Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика исходных данных района проектирования

1.1 Климат в районе проектирования

1.2 Рельеф местности

1.3 Почвы

1.4 Растительность

1.5 Инженерно-геологические условия

1.6 Дорожно-климатический график

1.7 Определение сроков распутицы и возможного периода строительсва

2. Проектирование плана трассы и продольного профиля дороги

2.1 Сбор расчётных нагрузок и характеристик дороги

2.2 Характеристика плана трассы

2.3 Проектирование продольного профиля

3. Проектирование земляного полотна

3.1 Проектирование поперечного профиля земляного полотна

3.2 Подсчёт объёмов земляных работ

4. Конструирование и расчет дорожной одежды

4.1 Назначение требований прочности

4.2 Назначение вариантов конструкции дорожной одежды при реконструкции

4.3 Определение расчётной влажности грунта

4.4 Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу

4.5 Расчёт конструктивных слоёв из монолитных материалов на растяжение при изгибе

4.6 Определение капитальных вложений в дорожную одежду. Выбор оптимального варианта конструкции дорожной одежды

4.7 Расчёт толщины слоя основания для уширения дорожной одежды

4.7.1 Расчёт дорожной одежды при уширении по упругому прогибу

4.7.2 Расчёт дорожной одежды при уширении на растяжение при изгибе

4.8 Конструирование и расчёт дорожной одежды при строительстве

4.8.1 Расчёт дорожной одежды при новом строительстве по упругому прогибу

4.8.2 Расчёт дорожной одежды при новом строительстве на растяжение при изгибе

5. Технология и организация работ по реконструкции земляного полотна автомобильной дороги

5.1 Последовательность работ при реконструкции земляного полотна

5.1.1 Последовательность работ при уширении земляного полотна насыпи

5.1.2 Последовательность работ при разработке выемки

5.1.3 Последовательность работ при новом строительстве

5.2 Технология реконструкции земляного полотна

5.2.1 Объёмы работ при реконструкции земляного полотна

5.2.2 Выбор дорожных машин при реконструкции

5.2.3 Определение оптимальных захваток

5.3 Проектирование системы дорожного водоотвода

5.4 Контроль качества и техника безопасности

6. Технология и организация работ по реконструкции дорожной одежды автомобильной дороги

6.1 Последовательность работ по реконструкции дорожной одежды

6.2 Технология реконструкции дорожной одежды

6.3 Объёмы выполняемых работ при реконструкции дорожной одежды

6.4 Выбор дорожных машин и обоснование схем их работы

6.5 Определение оптимальных длин захваток

6.6 Контроль качества и техника безопасности выполняемых работ

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Реконструкция дороги - процесс перевода дороги на более высокую категорию, при котором происходит ее перестройка. Дорогу реконструируют или перестраивают в тех случаях, когда ее состояние уже не соответствует возросшей интенсивности, скорости и составу движения.

При реконструкции дороги изменяются ширина и конструкция проезжей части, земляного полотна, искусственных сооружений, а также производится улучшение трассы в плане и продольном профиле.

Во время выполнения работ целесообразно сохранить старую дорогу для местного движения, а новую дорогу строить по новому направлению или рядом со старой. Но во многих случаях стремятся совместить новую дорогу со старой. Эти мероприятия обосновываются необходимостью хотя бы частичного использования земляного полотна и дорожной одежды старой дороги. При этом движение переводят на объездные дороги или пропускают по старой со значительным снижением скорости и неудобствами для проезжающих.

На участках реконструируемых дорог, где устраивают новую дорожную одежду, проектирование дорожной одежды выполняют в соответствии с ОДН 218.1.052-2002. На реконструируемых участках, где сохраняют или используют старую дорожную одежду, проектирование ведут в соответствии с положениями специальных нормативных документов на основе детальных данных по конструкции существующей дорожной одежды, состоянию ее конструктивных слоев и оценке способности этих слоев выполнять свои функции.



1. Характеристика исходных данных района проектирования

Площадь территории Егорьевского района равна 2,5 тыс. км², численность населения составляет 16,6 тыс. человек, в том числе в Новоегорьевске 6220 человек. Количество населённых пунктов составляет 20 штук, сельских администраций - 8. Протяжённость автодорог общего пользования составляет 169,7 км, дороги федерального значения отсутствуют. Плотность дорог с твёрдым покрытием - 64,33 км/тыс. км². Обеспеченность населения дорогами с твёрдым покрытием - 9,69 км/тыс. человек. Дороги с цементобетонным покрытием отсутствуют, с асфальтобетонным покрытием - 25,2 км, чёрнощебёночным (гравийным) - 28,03 км, щебёночным - 107,6 км, грунтовым - 8,93 км. Мостов всего 7 штук общей протяжённостью 116,5 погонных метров.

1.1 Климат в районе проектирования

Егорьевский район расположен в IV дорожно-климатической зоне. Климат резко континентальный. Горные хребты в северо-западной части Алтая расположены в виде "веера", открытого навстречу приходящим сюда атлантическим циклонам. При приближении к горам деятельность этих циклонов резко усиливается, следствием чего является увеличение облачности и количества осадков, повышение зимних и понижение летних температур, т.е. в целом смягчение континентальности климата. Необходимо отметить, что количество осадков неодинаково в разные годы. В засушливые годы на равнинной части района выпадает примерно в два раза меньше осадков, чем во влажные. По мере движения к внутренним низкогорным областям разница между суммами осадков, выпадающих в сухие и влажные годы, уменьшается. Внутренние низкогорные районы не подвержены влиянию засух.

Испаряемость выше на предгорных равнинах, чем в горной части района.

Зимние температуры в низкогорьях и среднегорьях выше, чем на прилегающих равнинах. Снеговой покров в предгорьях и низкогорьях более мощный, чем на предгорных равнинах. В целом, необходимо отметить, что в горной части района, по сравнению с равнинной, лето бывает более прохладным и влажным, а зима более теплой и снежной.

Среднегодовая скорость ветра 3,4 м/с. Наибольшие скорости ветра наблюдаются в ноябре, декабре - 4,3 м/с, преобладают ветры западного и юго-западного направления.

Средняя температура января -12,5^oC, июля +18,6^oC. Атмосферных осадков - 362 мм.

Таблица 1.1

Средняя температура воздуха в градусах Цельсия

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Температура, °С	-17,8	-16,7	-9,4	2,6	12,3	18,2	20,3	17,9	11,7	3,2	-7,6	-15	1,6

Данные по средней температуре беру со станции Рубцовск.

Таблица 1.2

Среднее количество осадков, приведенное к показателям осадков в миллиметрах

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	XI-III	IV-X	Год
Осадки, мм	14	15	18	20	33	39	45	37	27	32	32	23	102	233	335

Данные по среднему количеству осадков беру со станции Рубцовск.



