Проектирование и расчет участка автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Общая часть

1.1 Характеристика района проектирования

Климат.

Климат Кемеровской области континентальный: зима холодная и продолжительная, лето тёплое и короткое. Средние температуры января ?17… ?20 °C, июля -- +17…+18 °C. Среднегодовое количество осадков колеблется от 300 мм на равнинах и в предгорной части до 1000 мм и более в горных районах. Продолжительность безморозного периода длится от 100 дней на севере области до 120 дней на юге Кузнецкой котловины.

Рельеф.

Кемеровская область расположена на юго-востоке Западной Сибири, занимая отроги Алтая и Саян. Большая разность высот поверхности определяет разнообразие природных условий. Наивысшая точка -- голец Верхний Зуб на границе с Республикой Хакасия поднимается на 2178 м, наименьшая -- 78 метров над уровнем моря лежит в долине реки Томи на границе с Томской областью. По рельефу территория области делится на равнинную (северная часть), предгорные и горные районы (Кузнецкий Алатау (на востоке), Салаирский кряж (на западе), Горная Шория (на юге)), межгорную Кузнецкую котловину.

Растительность и почвы.

Растительность весьма многообразна. На горных вершинах встречаются растения тундры и альпийских лугов, среднегорье и низкогорье поросло «чернью» -- пихтово-осиновыми лесами с высокотравьем и реликтовыми растениями. Предгорья и межгорные котловины заняты растительностью степей и лесостепей. Островками встречаются сосновые боры, а в Горной Шории и в бассейне реки Кондомы у Кузедеево находится реликтовая роща сибирской липы. Разнообразие рельефа и климата создаёт пестроту почвенного и растительного покрова. Наибольшую площадь занимают разновидности дерново-подзолистых почв, в Кузнецкой котловине преобладают чернозёмы, обладающие высоким плодородием.

Инженерно-геологические условия.

Грунты по трассе представлены следующим геологическим разрезом:

- растительный грунт - 0.24 м.

- суглинок тяжелый песчанистый 1.96 м.

- суглинок легкий пылеватый 1.15 м.

- глина - ниже.

Уровень стояния грунтовых вод - 3,50 м.

1.2 Технические нормативы проектируемой дороги

Таблица 1 - Технические нормативы

№ п/п	Наименование показателей	Единица измерения	Величина показателей
1	Интенсивность движения	авт/сут.	1860
2	Категория дороги		III
3	Расчетная скорость движения	км/ч	100
4	Число полос движения	шт.	2
5	Ширина полосы движения	м	3,50
6	Ширина проезжей части	м	7,00
7	Ширина обочины	м	2,50
8	Ширина земляного полотна	м	12,00
9	Ширина краевой полосы	м	0,50
10	Радиусы кривых в плане: - рекомендуемый - наименьший	м м	3000 600
11	Продольные уклоны: - рекомендуемый - наибольший	‰ ‰	30 50
12	Радиусы вертикальных кривых в профиле: выпуклые: - рекомендуемый - наименьший вогнутые: - рекомендуемый - наименьший	м м м м	70000 10000 8000 3000
13	Наименьшая расчетная видимость: - встречного автомобиля - для остановки	м м	350 200
14	Габариты мостов		Г-9,5
15	Тип покрытия	Усовершенствованный. Капитальный

1.3 Трасса дороги

Воздушная линия.

Направление трассы воздушной линии Северо-Западное. Воздушная линия между населенными пунктами А и Б пересекает две автомобильные дороги, озеро Черное и непроходимые болота близ озера. Учитывая необходимость обхода главного препятствия, можно сделать вывод, что проложение трассы по воздушной линии является нецелесообразным. Для выбора оптимального проложения трассы предусмотрен вариант трассы - южнее воздушной линии. Длина воздушной линии составляет 2760 м.

Трасса дороги.

От начального пункта трасса проложена в Юго-Западном направлении: начальное направление ЮЗ:66°00'. Угол поворота б1 = 57 °00'.

Угол поворота намечен с целью обхода непроходимой местности и пересечения с р Голубая под углом близким прямому. В вершине угла поворота вписана круговая кривая радиусом 800м. С целью обеспечения безопасности движения на круговой кривой предусмотрено устройство переходных кривых.

Общее протяжение трассы - 3090 м. Коэффициент развития трассы 1,12. Трасса пересекает 2 реки на ПК 10+40 - р. Голубая; на ПК 14+60 - р. Беличка.

