума на застроенной прилегающей территории превышает допустимые санитарные нормы, необходимо предусматривать специальные шумозащитные мероприятия (проложение дорог в выемках, строительство шумозащитных земляных валов, барьеров и других сооружений, посадку специальных зеленых насаждений и т.п.), обеспечивающие снижение уровня шума до значений, регламентируемых санитарными нормами, а также предусматривать дорожные покрытия, при проезде автомобилей по которым шум имеет наименьшую величину.

Если возведение земляного полотна (независимо от высоты насыпи) создает опасность подтопления поверхностными водами и заболачивания примыкающих к дороге земель, в проекте следует предусматривать водоотводные сооружения, гарантирующие существующие до строительства (или лучшие) условия произрастания сельскохозяйственных культур или лесных насаждений.

При проектировании насыпей через болота с поперечным (по отношению к трассе дороги) движением воды в водонасыщенном горизонте в проекте необходимо предусматривать мероприятия, исключающие увеличение уровня воды и площади заболачивания в верховой части болота путем отсыпки насыпи или ее нижней части из дренирующих материалов, устройство вдоль земляного полотна продольных канав, а в пониженных местах, если это необходимо, - искусственные сооружения и т.п.

При наличии грунта, который не может быть использован для отсыпки насыпей, им следует засыпать вершины оврагов (с одновременным их закреплением), эрозионные промоины, свалки и другие неудобья с последующим уплотнением и планировкой поверхности.

При проложении трассы дорог III-V категорий по пашням, орошаемым или осушаемым землям, а также по землям, используемым под ценные культуры (сады, виноградники и др.), земляное полотно следует проектировать без устройства резервов и кавальеров.

При определении мест переходов через водотоки, выборе конструкций и отверстий искусственных сооружений, особенно на косогорных участках дорог, наряду с технико-экономической целесообразностью строительства необходимо решать вопросы защиты полей от размыва и заиления, заболачивания, нарушения растительного и дернового покрова, нарушения гидрологического режима водотока и природного уровня грунтовых вод, защиты от размыва и разрушения.

При строительстве автомобильных дорог следует максимально использовать находящиеся в зоне строительства пригодные для применения отвалы и производственные твердые отходы предприятий горнодобывающей, перерабатывающей промышленности, тепловых электростанций (гранулированные шлаки, золы и золошлаковые смеси ТЭС, отходы углеобогащения, фосфоритные «хвосты», белитовые шламы и др.). При применении отходов производства следует учитывать их агрессивность и токсичность по отношению к окружающей природной среде. Для мест неустойчивых и особо чувствительных экологических систем (многолетние мерзлые водонасыщенные грунты, болота, пойменные зоны, оползневые склоны и т.п.) в проекте следует предусматривать меры, обеспечивающие минимальное нарушение экологического равновесия. Перечень мер устанавливается индивидуальными технико-экономическими обоснованиями. При пересечении автомобильной дорогой путей миграции животных необходимо разрабатывать специальные мероприятия по обеспечению безопасного и беспрепятственного их передвижения. При проектировании производственных баз, зданий и сооружений дорожной и автотранспортной служб необходимо разрабатывать мероприятия, обеспечивающие соблюдение предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, водных объектах, почве и др.

Размещено на Allbest.ru

...