Таблица 1.3

Средняя декадная высота снежного покрова в сантиметрах

Месяцы	IX	X	XI	XII	I
Декада	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3
Высота, см	-	-	-	-	-	-	4	6	7	10	14	16	18	20	20
II	III	IV	V	Наиб. на зиму	Место установки рейки
1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	ср.	max	min
22	24	26	27	27	24	15	4	-	-	-	-	30	63	10	Открытое

Данные по высоте снежного покрова беру со станции Рубцовск.

Таблица 1.4

Глубина промерзания почвы в сантиметрах

	Из max на зиму
Месяцы	XI	XII	I	II	III	IV	ср.	max	min
Глубина, см	3	57	108	130	140	-	-	-	-

Данные по глубине промерзания почвы беру со станции Рубцовск.

Таблица 1.5

Средняя месячная и годовая упругость водяного пара в мегабарах

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
Упругость пара, Мб	1,6	1,7	2,8	5,7	6,3	12,3	14,9	12,9	8,6	5,6	3	2	6,6

Данные по упругости водяного пара беру со станции Рубцовск.

По данным таблиц 1.1-1.5 строим дорожно-климатический график.

1.2 Рельеф местности

Рельеф Егорьевского района довольно разнообразен и по внешнему виду и по происхождению. Положение района в переходной зоне между Алтае-Саянской горной страной и Западно-Сибирской равниной определило основные черты рельефа. Территория района делится на равнинную, северо-западную, предгорную центральную и горную юго-восточную часть. У подножий гор расстилается плоская равнина. Поверхность ее в целом слабо наклонена на север. Это слабо расчлененные территории, со сравнительно неглубоким залеганием палеозойского фундамента, местами выходящего на поверхность в виде невысоких округлых сопок и повсеместно вскрывающегося речными долинами. В горном обрамлении формировались преимущественно четвертичные склоновые отложения. Чаще всего, это плотные суглинки с включением более крупного обломочного материала (дресва, щебень).

Сопочные слаборасчлененные предгорья занимают центральную часть района и представляют собой сравнительно выровненный массив с широкими слабоврезанными, часто заболоченными долинами.

Горы здесь имеют округлые, сглаженные формы, встречаются участки слаборасчлененных плато.

1.3 Почвы

Почвы каштановые, светло-каштановые, вдоль бора - песчаные.

На всём протяжении автомобильной дороги, а именно с ПК63+00 по ПК 70+00 основанием для земляного полотна является гравийно-песчаная смесь, залегающая на глубине 0,55 метров.

1.4 Растительность

По территории района проходит ленточный бор. Основное направление экономики - сельское хозяйство. Выращивают зерновые культуры, кормовые травы.



1.5 Инженерно-геологические условия

На территории Егорьевского района расположено 25 озер (часть из них соленые): Урлапово, Островное, Вавилон, Кривое, Горькое, Горькое-Перешеечное и др.

Геологическое строение Егорьевского района отличается большой неоднородностью. Это выражается разнообразием возраста горных пород.

Кембрийские отложения широко распространены в пределах района в центральной, восточной и северо-восточной частях в ядрах крупных антиклинальных структур. Представлены полями преимущественно терригенных толщ (песчаников, сланцев, конгломератов) и индексируются как нерасчлененные отложения среднего-верхнего отделов кембрия и верхнекембрийские-нижпсордовикские. Кембрийские отложения имеют многокилометровую мощность.

Ордовикские отложения развиты в южной, северной частях, и вытянутой в северо-западном направлении полосой к западу. Силурийские образования представлены нижним и верхними отделами. Нижнесилурийские отложения развиты в западной части района.

Верхнесилурийские образования распространены незначительно и локализованы в южной части района. Это главным образом известняки, песчаники, сланцы. Мощность ордовикских и силурийских отложений достигает 2000-3000 м.

1.6 Дорожно-климатический график

автомобильный дорога земляной реконструкция

По данным таблиц 1.1-1.5 строим дорожно-климатический график, представленный на рисунке 1.1



1.7 Определение сроков распутицы и возможного периода строительства

Продолжительность весенней распутицы определяется по формуле:

(1.1)

(1.2)

где

- срок перехода температуры через 0⁰С;

, - начало и конец весенней распутицы.

hпр - глубина промерзания грунта, см;

- коэффициент оттаивания грунта 1,2-6 см/сутки, для Алтайского края - 3,4.

Весенняя распутица начинается 19 апреля и заканчивается 18 мая, продолжительность 29 дней.

Продолжительность осенней распутицы равна разнице количества дней с колебаниями температуры от +3 градусов до -4 градусов по Цельсию. В моем случае осенняя распутица длится с 12 октября по 2 ноября, продолжительность 21 день.

Срок реконструкции земляного полотна вычисляем по формуле:



Тстр = Т - Тр - Торг - Тп.в. - Тм (1.3)

где

Т - период времени между окончанием весенней распутицы и началом осенней (с 18 мая по 12 октября - 151 день);

Тр - срок ремонта оборудования и машин (6 дней);

Торг - простои по организационным причинам, (5 дней);

Тп.в.- суммарное количество праздников и выходных (24 дней);

Тм - количество простоев по метеоусловиям, (6 дней)

Вычисляем срок реконструкции земляного полотна по формуле (3):

Тстр = 151 - 6 - 5 - 24 - 6 = 110 дней.

Таким образом, строительство земляного полотна производится с 18 мая по 12 октября, количество календарных дней 151, из них рабочих 110 дней.

Определяем коэффициент сменности по дорожно-климатическому графику с учетом продолжительности светового дня по формуле:

Ксм.= (1.4)

где t1 - количество дней с одной сменой;

t2 - количество дней при двух сменах.

Количество календарных дней с одной сменой определяется при продолжительности светового дня менее 16 часов по дорожно-климатическому графику (рисунок 1.1) и равно для Егорьевского района 75 дней, а количество выходных 21 день, следовательно рабочих дней с одной сменой 54 дня.

Количество календарных дней с двумя сменами определяется при продолжительности светового дня более 16 часов и равно 80 день, выходных - 22 дня и рабочих дней с двумя сменами равно 56 дней.

Используя формулу (4) вычисляем коэффициент сменности:



2. Проектирование плана трассы и продольного профиля дороги

2.1 Сбор расчётных нагрузок и характеристик дороги

Автомобильная дорога в плане запроектирована таким образом, что необходимо осуществить реконструкцию автомобильной дороги, с учетом уполаживания откосов, уширения земляного полотна.

Участок реконструкции автомобильной дороги располагается с ПК 63+00 по ПК 70+00.

Существующая автомобильная дорога, расположенная в Егорьевском районе, относится к III технической категории, которую необходимо реконструировать в Iб. Район строительства соответствует IV дорожно-климатической зоне. Расчетная, перспективная интенсивность движения на 20-летнюю перспективу составляет 14100 авт/сутки.

Существующая дорожная одежда:

- асфальтобетон - 23 см;

- гравийно-песчаная смесь - 70 см.