2. Попикетная ведомость объёмов земляных работ

Таблица 2 - Ведомость объёмов земляных работ.

Поперечник	Крутизна откосов	Рабочая отметка	Расстояние между поперечниками
		Левая	Правая
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37	4 4 1,5 1,5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 4 4 4 1,5 1,5 1,5 1,5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4	1 3 5,94 3,43 3 1,72 1,67 1,88 0,74 0,41 0,71 0,2 0 1,75 3 5,23 6 9,04 6 5,17 3 0,94 1,6 3 4,33 4 3,24 3 1,46 1,9 2,01 0 -1 -2,84 -2,9 -1 0	3 5,94 3,43 3 1,72 1,67 1,88 0,74 0,41 0,71 0,2 0 1,75 3 5,23 6 9,04 6 5,17 3 0,94 1,6 3 4,33 4 3,24 3 1,46 1,9 2,01 0 -1 -2,84 -2,9 -1 0 1,73	40 60 100 9 61 30 100 100 100 100 100 50 50 36 64 8 32 47 13 61 39 100 51 49 60 40 33 67 100 100 41 24 38 20 8 29 43

Определение ширины постоянной и временной полос отвода

Таблица 3 - Ширина постоянной и временной полос отвода

Участок ПК…+…	Расстояние, L, м	Коэффициент заложения откоса, m	Средняя рабочая отметка, hср, м	Временная	Постоянная
				Lвр	Fвр	Lп	Fп
0+00 - 0+40 0+40 - 2+09 2+03 - 9+36 9+36 - 10+08 10+08 - 10+87 10+87 - 11+61 11+61 - 13+51 13+51 - 15+33 15+33 - 18+41 18+41 - 18+62 18+62 - 19+28 19+28 - 19+43 19+43 - 20+00	40 169 727 72 79 74 190 182 308 21 66 15 57	4 1,5 4 1,5 1,5 1,5 4 1,5 4 4 4 4 4	2 3,84 1,38 4,74 7,01 4,72 2,14 3,51 1,67 0,5 1,94 0,5 0,90	90 33,52 85,04 36,22 43,54 36,16 91,12 32,53 87,36 32,62 43,26 32,62 81,2	3600 5664,88 61824,08 2607,84 3439,66 2675,84 17312,8 5920,46 26906,88 685,02 2855,16 489,3 4628,4	47,6 25,52 42,64 28,22 35,54 28,16 48,72 24,53 44,96 19,76 35,26 19,76 38,8	1904 4312,88 30999,28 2031,84 2807,66 2083,84 9256,8 4464,46 13847,68 414,96 2327,16 296,4 2211,6
Итого					138610,32		76958,56
Среднее				55,78		33,81

Ведомость объемов работ по рекультивации резервов

Таблица 4 - Ведомость объемов работ по рекультивации

№№ п/п	Местоположение резерва	Протяжение резерва, м	Средняя глубина резерва, м	Ширина резерва поверху, м	Площадь резерва, м2	Средняя мощность растительного грунта, м	Объем снимаемого грунта, м3	Объем растительного грунта для восстановления площади резерва, м3	Удобрение, вспашка, боронование и посев трав,м2
	От ПК+	До ПК+
1 2 3 4 5	0+00 2+09 11+61 15+33 19+43	0+40 9+36 13+51 18+41 20+00	40 727 190 308 57	1,5 1,5 1,5 1,5 1,5	19 19 19 19 19	760 13813 3610 5852 1083	0,24 0,24 0,24 0,24 0,24	182,4 3315,12 866,4 1404,48 259,92	184,22 3348,27 875,06 1418,52 262,52	1842,2 33482,7 8750,6 14125,2 2625,2
Итого										60885,9

3. Земляное полотно

3.1 Проектирование продольного профиля

Продольный профиль запроектирован в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85

Проектная линия нанесена по методу Антонова с использованием шаблонов вертикальных кривых в основном по обертывающей, с учетом рекомендуемых рабочих отметок и контрольных точек:

- пересечение с существующей дорогой, Hпк8+50= 147,50 м.

- минимальная высота моста,

- минимальная высота насыпи у трубы,

Минимальный радиус: выпуклой кривой -

вогнутой -

Максимальный радиус: выпуклой кривой -

вогнутой -

Максимальный продольный уклон -

Максимальная высота насыпи -

Наибольшая глубина выемки - 2,9м;

Минимальная длина: выпуклой кривой -

вогнутой -

На всем протяжении запроектированная проектная линия обеспечивает в продольном профиле видимость больше минимально допустимой.