Расчетная статическая нагрузка на ось составляет 100 кН; среднее расчетное удельное давление на покрытие - 0,6 МПа; расчетный диаметр отпечатка колеса при кратковременном нагружении - 37 см.

2.2 Характеристика плана трассы

План трассы автомобильной дороги выполнен в программе AutoCAD, считан программой КОМПАС-3D-V10 и представлен в масштабе 1:2000.

План трассы - осевая линия автомобильной дороги, показывающая направление дороги в плане. Трасса дороги представляет собой плавную линию, над плавностью которой понимается такое соотношение между величинами смежных элементов, которое позволяет уверенно и безопасно вести автомобиль с расчетной скоростью.

По заданию необходимо запроектировать план трассы по существующей автомобильной дороге с максимальным использованием старого земляного полотна с изменением положения оси дороги.

По заданию проектируемая автомобильная дорога относится к III технической категории. Согласно таблице 3 [1] расчетная скорость основная составляет 120 км/ч, на пересечённой местности - 100 км/ч, допускаемая на трудных участках в горной местности - 60 км/ч. Согласно таблице 7 [1] наибольший поперечный уклон составляет 15‰. Согласно таблице 10 [1] наибольший продольный уклон основной составляет 40‰, на пересечённой местности - 50‰, в горной местности составляет 70‰. Наименьшие радиусы кривых в плане основные для скоростей 120 км/ч, 100 км/ч и 60 км/ч составляет 800 м, 600 м и 150 м соответственно, а в горной местности - 125 км/ч. Выпуклые в продольном профиле для основной, пересечённой и горной местностей составляет 15000 м, 10000 м и 2500 м соответственно, вогнутых для основной местности при скоростях 120, 100 и 60 км/ч составляет 5000 м, 3000 м и 1500 м, в горной местности - 600 м. Допускается принимать радиус кривой в плане меньше значения минимального с понижением при этом расчетной скорости и установкой дорожных знаков, информирующих об изменении скоростного режима.

План трассы прокладывается с соблюдением выше перечисленных требований и вычерчивается красным цветом на плане трассы реконструируемой дороги.

2.3 Проектирование продольного профиля

Продольный профиль автомобильной дороги дает представление об изменении рельефа местности по оси дороги и положении проектной линии относительно поверхности земли.

Продольный профиль вычерчивается на миллиметровой бумаге в вертикальном масштабе 1:500 и в горизонтальном - 1:5000.

На продольном профиле показан старый профиль дорожной одежды (черный), отметки которой взяты с плана трассы, прилагающегося к заданию.

После назначения конструкции новой дорожной одежды на профиле проводим линию поверхности назначенной дорожной одежды (красный). Красную линию проводим с учетом заново запроектированного продольного профиля, так как разница между двумя соседними участками (алгебраическая разность уклонов) превышает 5‰, которые соответствуют II технической категории.

Уклоны вычисляются по формуле:

где , - соседние отметки запроектированной дорожной одежды, м;

- расстояние между соседними отметками, =50м.

Например, уклон на участке ПК 63+50 - ПК 64+00 составляет:

(107,65-107,65)·1000/50 = 0,0‰.

Уклон на ПК 64+00 - ПК 64+50 составляет:

(107,90-107,65)·1000/50 = 5,0 ‰.

Алгебраическая разница между ними составляет: 5,0‰ - 0,0‰ = 5,0‰. Такое допускается.

В соответствии с данной формулой рассчитываем уклоны на остальных участках проектируемой автомобильной дороги.

ПК 63+00 - ПК 63+50: 7,2 ‰

ПК 63+50 - ПК 64+00: 0 ‰

ПК 64+00 - ПК 64+50: 5,0 ‰

ПК 64+50 - ПК 65+00: 5,4 ‰

ПК 65+00 - ПК 65+50: 3,0 ‰

ПК 65+50 - ПК 66+00: 4,6 ‰

ПК 66+00 - ПК 66+50: 6,8 ‰

ПК 66+50 - ПК 67+00: 8,2 ‰

ПК 67+00 - ПК 67+50: 7,8 ‰

ПК 67+50- ПК 68+00: 8,0 ‰

ПК 68+00- ПК 68+50: 6,2 ‰

ПК 68+50- ПК 69+00: 3,2 ‰

ПК 69+00- ПК 69+50: 3,2 ‰

ПК 69+50- ПК 70+00: 1,0 ‰

Так как для Iб категории условие соблюдается, алгебраическая разность уклонов не превышает 5 ‰ на всех ПК, кроме ПК 63+00 - ПК 63+50, то, в связи с небольшим превышением на данных пикетах, проектируем красную линию прямыми линиями.



3. Проектирование земляного полотна

3.1 Проектирование поперечного профиля земляного полотна

По отметкам, данным на плане, необходимо построить поперечные профили земляного полотна, указав на них местоположение оси новой (после реконструкции) дороги, а также конструкцию новой дорожной одежды. Поперечные профили строятся в системе КОМПАС-3D-V10 в масштабе 1:100 через каждые 50 м.

Поперечные профили существующей дороги строятся черным цветом. Поперечные профили после реконструкции (проектируемые), а также ось новой дороги показываются красным цветом. Также красным цветом показываются отметки оси и бровок запроектированных поперечных профилей.

Поскольку осуществляется проектирование реконструкции автомобильной дороги из III категории в Iб, проектируем новые типы поперечных профилей.

На участке дороги с ПК63+00 по ПК66+00 проектируем насыпь до 2 метров, тип 1 с треугольными боковыми канавами с обеих сторон.

На ПК66+00 - ПК67+50 проектируем насыпь до 2 метров, тип 2 с треугольными боковыми канавами с левой стороны.

На ПК67+50 - ПК68+00 и ПК69+00 - ПК70+00 проектируем выемку до 2 метров, тип 3 с треугольными боковыми канавами.

На ПК 68+00 - ПК69+00 проектируем выемку до 6 метров, тип 4 с треугольными боковыми канавами.

3.2 Подсчёт объёмов земляных работ

Подсчет площадей досыпаемого и срезаемого грунта осуществляем в программе КОМПАС-3D-V10 при помощи команды "Площадь": на панели инструментов выбираем "Измерения" - "площадь" и нажимаем Enter, затем выбираем нужную площадь, ограниченную линиями, нажимаем Enter и записываем полученный результат.

Определение объемов земляных работ выполняем при помощи рисунков 3.16-3.30, на которых изображены штриховкой участки срезки и досыпки грунта.

Объем земляных работ определяется по формуле:

где - площади в начале и конце участка, м²;

L - Длина участка, м.

Объем земляных работ на участке ПК63+00 - ПК63+50.

Площадь срезаемого грунта:

Объем срезаемого грунта определяем по формуле (3.1):

Площадь досыпаемого грунта:

Объем досыпаемого грунта определяем по формуле (3.1):

Таким же образом производим подсчёт объёмов земляных работ с ПК 63+50 по ПК 67+00.

Вычисленные объемы срезаемого и досыпаемого грунта сводим в таблицу 3.1.

Объёмы земляных работ учитываем с учётом их коэффициентов разрыхления и уплотнения. Коэффициент разрыхления для суглинка тяжёлого находится в пределах 1,2-1,3. Принимаем коэффициент разрыхления [kразр] для суглинка тяжёлого равный 1,3. Коэффициент относительного уплотнения [kупл] для суглинка тяжёлого при требуемом коэффициенте уплотнения грунта, равном 1,0, составляет 1,05.

Таблица 3.1 - Объем земляных работ

Участок	Объем срезаемого грунта, м3	Объем срезаемого грунта с учётом kразр=1,3, м3	Объем досыпаемого грунта, м3	Объем досыпаемого грунта с учётом kупл=1,05, м3	Общий объем работ, м3
1	2	3	4	5	6
ПК63+00 - ПК63+50	36,0	46,8	1140,75	1197,79	1244,59
ПК63+50- ПК64+00	36,0	46,8	1024,0	1075,2	1070,8
ПК64+00- ПК64+50	36,0	46,8	788,50	827,93	835,3
ПК64+50- ПК65+00	36,0	46,8	788,50	827,93	835,3
ПК65+00- ПК65+50	36,0	46,8	788,50	827,93	835,3
ПК65+50- ПК66+00	27,0	35,1	864,25	907,46	942,56
ПК66+00- ПК66+50	40,0	52,0	937,25	984,11	1036,11
ПК66+50- ПК67+00	62,0	80,6	934,50	981,23	1061,83
ПК67+00- ПК67+50	721,25	937,6	519,25	545,21	1482,81
ПК67+50- ПК68+00	2499,0	3248,7	114,25	119,96	3368,66
ПК68+00- ПК68+50	4906,25	6378,13	118,5	124,43	6502,56
ПК68+50- ПК69+00	3663,0	4761,9	112,25	117,86	4879,76
ПК69+00- ПК69+50	2408,0	3130,4	112,25	117,86	3248,26
ПК69+50- ПК70+00	3703,0	4813,9	112,25	117,86	4931,76
Итого:	18209,5	23672,33	8355,0	8772,76	32445,09



4. Конструирование и расчет дорожной одежды

4.1 Назначение требований прочности

В общем случае требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна определяется по формуле:

(4.1)

где Xj - параметр, зависящий от допускаемой вероятности повреждения покрытий (табл.1 прил.6)[2]. Xj=1,40;

Кпр - коэффициент относительной прочности дорожной одежды, принимаемый по табл.2 прил.6[2]. Кпр =1,00;

Крег - региональный коэффициент; Крег = 1 - для I-IV ДКЗ;

Кz - расчетный коэффициент, зависящий от фактической интенсивности дорожного движения (табл.4 прил.6)[2]. Кz =1,07;

Кси - коэффициент, учитывающий сопротивление конструктивных слоев дорожных одежд сдвигу и изгибу (табл.3 прил.6)[2]. Кси =1,33.

Для случая роста интенсивности движения во времени в соответствии с законом геометрической прогрессии:

(4.2)

где и - эмпирические коэффициенты, принимаемые для расчетной нагрузки. ; ;

- параметр, учитывающий суммарное число приложений расчетной нагрузки. - для усовершенствованных капитальных одежд;

- коэффициент, учитывающий продолжительность расчетного периода и агрессивность воздействия расчетных автомобилей в разных погодно-климатических условиях, принимается по таблицам 5.1 и 5.2 приложения 6[5] (0,88 для капитальных);

- показатель роста интенсивности движения. ;

- расчетный период эксплуатации дорожной одежды, годы.

- среднесуточная интенсивность движения на полосу в расчетный период 1-го года эксплуатации, приведенная к расчетным автомобилям, авт./cyт.

Среднесуточная интенсивность движения на полосу в расчетный период 1-го года эксплуатации, приведенная к расчетным автомобилям определяется по формуле:

(4.3)

Существующая интенсивность движения определяется по формуле:

(4.4)

.

Интенсивность движения на расчетный срок службы дороги определяется по формуле:

(4.5)

.

Для проектирования дорожной конструкции необходимо знать значения нагрузки, которую будет испытывать данная конструкция в наибольший неблагоприятный период года в конце ее срока службы.

Интенсивность движения автотранспорта определяем исходя из перспективной интенсивности грузового движения на 20-летнюю перспективу, равной 14100 авт/сут., согласно задания и из процентного соотношения марок автомобилей, проезжающих по данной дороге.

Каждое процентное соотношение типов автомобилей переведу к легковому автомобилю с помощью коэффициента приведения. Расчет перспективной интенсивности к легковому автомобилю представлен в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - Расчет перспективной интенсивности к легковому автомобилю

Вид автомобиля	% содержание автомобилей в парке	Количество автомобилей в парке	Коэффициент приведения к легковому автомобилю	Количество, приведенное к легковому автомобилю
Грузовые:	65	9165
УАЗ-451	5	705	1	705
ГАЗ-52	10	1410	1,5	2115
ГАЗ-САЗ-53Б	8	1128	1,5	1692
УРАЛ-4320	7	987	1,5	1480
ЗИЛ-131	9	1269	1,5	1904
КамАЗ-5320	11	1551	2,5	3877
УРАЛ-377СН	4	564	2,5	1410
ЗИЛ-130-76	2	282	2,0	564
ЗИЛ-ММЗ-554	3	423	2,0	846
КамАЗ-5511	4	564	2,5	1410
ЗИЛ-133Г	2	282	2,5	705
МАЗ-503А	5	705	2,5	1763
Автобусы:	10	1410
ПАЗ-672	15	212	1,5	318
ЛАЗ-699Н	45	634	1,5	951
Икарус-280	40	564	2	1128
Легковые:	20	2820	1	2820
? = 23688



Расчетное число приложения нагрузки определяется по формуле:

(4.6)

где - приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля в пределах одной полосы проезжей части, ед/сут.;

- коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним, определяется по таблице 3.2 [9]; для Iб категории автомобильной дороги с 4-я полосами движения;

? общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока, ;

? число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств каждой марки;

? суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортных средств каждой марки к расчётной нагрузке, определяется по таблице П 1.3 [9].

Число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств каждой марки находим исходя из перспективной интенсивности грузового движения на 20-летнюю перспективу в соответствии с их соотношением в общем потоке транспортных средств. Суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортных средств каждой марки принимаем в зависимости от грузоподъёмности транспортных средств по таблице П1.3 [9].

По полученным показателям определяем интенсивность движения, полученный результат заносим в таблицу 4.2.