3.2 Определение руководящей рабочей отметки

Величина руководящей рабочей отметки зависит от дорожно-климатической зоны, типа местности по характеру увлажнения, вида грунта земляного полотна и расчетного уровня снегового покрова, от поверхности длительно стоящих вод, от высоко стоящих вод.

I. Рекомендуемые рабочие отметки для:

1. Первого типа местности на ПК 0+00 - 10+00;

ПК 10+70 - 14+00

ПК 15+30 - 20+00.

(1)

где - ширина обочины, ; - уклон обочины,

2. Третьего типа местности на ПК 10+00 - 10+70;

ПК 14+00 - 15+30.

а) На участках с длительно стоящих поверхностных вод.

(2)

где - глубина длительно стоящих вод, , - возвышения поверхности покрытия над уровнем воды, .

б) На участках с высоким стоянием грунтовых вод.

(3)

где - возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, , - глубина залегания грунтовых вод, .

II. Рекомендуемая рабочая отметка по условию не заносимости дороги снегом.

(4)

где - толщина снегового покрова, ; - минимальное возвышения бровки насыпи над уровнем снегового покрова.

.

Рекомендуемую рабочую отметку по каждому типу местности сравниваем с рекомендуемой рабочей отметкой по снега незаносимости и принимаем наибольшую.

Для первого типа местности и ; .

Для третьего типа местности: , и ; .

3.3 Проектирование поперечных профилей земляного полотна

Устанавливаем степень пригодности суглинка тяжелого песчанистый для устройства рабочего слоя земляного полотна: согласно СНиП 2.05.02-85 средняя величина относительного морозного пучения для суглинка тяжелого пылеватого на местности I типа по увлажнению составляет 2-4%. В данном случае суглинок тяжелый песчанистый относится к II группе по степени пучинистости.

Такие грунты во II дорожно-климатической зоне используются в рабочем слое земляного полотна без ограничений. Значит, для отсыпки насыпи будет использоваться грунт из притрассовых резервов и выемок.

Учитывая требования СНиП и руководствуясь типовыми решениями назначаем следующие типовые конструкции земляного полотна.

Тип 1 при hнас< 3,0; с заложением откосов m=4, n=6.

на участках: ПК 0+00 - ПК 0+40

ПК 2+09 - ПК 9+36

ПК 11+61 - ПК 13+51

ПК 15+33 - ПК 18+41

ПК 19+43 - ПК 20+00

Тип 3 при hнас =3,0 - 6,0м; с заложением откосов m=1,5

На участках: ПК 0+40 - ПК 2+09

ПК 9+36 - ПК 10+08

ПК 10+87 - ПК 11+61

ПК 13+51 - ПК 15+33

Тип 4 при hнас =6,0 - 12,0м; с заложением откосов m=1,5

На участках: ПК 10+07 - ПК 10+87

Тип 7б при hнас < 1,0м; с заложением откосов m=4, n=1,5

На участках: ПК 18+41 - ПК 18+62

ПК 19+28 - ПК 19+43

Тип 9 при hнас = 1,0 - 5,0м; с заложением откосов m=4, n=1,5

На участках: ПК 18+62 - ПК 19+28

3.4 Подсчет объемов земляных работ

Объемы земляных работ определены с применением компьютерной программы с учетом поправок:

- на разность рабочих отметок,

- на устройство проезжей части,

- на снятие растительного слоя,

- на устройство искусственных сооружений.

Исходные данные

1. Ширина земляного полотна - 12,0 м.

2. Ширина проезжей части - 7,0 м.

3. Уклон обочины - 40‰.

4. Уклон проезжей части - 20‰.

5. Толщина дорожной одежды - 0,62 м.

6. Толщина растительного слоя - 0,20 м.

7. Ширина обочины - 2,5 м.

8. Ширина укрепленной полосы - 0,5 м.

9. Ширина обочины за укрепительной полосой - 1,5 м.

10. Толщина краевой полосы - 0,62 м.

11. Толщина укрепления обочины за краевой полосой - 0,15 м.

12. Крутизна откоса - 4.

13. Ширина кювета - 0,6.

14. Глубина кювета - 1,5 м.

15. Крутизна откоса кювета -6.

16. Количество поперечников - 37.

Проектирование водоотвода.

Отвод поверхностных вод предусмотрен:

- от насыпей к боковым резервам,

- из выемок в кюветы.