Таблица 4.2 - Расчёт интенсивности движения

Марка а/м	%	Nm	Sm сум	Nm·Sm сум
Грузовые:	65	9165
УАЗ-451	5	705	0,005	4
ГАЗ-52	10	1410	0,2	282
ГАЗ-САЗ-53Б	8	1128	0,2	226
УРАЛ-4320	7	987	0,7	691
ЗИЛ-131	9	1269	0,7	888
КамАЗ-5320	11	1551	1,25	1939
УРАЛ-377СН	4	564	0,7	395
ЗИЛ-130-76	2	282	0,7	197
ЗИЛ-ММЗ-554	3	423	0,2	85
КамАЗ-5511	4	564	1,25	705
ЗИЛ-133Г	2	282	0,7	197
МАЗ-503А	5	705	1,25	881
Автобусы:	10	1410
ПАЗ-672	15	212	0,7	148
ЛАЗ-699Н	45	634	0,7	444
Икарус-280	40	564	0,7	395
Легковые:	20	2820	0,005	14

Расчетное число приложения нагрузки определяем по формуле (4,6):

Среднесуточную интенсивность движения на полосу в расчетный период 1-го года эксплуатации, приведенную к расчетным автомобилям определяем по формуле (4.3):

Суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы определяется по формуле:

(4.7)



где - приведенное к расчетной нагрузке среднесуточное число проездов всех колес, расположенных по одному борту расчетного автомобиля в пределах одной полосы проезжей части, ед/сут;

- коэффициент суммирования;

? показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобилей по годам. Так как по заданию ежегодный рост интенсивности движения составляет 2,2%, то ;

? расчётный срок службы, определяется по таблице П6.2 [9]. Для Iб категории автомобильной дороги с капитальным типом дорожной одежды в IV дорожно-климатической зоне составляет 20 лет.

? расчётное число расчётных дней в году, соответствующих определённому состоянию деформируемости конструкции, определяется по таблице П6.1 [9]. Для южной части Западной Сибири . принимаем равным 150 дней;

? коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, определяется по таблице 3.3 [9]. Для Iб категории автомобильной дороги с капитальным типом дорожной одежды .

Коэффициент суммирования определяется по формуле:

(4.8)

Суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы определяем по формуле (4.17):

Минимальный модуль упругости при росте интенсивности движения во времени определяем по формуле (4,2):

Требуемый модуль упругости дорожных одежд и земляного полотна определяем по формуле (4.1):

4.2 Назначение вариантов конструкции дорожной одежды при реконструкции

По заданию существующая дорожная одежда состоит из:

· покрытие - асфальтобетон толщиной - 23 см;

· основание: гравийно-песчанная смесь толщиной 70 см.

· Модуль упругости существующей дорожной одежды - 133 МПа.

Необходимо рассчитать дорожную одежду на усиление и уширение. Назначим конструкции дорожной одежды на усиление:

Первый вариант конструкции дорожной одежды.

Для назначения конструкции примем следующие слой дорожной одежды:

Асфальтобетон горячий плотный мелкозернистый тип Б марки I на БНД марки 60/90 - 9 сантиметров;

Асфальтобетон пористый крупнозернистый марки I на БНД марки 60/90-x сантиметров.

Существующая дорожная одежда - 0,93 метра:

- асфальтобетон - 0,23 метра;

- гравийно-песчанная смесь - 0,7 метра.

Определим расчетом толщину конструктивного слоя дорожной одежды (асфальтобетон пористый крупнозернистый марки I на БНД марки 60/90).

Таблица 4.3 - Конструкция усиления дорожной одежды по варианту I

№	Материал слоя	Е, МПа	h, см
1	Асфальтобетон горячий плотный мелкозернистый тип Б марки I на БНД марки 60/90	3200	9
2	Асфальтобетон пористый крупнозернистый марки I на БНД марки 60/90	2000	х (11)
3	Существующая дорожная одежда	133	-

Предварительно назначенная конструкция первого варианта дорожной одежды представлена на рисунке 4.1.

1 - плотный асфальтобетон на битуме БНД 60/90; 2 - пористый асфальтобетон на битуме БНД 60/90; слои существующей дороги: 3 - асфальтобетон и гравийно-песчаная смесь соответственно

Рисунок 4.1 - Первый вариант конструкции дорожной одежды

Расчет толщины нижнего слоя усиления осуществляем в следующей последовательности.

Находим отношение толщины верхнего слоя двухслойной системы к отпечатку колеса движущегося автомобиля по формуле:

(4.9)

где ? толщина верхнего слоя рассматриваемой двухслойной системы, см;

- отпечаток колеса движущегося автомобиля, определяется по таблице П1.1 [9]. При нагрузке на ось 100 кН, .

Находим отношение общего модуля упругости на поверхности двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя двухслойной системы по следующей формуле:

(4.10)

? общий модуль упругости на поверхности двухслойной системы, МПа. Для верхнего слоя = = 323,8 МПа;

? модуль упругости верхнего слоя рассматриваемой двухслойной системы, МПа.

Исходя из отношений (4.9) и (4.10) находим по номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) отношение модуля упругости нижнего слоя двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя двухслойной системы, которое представлено в следующей формуле. Из этого отношения нахожу .

(4.11)

где ? модуль упругости нижнего слоя рассматриваемой двухслойной системы, МПа.

Расчет толщины нижнего слоя усиления выполняем в следующей последовательности.

Определяем отношение модуля упругости нижнего слоя двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя двухслойной системы по (4.11).

Находим отношение общего модуля упругости на поверхности двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя двухслойной системы по формуле (4.10).

Исходя из отношений (4.10) и (4.11) находим по номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) отношение толщины верхнего слоя двухслойной системы к отпечатку колеса движущегося автомобиля , которое представлено формуле (4.9). Из этого отношения нахожу .

Определим отношения по формулам (4.9) и (4.10):

По номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) находим значение соотношения, :

Получив значение модуля упругости нижнего слоя, рассчитаем толщину нижнего слоя усиления.

Найдем отношения по формулам (4.10) и (4.11):

По номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) находим значение соотношения, представленного в формуле (4.9):

Назначаю толщину нижнего слоя усиления h = 11 см.

Вариант II:

а) Верхний слой - плотный мелкозернистый асфальтобетон на БНД 60/90. Толщина слоя h=9 см. Модуль упругости Е=3200 МПа.

б) Нижний слой - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом.

Толщина слоя h=х см, модуль упругости Е=420 МПа.

№	Материал слоя	Е, МПа	h, см
1	Асфальтобетон горячий плотный мелкозернистый тип Б марки I на БНД марки 60/90	3200	9
2	Щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом	420	х (24)
3	Существующая дорожная одежда	133	-

Предварительно назначенная конструкция первого варианта дорожной одежды представлена на рисунке 4.2.

1 - плотный асфальтобетон на битуме БНД 60/90; 2 - щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом; слои существующей дороги: 3 - асфальтобетон и гравийно-песчаная смесь соответственно

Рисунок 4.2 - Второй вариант конструкции дорожной одежды

Расчет толщины нижнего слоя усиления осуществляем в выше указанной последовательности.

Для верхнего слоя = = 323,8 МПа;

Определим отношения по формулам (4.9) и (4.10):

По номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) находим значение соотношения, :

Получив значение модуля упругости нижнего слоя, рассчитаем толщину нижнего слоя усиления.

Найдем отношения по формулам (4.10) и (4.11):

По номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) находим значение соотношения, представленного в формуле (4.9):

Назначаю толщину нижнего слоя усиления h = 24 см.

4.3 Определение расчётной влажности грунта

Для определения модуля упругости на поверхности грунта, необходимо определить его влажность.

Расчетная влажность грунта в долях определяется по формуле:

(4.12)

где ? среднее многолетнее значение относительной (в долях от границы текучести) влажности грунта, наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна, определяется по таблице П2.1 [9]. Для ІV дорожно-климатической зоны, 1-го типа местности по характеру увлажнения, для суглинка тяжёлого ;

? поправка на особенности рельефа территории, определяется по таблице П2.2 [9]. Для предгорных районов ;

? поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин, определяется по таблице П2.3 [9]. Для ІV дорожно-климатической зоны при наличии основания дорожной одежды из суглинка тяжёлого ;

? поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоёв дорожной одежды, определяется по рисунку П2.1 [9]. ;

? коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надёжности, определяется по таблице П4.2 [9]. Для коэффициента надежности, . Коэффициент надежности принимаем по таблице 3.1.

Расчетную влажность грунта в долях определяем по формуле (4.12):

При расчёте по допускаемому упругому прогибу модуль упругости грунта земляного полотна равен 46,4МПа - для суглинка тяжёлого при относительной влажности W/Wт=0,67, в соответствии с таблицей П2.5 [9].

4.4 Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу

Минимальный требуемый модуль упругости определяется по формуле:

(4.13)

где ? величина минимального модуля упругости, ;

? требуемый коэффициент прочности, определяется по таблице 3.1 [9]. Для Iб категории автомобильной дороги с капитальным типом дорожной одежды, заданной надёжности , .

Минимально требуемый модуль упругости определяем по формуле (4.13):

Чтобы проектируемая дорожная одежда соответствовала требованиям допускаемого упругого прогиба, необходимо, чтобы выполнялось условие:

(4.14)

где ? общий модуль упругости дорожной одежды, МПа.

Расчёт по допускаемому упругому прогибу ведём послойно, начиная с существующей дорожной одежды.

Исходя из отношений (4.9, 4.11) находим по номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) отношение общего модуля упругости на поверхности двухслойной системы к модулю упругости верхнего слоя двухслойной системы. Из этого отношения находим . При переходе к расчёту следующей двухслойной системы данная система считается как один (нижний) слой новой двухслойной системы с модулем упругости .

Расчет по упругому прогибу I варианта усиления дорожной одежды.

Модуль упругости двухслойной системы на поверхности нижнего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Модуль упругости двухслойной системы на поверхности верхнего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Проверяем выполнение условия (4.14):

- условие выполняется, следовательно, дорожная одежда удовлетворяет условию допускаемого упругого прогиба.

Расчет по упругому прогибу II варианта усиления дорожной одежды.

Модуль упругости двухслойной системы на поверхности нижнего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Модуль упругости двухслойной системы на поверхности среднего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Проверяем выполнение условия (4.14):

- условие выполняется, следовательно, дорожная одежда удовлетворяет условию допускаемого упругого прогиба.



4.5 Расчёт конструктивных слоёв из монолитных материалов на растяжение при изгибе

Приводим конструируемую дорожную одежду к двухслойной модели, где нижний слой - существующая дорожная одежда.

Расчет на растяжение при изгибе I варианта усиления дорожной одежды.

Приводим конструируемую дорожную одежду к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоёв.

Модуль упругости нижнего слоя модели Ен=133 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле (4.10):

Ев=()/(), (4.10)

где n- число слоёв дорожной одежды;

Еi -модуль упругости i-го слоя;

hi- толщина i-го слоя.

Для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе берем значения модулей упругости характерные для расчета при изгибе.

Ев=(4500·9+2800·11)/(9+11)=3565 МПа.

Ев/Ен=3565/133=26,805

Находим hв/D: hв/D=20/37=0,541.

В соответствии с полученными данными находим по номограмме (Приложение А, Рисунок А-4), .

Вычисляем растягивающее напряжение по формуле:



уr=·р·кв, (4.11)

где ? растягивающие напряжения от единичной нагрузки при расчётных диаметрах площадки, передающих нагрузку, 1,64 МПа;

р - расчётное давление колеса, Р= 0,6 МПа;

кв? коэффициент, учитывающий особенности напряжённого состояния покрытия конструкции под спаренным колесом, кв= 0,85.

В соответствии с формулой (4.11):

уr=1,64·0,6·0,85=0,836 МПа.

Прочность материала монолитного слоя при многократном растяжении при изгибе определяется по формуле:

RN=R0•к1•к2•(1-vr•t), (4.12)

где R0?нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчётной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки (приложение 3, таблица П. 3.1) [3], для пористого асфальтобетона на битуме БНД 60/90 R0=8,00 МПа;

к1? коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

к2? коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов, для пористого асфальтобетона к2=0,80 (таблица 3.6 ) [3];

vr? коэффициент вариации прочности на растяжение, 0,10, (таблица П. 4.1) [3];

t? коэффициент нормативного отклонения,=1,71 при кн=0,95, (таблица П. 4.2) [3].

Коэффициент к1 вычисляют по формуле:



к1=б/, (4.13)

где ?Nр? расчётное суммарное число приложений нагрузки за срок службы монолитного покрытия;

Суммарное расчётное число приложений расчётной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определяют по формуле:

?Nр=0,7·Nр·Кс•Трдг•кn/q(Тсл-1), (4.14)

где n ? число марок автомобилей;

Nр ? приведённая интенсивность на первый год срока службы, 2680 авт/сут (определена в соответствии с формулой (4.3);

Трдг ? число расчётных дней в году, соответствующих определённому состоянию деформируемости конструкции (определяемое в соответствии с приложением 6 [2]), 150 дней;

Кn ? коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, для капитального типа дорожной одежды и для Іб категории дороги он равен 1,49 в соответствии с [2];

Q ? показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобилей по годам, 1,022 в соответствии с заданием;

Тсл ? расчётный срок службы, для Іб категории, капитального типа дорожной одежды и ІV дорожно-климатической зоны он составляет 20 лет, принимается в соответствии с приложением 6 [2];

Кс? коэффициент суммирования, определяют по формуле:

Кс= (qТсл?1)/(q?1) (4.15)

Кс=(1,02220?1)/(1,022?1)=24,79.