Поверхностные воды отведены к водопропускным сооружениям.

На участках насыпей при (тип 1) предусмотрены резервы глубиной до 1,50 м.

Минимальная глубина кювета:

(5)

где hдо - толщина дорожной одежды, hдо=0,62 м; c''' - ширина обочины за краевой полосой, c''' = 2,50 м; io - уклон обочины, io =0,040.

Подставив в формулу (5) значения, получим:

Уклон дна водоотводных сооружений принят от 3 до 42 ‰

- При уклоне дна кювета до 20‰ - без укрепления,

- При уклоне 20-30‰ - одерновка,

- При уклоне 30-50‰ - мощение.

3.5 Дорожная одежда

Исходные данные:

1. Район проектирования - Кемеровская область.

2. Дорожно-климатическая зона (подзона) - III1.

3. Перспективная интенсивность движения - 1860 авт/сут.

4. Состав движения:

Автомобили грузоподъемностью:

- от 1,0 до 2,0 тонн - 30% - 558 авт/сут.;

- от 2,0 до 5,0 тонн - 20% - 372 авт/сут;

- от 5,0 до 8,0 тонн - 20% - 558 авт/сут;

- более 8,0 тонн - 15% - 3186 авт/cут;

- автобусы - 15% - 186 авт/cут.

5. Категория проектируемой дороги III.

6. Заданный коэффициент надежности .

7. Коэффициент прироста интенсивности движения - .

8. Грунт земляного полотна - суглинок тяжелый песчанистый.

9. Тип местности по характеру поверхностного стока и степени увлажнения - 1

10. Тип дорожного покрытия - усовершенствованный - капитальный.

11. Группа расчетного автомобиля.

Для автомобильной дороги III категорий за расчетный принимаем автомобиль группы А с параметрами:

Т = 100 кН - статистическая нагрузка на одиночную ось;

Р = 0,6 МПа - давление на покрытие;

Д = 37 см - расчетный диаметр следа колеса.

Определения расчетной приведенной интенсивности воздействия нагрузки и требуемого модуля упругости.

1. Приведенная к расчетной нагрузке, интенсивность на последний год срока службы:

, (6)

где - коэффициент, учитывающий число полос движения, = 0,55); n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока; - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки; - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортных средств m-й марки к расчетной нагрузке.

Подставив в формулу (6) значения получим:

,

2. суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки:

,, (7)

где - расчетное число расчетных дней в году,=125 дней; - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого, =1,38; - расчетный срок службы, =15 лет; - коэффициент суммирования, =15.

Подставив в формулу (7) значения получим:

.

3. Минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции

, (8)

где С - эмпирический параметр при , .

.

По формуле (8) определяем , если , не зависимо от результата полученного по формуле (8), должно быть не менее .

- для дороги III категории.

Сравниваем полученный результат с требуемым модулем упругости и для дальнейших расчетов принимаем наибольшее:

………

Следовательно, для дальнейших расчетов принимаем

Определение расчетных характеристик грунта рабочего слоя земляного полотна при расчете дорожной одежды на прочность

Расчетная влажность грунта рабочего слоя определяется по формуле:

Wp = (Wтаб + ?1W - ?2W ) * (1 + 0,1 * t ) - ?3, (9)

где Wтаб - это среднее многолетнее значение относительной влажности грунта, Wтаб = 0,62; ?1W - это поправка на особенности рельефа территории, ?1W = 0,00; ?2W - поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочины, ?2W = 0,00; t - коэффициент нормированного отклонения,t = 1,32; ?3 - поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды, ?3 = 0,00.

Определяем расчетную влажность рабочего слоя.

Wp =(0,60 + 0,00 + 0,00) * (1+0,1+1,32) - 0,00 = 68.

Определяем расчетные характеристики грунта.

цгр - угол внутреннего грунта, цгр = 6,1°;

Сгр - сцепление грунта, Сгр = 0,0072 МПа;

Егр - модуль упругости грунта, Егр = 44,6 МПа.

Расчет дорожной одежды по допускаемому упругому прогибу.

Конструкция удовлетворяет требования прочности и надежности.

Е= Е* К, МПа, (10)

где - общий расчетный модуль упругости конструкции; - требуемый коэффициент прочности по критерию упругого прогиба.

Е= 223 * 1,10= 246 МПа

Определяем общий модуль упругости на поверхности 1 слоя.

Еобщ1 = Еобщ = 246 МПа.

Расчет сводится к определению толщины слоя основания, устраиваемого из местного материала укрепленного вяжущими.

Определяем общий модуль упругости на поверхности 2 слоя.

(по номограмме)

Определяем общий модуль упругости на поверхности 3 слоя.

(по номограмме)

Определяем общий модуль упругости на поверхности 4 слоя.

(по номограмме)

Определяем необходимую толщину 3 слоя.

(по номограмме)

см

Определяем общую толщину дорожной одежды.

, см, (11)

см.

Расчет дорожной одежды на сдвиг в подстилающем грунте.

Конструкция удовлетворяет требования прочности, при сдвиге в подстилающем грунте при условии:

, (12)

где Т - расчетная активное напряжения сдвига; - требуемый коэффициент прочности по критерию сдвига,.

Определяем средний модуль упругости многослойной конструкции дорожной одежды:

, (13)

Определяем удельное активное напряжения, вычислив отношения:

=459.

Определяем удельное активное напряжения, вычислив отношения:

;

;

;

(по номограмме).

Определяем активное напряжения сдвига.

, (14)

где - удельное активное напряжения,.

Определяем предельную величину активного напряжения сдвига.

, (15)

где - коэффициент, учитывающий особенность работы конструкции,; - сцепления в грунте земляного полотна, ; - средний взвешенный удельный вес конструкции слоев расположенных выше проверяемого слоя,; - глубина расположения поверхности слоя проверяемого на сдвиг от верха конструкции; - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя,.

,МПа,

Проверяем условия прочности по формуле (12)

,Мпа ,

.

Вывод: следовательно, конструкция дорожной одежды удовлетворяет требования прочности на сдвиг.

3.6 Расчет монолитных слоев из асфальтобетона на растяжения при изгибе

Конструкция удовлетворяет требования прочности, при изгибе в подстилающем грунте при условии:

, (16)

где - наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое; - требуемый коэффициент прочности по критерию растяжению при изгибе, .

Определяем средний модуль упругости:

,

Определяем общий модуль упругости оснований.

.

Определяем растягивающие напряжения от единичной нагрузки, вычислив отношения:

,

,

(по номограмме).

Определяем наиболее растягивающее напряжение.

, (17)

где - растягивающее напряжение от единичной нагрузки, - коэффициент учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции,.

Определяем прочность материала асфальтобетонной смеси при изгибе:

, (18)

где - нормативное значение предельного сопротивления растяжения при изгибе,; - коэффициент снижения прочности в следствии с усталостным явлением при многократном приложении, определяется по формуле (19); - коэффициент учитывающий снижения прочности во времени от воздействия природно-климатических факторов,; - коэффициент вариации прочности на растяжении,; t - коэффициент нормативного отклонения.

, (19)

где - коэффициент учитывающий различия в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузки,=7,1; - показатель степени зависящий от свойств материала рассчитываемого слоя,.

,

.

Проверяем условие прочности по формуле (1)

,

.

Вывод: следовательно, конструкция дорожной одежды удовлетворяет условию прочности слоев из асфальтобетона на растяжения при изгибе.

Список литературы

асфальтобетон монолитный земляной

1. Лавриненко Л.Л. Изыскания и проектирование автомобильных дорог: учебник для техникумов / Л.Л. Лавриненко. - М.: Транспорт, 1991. - 296с.

2. Красильщиков И.М. Проектирование автомобильных дорог: учебное пособие для средне-специальных учебных заведений / И.М. Красильщиков. - М.: Минтранс, Федеральный дорожный департамент, 1994. - 216с.

3. Антонов Н.М. Проектирование и разбивка вертикальных кривых на автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1968. - 152с.

4. ГОСТ Р.21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог. - Введ,1997.-01.06. - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 1997. - 26с.

5. ОДН 218.046-01. Отраслевые дорожные нормы. Проектирование нежестких дорожных одежд. - Введ. 2001 -01.01. -М.:2001. - 94.

6. ГЭСН-2001. Государственные элементные сметные нормы на строительные работы Сборник 27 Автомобильные дороги. - М.: Госстрой,2001. - 88с.

7. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. - Введ.1987. - 01.01. - М.: ЦИТП Госстрой СССТ,1986. - 56с.

8. Типовые материалы 503-0-48.87. Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования. - Введ. 1987. - 30.03 - М.: 1987. - 55с.

Размещено на Allbest.ru