Находим суммарное расчётное число приложений расчётной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы дорожной одежды в соответствии с формулой (4.14):

?Nр=(0,7·2680·24,787•150•1,49)/1,022(20-1)=ударов;

m ? показатель степени, зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя, для пористого асфальтобетона на битуме БНД 60/90 m=4,3, (таблица П. 3.1) [3];

б ? коэффициент, учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой, а также вероятность совпадения во времени расчётной температуры покрытия и расчётного состояния грунта рабочего слоя по влажности, для пористого асфальтобетона на битуме БНД 60/90 - б=5,9/7,1, (таблица П. 3.1) [3].

В соответствии с (4.13):

В соответствии с (4.12):

RN=8•0,182•0,8•(1-0,1•1,71)=0,966 МПа.

Для того чтобы монолитные слои не разрушались при изгибе под действием повторных кратковременных нагрузок, необходимо выполнение условия:

уr< RN/Кпртр (4.16)

В соответствии с (4.16):

уr<RN/Кпртр 0,836<0,966/1,0=0,966 - условие выполняется.

Расчет на растяжение при изгибе II варианта усиления дорожной одежды.

Приводим конструируемую дорожную одежду к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоёв.

Модуль упругости нижнего слоя модели Ен=420 МПа.

Ев=(4500·9)/9=4500 МПа.

Ев/Ен=4500/420=10,714

Находим hв/D:

hв/D=9/37=0,243.

По номограмме рис.3.4 определяем растягивающие напряжения, уr, от единичной нагрузки при расчётных диаметрах площадки, передающих нагрузку, уr=1,80.

В соответствии с формулой (4.11):

уr=1,80·0,6·0,85=0,918 МПа.

В соответствии с формулой (4.12):

RN=8•0,182•0,8•(1-0,1•1,71)=0,966 МПа.

Для того чтобы монолитные слои не разрушались при изгибе под действием повторных кратковременных нагрузок, необходимо выполнение условия. В соответствии с (4.16): уr<RN/Кпртр - 0,918<0,966/1,0=0,966 условие выполняется.

4.6 Определение капитальных вложений в дорожную одежду. Выбор оптимального варианта конструкции дорожной одежды

Стоимость материалов для устройства конструктивных слоев дорожной одежды определяется по формуле:

- Для битума и асфальтобетона руб./т:

(4.20)

где - отпускная цена материала, руб.;

- тариф на автомобильные перевозки, руб./т;

Стоимость конструктивных слоев дорожной одежды определяется по формуле:

- Для битума, асфальтобетона и ЩГПС(ц), руб./км:



(4.21)

где - высота конструктивного слоя, м;

- площадь поверхности 1 км конструктивного слоя, м²;

- коэффициент разрыхления материала;

- стоимость материала, руб./м³ (руб./т);

- коэффициент, учитывающий стоимость производства работ;

- объемная масса материала, т/м³.

Стоимость материалов для устройства слоев усиления дорожной одежды определяем по формуле (4.20):

? плотного асфальтобетона:

? пористого асфальтобетона:

- Щебёночно-гравийно-песчаной смеси, укреплённой цементом: СЩГПС(ц)=176,60 / 1,7+69,37=173,25 руб. / т

? битума:

Доставка строительных материалов осуществляется из производственной базы, расположенной на ПК63+20 на расстоянии 2,6 км влево.

Стоимость материалов для устройства конструктивных слоев дорожной одежды приведена в таблице 4.5.

Таблица 4.5

Стоимость дорожно-строительных материалов

Наименование материала	Ед. изм.	Объемный вес г, т/м3	Отпускная цена, Со, руб.	Транспортные расходы	Стоимость материала, руб./ед.изм.
				автомобильные	Итогоруб./т
				Lа	Та	Па
Асфальтобетонная смесь горячая мелкозернистая	т	2,4	902,31	2,6	26,68	?	69,37	971,68
Асфальтобетонная смесь горячая крупнозернистая	т	2,3	891,25	2,6	26,68	?	69,37	960,62
Щебеночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная цементом	м3	1,7	176,60	2,6	26,68	-	69,37	173,25
Битум	т	-	7896	2,6	26,68	?	69,37	7965,37

Капвложения в дорожную одежду определяются по формуле:

(4.22)

где 1,3 - коэффициент, учитывающий накладные расходы, плановые накопления и неучтенные затраты при подсчете стоимости материалов;

- стоимость слоев дорожной одежды, руб./км.

Стоимость конструктивных слоев дорожной одежды определяем по формуле (4.21):

I вариант

? плотного асфальтобетона:

;

? пористого асфальтобетона:

;

? битума:

II вариант

? плотного асфальтобетона:

;

? ЩГПС, укреплённой цементом:

;

? битума:

Капитальные вложения в дорожную одежду приведены в таблице 4.6.



Таблица 4.6 - Капитальные вложения в дорожную одежду

Наименование материала	Расход материалов на 1 км слоя V, м3	Коэффициент разрыхления, Kr	Материалы	Стоимость материала слоя, руб.	Коэффициент на производство работ, Kn	Стоимость слоя Сi, руб./км
			Объемная масса г, т/м3	Стоимость См, руб.
II вариант
Асфальтобетонная смесь горячая мелкозернистая	1665	1,02	2,4	971,68		1,1
ЩГПС(ц)	4728	1,02	1,8	173,25	1503915	1,1
Битум	18,5	-	1,2	7965,37	176831	1,1
Итого:	6205359
Итого с коэффициентом 1,3:	8066966
I вариант
Асфальтобетонная смесь горячая мелкозернистая	1665	1,02	2,4	971,68		1,1
Асфальтобетонная смесь горячая крупнозернистая	2035	1,02	2,3	960,62	4586105	1,1
Битум	37	-	1,2	7965,37	353661	1,1
Итого:	9790283
Итого с коэффициентом 1,3:	12727368

Суммарные приведенные затраты определяются по формуле:

(4.23)

где - капиталовложения в дорожную одежду, тыс.руб./км;

- коэффициент эффективности капиталовложений, ;

- коэффициент приведения разновременных затрат, ;

- текущие расходы в t-м году, тыс.руб./км;

- текущее время, годы.

Текущие расходы состоят из дорожно-эксплуатационных и транспортно-эксплуатационных расходов. Дорожно-эксплуатационные расходы включают затраты на капитальный, средний и текущий ремонты.

Транспортно-эксплуатационные расходы определяются по формуле:

(4.24)

где - количество рабочих дней в году, ;

- интенсивность движения в t-м году, авт./сут.;

- себестоимость перевозок, руб./авт.

Интенсивность в t-м году определяется по формуле:

(4.25)

где

- ежегодный прирост интенсивности движения, доли единицы.

Себестоимость перевозок определяем по средней скорости движения потока автомобилей:

(4.26)

Среднюю скорость подсчитываем, исходя из скорости движения автомобилей разных типов и состава движения:

(4.27)

где , , - скорость движения грузовых, легковых автомобилей и автобусов, км/ч;

, , - доля грузовых, легковых автомобилей и автобусов в составе движения.

Среднюю скорость определяем по формуле (4.27):

Себестоимость перевозок определяем по формуле (4.26):

Транспортно-эксплуатационные расходы определяем по формуле (4.24):

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

I вариант

Затраты на капитальный ремонт составляют 0,42 от капиталовложений:

Затраты на средний ремонт составляют 0,05 от капиталовложений:

Затраты на текущий ремонт составляют 0,0055 от капиталовложений:

Текущие приведенные расходы для I варианта дорожной одежды приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7 - Определение текущих приведенных расходов для I варианта дорожной одежды

Годы	Интенсивность движения, авт./сут.	Дорожно-эксплуатационные расходы	Транспортно-эксплуатационные расходы Ст-э	Ежегодные текущие расходы Ct	Коэффициент приведения 1/(1+Е)t	Текущие приведенные расходы Ct/(1+Е)t
		Капитальный ремонт	Ремонт
1	10008	-	-	243559	243559	0,926	225518
2	10223	-	-	248791	248791	0,857	213299
3	10439	-		254048	890416	0,794	706841
4	10654	-	-	259280	259280	0,735	190579
5	10870	-	-	264537	264537	0,681	180039
6	11085	-		269769	906138	0,630	571021
7	11300	-	-	275002	275002	0,583	160461
8	11516	-	-	280258	280258	0,540	151415
9	11731	-		285491	921859	0,500	461159
10	11947	-	-	290747	290747	0,463	134672
11	12162	-	-	295980	295980	0,429	126941
12	12378	-		301236	937605	0,397	372336
13	12593	-	-	306469	306469	0,368	112688
14	12808	-	-	311701	311701	0,340	106122
15	13023	-		316933	953302	0,315	300520
16	13239	-	-	322190	322190	0,292	94044
17	13455	-	-	327447	327447	0,270	88499
18	13670	-		332679	969047	0,250	242503
19	13885	-	-	337911	337911	0,232	78298
20	14100		-	343144	5688638	0,215	1220487
						Всего:	5737442

Суммарные приведенные затраты определяем по формуле (4.23):

24828494

Капиталовложения в 1 км дорожной одежды 12727368 руб.

Текущие приведенные затраты 5737442 руб.

Суммарные приведенные затраты 24828494 руб.

II вариант

Затраты на капитальный ремонт составляют 0,42 от капиталовложений:

Затраты на средний ремонт составляют 0,05 от капиталовложений:

Затраты на текущий ремонт составляют 0,0055 от капиталовложений:

Текущие приведенные расходы для II варианта дорожной одежды приведены в таблице 4.8.

Таблица 4.8 - Определение текущих приведенных расходов для II варианта дорожной одежды

Годы	Интенсивность движения, авт./сут.	Дорожно-эксплуатационные расходы	Транспортно-эксплуатационные расходы Ст-э	Ежегодные текущие расходы Ct	Коэффициент приведения 1/(1+Е)t	Текущие приведенные расходы Ct/(1+Е)t
		Капитальный ремонт	Ремонт
1	10008	-	-	243559	243559	0,926	225518
2	10223	-	-	248791	248791	0,857	213299
3	10439	-	403348	254048	657396	0,794	521862
4	10654	-	-	259280	259280	0,735	190579
5	10870	-	-	264537	264537	0,681	180039
6	11085	-	403348	269769	673118	0,630	424178
7	11300	-	-	275002	275002	0,583	160461
8	11516	-	-	280258	280258	0,540	151415
9	11731	-	403348	285491	688839	0,500	344591
10	11947	-	-	290747	290747	0,463	134672
11	12162	-	-	295980	295980	0,429	126941
12	12378	-	403348	301236	704585	0,397	279800
13	12593	-	-	306469	306469	0,368	112688
14	12808	-	-	311701	311701	0,340	106122
15	13023	-	403348	316933	720282	0,315	227063
16	13239	-	-	322190	322190	0,292	94044
17	13455	-	-	327447	327447	0,270	88499
18	13670	-	403348	332679	736027	0,250	184190
19	13885	-	-	337911	337911	0,232	78298
20	14100		-	343144	3731269	0,215	800537
						Всего:	4644797

Суммарные приведенные затраты определяем по формуле (4.23):

Капиталовложения в 1 км дорожной одежды 8066966 руб.

Текущие приведенные затраты 4644797 руб.

Суммарные приведенные затраты 16745246 руб.

Вывод:

Произведенные расчеты по определению суммарных приведенных затрат показали, что наиболее экономичным является II вариант дорожной одежды.

4.7 Расчёт толщины слоя основания для уширения дорожной одежды

Поскольку при реконструкции автомобильной дороги из III категории в Iб, производится расширение проезжей части, то необходимо устройство слоя основания для уширения. В качестве материала слоя основания принимаем щебеночно-гравийную смесь С1 с модулем упругости 300 МПа.

Расчет толщины слоя основания осуществляем в той же последовательности, что и расчет толщины нижнего слоя усиления. Зная, что нижний модуль упругости для слоя усиления равен 133 МПа, ведём расчёт так:

Найдем отношения по формулам (4.10) и (4.11):

По номограмме (Приложение А, Рисунок А-1) находим значение соотношения, представленного в формуле (4.9):

Назначаю толщину нижнего слоя усиления на уширение h = 32 см.

4.7.1 Расчёт дорожной одежды при уширении по упругому прогибу

В таблице 4.9 приведены расчетные значения параметров варианта дорожной конструкции при уширении.

Таблица 4.9 - Расчетные значения параметров второго варианта конструкции дорожной одежды при уширении

Материал слоя	Е, МПа	h, см
1. Плотный асфальтобетон на БНД 60/90	3200	9
2. Щебёночно-гравийно-песчаная смесь, укрепленная битумом	420	24
3. Щебёночно-гравийная смесь С1	300	32
4. Грунт земляного полотна - суглинок тяжёлый	54	-



Рисунок 4.3 - Дорожная одежда при уширении

1 - Плотный асфальтобетон на БНД 60-90; 2 - Щебёночно-гравийно-песчаная смесь, укреплённая битумом; 3 - Щебёночно-гравийная смесь С1

Модуль упругости трёхслойной системы на поверхности нижнего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Модуль упругости трёхслойной системы на поверхности среднего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Модуль упругости двухслойной системы на поверхности верхнего слоя усиления определяем с помощью соотношений (4.9), (4.10), (4.11):

Проверяем выполнение условия (4.14):

- условие выполняется, следовательно, дорожная одежда удовлетворяет условию допускаемого упругого прогиба.

4.7.2 Расчёт дорожной одежды при уширении на растяжение при изгибе

Приводим конструируемую дорожную одежду к двухслойной модели, где нижний слой - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоёв.