Проектирование дорог в сложных условиях

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра «Автомобильные дороги и аэродромы»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ:

«Проектирование дорог в сложных условиях»

Выполнил студент гр. СТб(АДА)-15-4: Газзаев И.Н.

Руководитель: Олисаева Л.Г.

Владикавказ 2018 г



Введение

автомобильный дорога трасса земляной

В данном курсовом проекте разрабатывается участок дороги который по итогам расчетов должен соответствовать всем требованиям по расположению участка в пространстве , нормам по конструкции дорожного полотна, требованиям по обеспечению пропускной способности автомобильной дороги и безопасности движения по ней.

В работе приведены краткое описание природных условий района проектирования; назначение категории и технических нормативов автомобильной дороги; проектирование плана , профилей дороги; проектирование дорожной одежды; оценка транспортно эксплуатационого качества дороги.

Автомобильная дорога - объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся ее технологической частью, - защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог;

При строительстве автомобильных дорог необходимо учитывать множество факторов, влияющие на такие показатели, как долговечность, удобство, а самое главное - безопасность движения. К таким факторам в первую очередь относятся природные условия (климат, рельеф, растительность, геология, гидрография). Это влияние бывает настолько велико, что при строительстве приходиться полностью менять технологический процесс. Кроме того, природные факторы влияют и на самочувствие самих рабочих.

Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных факторов (нагревание солнечными лучами, промерзание и оттаивание, увлажнение выпадающими осадками, грунтовыми водами и водой, притекающей с придорожной полосы и т.п.) Эти особенности их работы должны учитывать проектировщики, строители.

Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учётом психофизиологических особенностей восприятия водителями дорожных условий, они должны предоставлять водителям всю необходимую информацию, как бы подсказывая им правильные режимы движения, обеспечивая высокую пропускную способность и исключая возможность серьёзных дорожно-транспортных происшествий.

Курсовой проект выполняется с целью закрепления знаний по принципам составления норм на проектирование трассы и развития первичных навыков трассирования по карте и проектирования продольного и поперечного профилей дороги.



Характеристика района проектирования (РСО-Алания Ардонский район)

География

Республика расположена на северном склоне Большого Кавказа.

Из общей территории региона 4121 кв км занимают низменности и равнины, доля нагорной полосы составляет немного меньше половины. На севере -- Ставропольская равнина, южнее -- Терский и Сунженский хребты, в центральной части -- Осетинская наклонная равнина. На юге -- Главный, или Водораздельный, хребет Большого Кавказа. Высшая точка -- гора Казбек 5033 м. В горной части республики, севернее Главного хребта параллельно проходят четыре больших хребта: Боковой, Скалистый, Пастбищный и Лесистый. Хребты разрезаны ущельями, главными из которых являются Дарьяльское, Кармадонское (Геналдонское), Куртатинское, Кассарское, Алагирское и Дигорское.

Климат:

Климат РСО-Алания в целом умеренно-континентальный. Однако, существуют большие различия в климате горной и равнинной частей. На крайнем севере республики черты континентальности климата проявляются наиболее сильно. Здесь наблюдается самая большая абсолютная годовая амплитуда колебания температур (76°), самая низкая зимняя температура (-34°) и максимальная летняя (+42°). Этот район характеризуется небольшим количеством годовых осадков (400 мм), частыми суховеями и засухами. Однако зимние температуры в этом районе явление редкое, зима, как правило, стоит мягкая (средняя январская температура - 4,3°), лето жаркое и продолжительное. Более мягким климатом отличается Северо-Осетинская равнина. Средние температуры января здесь - 4,5°, июля +20,1°. Осадков выпадает за год 600-700 мм. Иной характер климата в горной части. В горах прохладное лето, более продолжительная и холодная зима, меньше амплитуда колебания температур, обильное выпадение осадков.

По территории республики среднегодовая температура +8,4°, средняя многолетняя температура лета +20,1°, зимы - 4,1°. Среднегодовая норма солнечных дней 217. Среднегодовая норма осадков 836 мм. Преобладающие направления ветра (для равнинной части) северо-западное и южное.

Продолжительность снежного покрова в среднем на равнинной части с 18 декабря до 8 марта в горной части с 14 ноября - 30 марта. Высота снежного покрова на равнинной части 3-11 см, максимально 36 см, в горной части (долины) - от 5 до 30 см, максимально свыше 100 см. В высокогорной части выделяются три узла оледенения - Казбеко-Джимарайский, Теплинский и Цей-Караугомский с площадью оледенения - 160 кв.км.

Гидрография:

Основной водной артерией является р.Терек с основными (Гизельдон, Фиагдон, Ардон, Урух) и второстепенными (Камбилеевка, Суадаг-дон, Црау-дон, Урсдон, Дур-Дур) притоками. Река Терек и её основные притоки имеют, в основном, ледниковое питание (около 40 %), второстепенные - дождевое и грунтовое.

Характер водного режима рек определяется наличием и соотношением главных источников питания: грунтового, снегового (в том числе высокогорного), ледникового и дождевого. В соответствии с этим реки делятся на две основные группы. Первую из них составляют реки, в питании которых принимают участие ледники и высокогорные снега. К ним относится Терек. Вторую группу представляют реки, лишенные ледникового и высокогорно-снегового питания: Камбилеевка на территории Правобережного района.

На реках с ледниковым питанием ярко выражены летнее половодье и относительно устойчивая зимняя межень. На реках второй группы, вследствие неустойчивого снежного покрова, половодье не выражено и наблюдается лишь в отдельные годы. Для обеих групп типично частое прохождение дождевых паводков в теплое время года.

Некоторое увеличение водности рек, обусловленное таянием сезонных снегов, ледников и высокогорных снегов, наблюдается в период март-август. Сроки прохождения максимального стока талых вод следуют за датами наибольшей температуры воздуха, наблюдающейся в июле-августе. Максимальные расходы воды половодного периода в 5-15 раз превышают их средние годовые значения. Спад половодья происходит медленнее подъема и заканчивается в третьей декаде сентября, в отдельные годы продолжаясь до появления ледяных образований. Средняя продолжительность половодья составляет 140-180 дней. За этот период проходит 60-80% годового объема стока.

Все реки не судоходны, используются для орошения и получения электрической энергии на гидроэлектростанциях: Эзмин ГЭС, Дзау ГЭС, Гизельдонская ГЭС, Беканская ГЭС, строится каскад Зарамагских ГЭС по р.Ардон. Все реки относятся к горным - бурные и порожистые. В горной части они протекают по узким долинам, имеющим троговую или V образную форму, нередки каньоны глубиной до 80 м (р.Урух) и водопады.

Район проектирования.

Ардонский район расположен в центральной части Республики Северная Осетия-Алания, на Осетинской наклонной равнине. Единственный внутренний район республики (все другие районы имеют границы с соседними субъектами РФ или иностранными государствами). Границами района являются: на западе - Дигорский район, на севере - Кировский район, на северо-востоке - Правобережный район, на юго-востоке - Пригородный район, на юге - Алагирский район. Площадь его 377,0 км2.

III зона - лесостепная. В эту зону входят: Ардонский район (без селений Кадгарон, Рассвет, Фиагдон),Зона характеризуется достаточным увлажнением с годовым количеством атмосферных осадков в пределах 550-650 мм. Температура января -4,0°, июля +20,1°. Устойчивый переход температуры воздуха через +5° отмечается 1-2 апреля, осенью - 3-5 ноября. Устойчивый снежный покров отмечается в ноябре - декабре, сход его - в марте.

Определение категории автомобильной дороги

Исходными данными для определения технической категории дороги является расчётная интенсивность движения авт/сут.

Категория автомобильной дороги определяется из условий задания по суммарной интенсивности , в транспортных еденицах авт/сут.

По СниП 2.05.02-85 автомобильная дорога с интенсивностью движения на проектируемом участке от 2000 до 6000 авт./сут. Относится к III технической категории. Расчетная скорость движения V=100 км/ч.

Суммарная интенсивность движения 2740 авт./сут. Следовательно проектируемая автодорога относится к III категорий дороги: «Автомобильные дороги общегосударственного, республиканского, областного значения, дороги местного значения».

Технические нормативы

Для обеспечения безопасности движения транспорта с расчётными скоростями необходимо соблюдение основных технических параметров дороги. Расчетная скорость обеспечивает доставку грузов и пассажиров по расчетному времени, а также она необходима для дальнейших расчётов по проектированию дорог.

Продольный уклон обеспечивает необходимую скорость движения автомобиля без пробуксовки на подьеме поперечный уклон обеспечивает отвод вод и устойчивость автомобиля , ососбенно на поворотах.

Радиусы кривых в плане позволяют исключить опрокидывание и занос автомобиля , особенно при мокром покрытий; обеспечить видимость в ночное время , плавность движения.

Технические нормативы проектируемой дороги

Наименование норматива	Ед.измер.	Величина норматива
		По СНиП 2.05.02-85
Категория дороги	III	-
Расчетная скорость:
Для расчета элементов плана и продольного профиля	км/ч	80
Для расчета элементов поперечного профиля	км/ч	80
Допустимый продольный уклон	‰	60
Расчетное расстояние видимости:
Поверхности дороги	м	150
Встречного автомобиля	м	250
Наименьший радиус кривых в продольном профиле:
выпуклых	м	5000
вогнутых	м	2000
Число полос движения	шт	2
Ширина полосы движения	м	3.5
Ширина земляного полотна	м	12

Проектирование плана трассы автомобильной дороги

Положение геометрической оси автомобильной дороги на местности называется трассой. Поскольку трасса при обходе препятствий, на подьемах на холмы и спусках в понижения местности меняет своё направление в плане и продольном профиле , она является пространственной линией.

Графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость , выполненное в уменьшенном масштабе, называется планом трассы.

Трасса автомобильной дороги должна проходить в заданном направлении через обозначенные пункты. В данном курсовом проекте эти пункты обозначены точками А и Б.

Запроектированный вариант трассы насчитывает два угла поворота.

Различают следующие геометрические элементы закругления : угол , R радиус , тангенс Т , Длину кривой К, домер Д, биссектрису Б.

По приведённым формулам можно напрямую найти все элементы круговой кривой.

Угол 1.

Угол 2.

Расчет круговой кривой:

Расчет длины прямых:

Контроль:

1.

2.

3.

4.

Все элементы круговой кривой посчитаны верно.

Проектирование продольного профиля автомобильной дороги

Продольным профилем автомобильной дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. На продольном профиле вычерчивают линию земли по оси дороги (черную линию) и проектную линию (красную линию) - линию, с высотными отметками по оси проезжей части автомобильной дороги. На продольном профиле дороги различают три вида отметок: отметки поверхности земли, измеряемые по оси дороги, проектные отметки (отметки оси проезжей части дороги) и рабочие отметки (разность между проектными отметками и отметками земли).

Участок, где дорога проходит выше поверхности земли, по искусственно насыпанному грунту, называют насыпью. Место, где поверхность дороги в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называют выемкой.

Перед началом проложения проектной линии определяют руководящие отметки и контрольные точки. Руководящая отметка необходима для того, чтобы установить оптимальную высоту насыпи, которая обеспечит нормальные условия эксплуатации земляного полотна. На открытых участках местности с обеспеченным стоков воды руководящую отметку определяют из условия снегонезаносимости дороги.

Построение проектной линии заключается в том, что на продольный профиль линии земли по оси дороги наносят контрольные точки. Намечают ломаную линию, придерживаясь руководящей рабочей отметки и ориентируясь на допускаемые значения уклонов прямых, радиусов кривых. Проектная линия должна пройти не ниже контрольных точек.

Продольный уклон i проектной линии вычисляют с точностью 0,001 по формуле

i=H1-H2L

где H1, H2 - проектная отметка начала и конца проектной линии, м; L - расстояние между началом и концом проектной линии, м.

Проектные отметки пикетажных и промежуточных точек проектной линии Hi с точностью 0,01 производить по формуле

Hi = H1 + h = H1 + i ? ,

где h - превышение, м; ? - расстояние от пикета или промежуточной точки до начала проектной линии, м.

Переломы проектной линии продольного профиля сопрягают вертикальными кривыми. Элементы вертикальных кривых: Т - тангес, К - кривая, Б - биссектриса определяют по таблицам для разбивки кривых на автомобильных дорогах Н.А. Митина [24] в зависимости от разницы уклонов смежных проектных линий (i1 - i2).

Чертеж продольного профиля вычерчивают в строгом соответствии с установленными правилами на листе миллиметровой бумаги шириной 29 см в рамке шириной 27 см и длиной до I м,

Земляное полотно

Земляное полотно - является основанием для важнейшего и наиболее дорогого элемента дороги - дорожной одежды, прочность и долговечность которой существенно зависят от прочности и устойчивости земляного полотна.

В целом земляное полотно находится под действием подвижной нагрузки, сил собственного веса и различных природно-климатических факторов. Поэтому важным является проектирование и строительство земляного полотна таким образом, чтобы под действием вышеперечисленных сил оно не изменило своей формы и было устойчивым.

Однако наблюдения показывают, что по разным причинам могут произойти деформации и разрушения:

-осадка насыпи из-за недостаточного уплотнения грунта при строительстве;

-просадка пористых увлажненных слоев грунта в основании под насыпью вследствие выжимания воды ее собственным весом;

-расползание насыпи под действием ее собственного веса при оттаивании грунтов или вследствие строительства из переувлажненных или мерзлых грунтов без надлежащего уплотнения;

-обрушение откосов насыпи вследствие их большой крутизны и влажности грунта;

- сползание насыпи по крутому склону.

Для устройства устойчивого земляного полотна необходимо:

-использовать для него устойчивые грунты;

-обеспечить устойчивость основания под насыпью;

-правильно расположить грунты в земляном полотне;

-добиться требуемой степени уплотнения грунта в теле насыпи;

-обеспечить устойчивость насыпи на косогорах;

-обеспечить надлежащий отвод поверхностных и грунтовых вод от земляного полотна;

-укрепить откосы земляного полотна.

Конструкцию земляного полотна выбирают исходя из категории дороги, свойств грунтов, типа дорожной одежды природно-климатических и других условий района строительства дороги.

Тип земляного полотна принимают с учетом: обеспечения устойчивости откосов земляного полотна; требуемых транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги; обеспечения безопасности движения и других конкретных условий.

Расчёт обьёмов земляных работ

Для составления проекта организации работ, выбора типов дорожных машин и оценки стоимости строительства автомобильной дороги должны быть определены объёмы земляных работ, которые требуется выполнить при возведении земляного полотна.

Подсчет объемов земляных работ производят по таблицам, номограммам, графикам и поперечным профилям. В настоящее время широко применяется подсчет объемов земляных работ на ЭВМ.

При проектировании автомобильных дорог по новому направлению и большинстве проектных организаций объемы земляных работ подсчитываются по таблицам. При поперечных уклонах местности круче 1: 10 и при реконструкции дорог (т.е. при использовании существующего земляного полотна) при изысканиях во всех характерных точках снимают поперечные профили земли, наносят на них проектное очертание земляного полотна, подсчитывают площади поперечных профилей, а по ним объемы. Таблицы для подсчета объемов земляных работ составлены в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 для действующих в настоящее время ширин земляного полотна и крутизны откосов, которыми и рекомендуется пользоваться.

Из запроектированного, увязанного в отметках и проверенного продольного профиля, в ведомость описываются по пикетам и плюсовым точкам рабочие отметки насыпей, выемок, нулевые точки (переход из выемки в насыпи) и расстояния, подсчитывается сумма и разность рабочих отметок.

Конструирование дорожной одежды

Этапы конструирования включают в себя:

1.Определение типа дорожной одежды и покрытия, минимально допустимого уровня надежности и требуемого коэффициента прочности.

2. Назначение требуемого модуля упругости на поверхности конструкции.

3.Выбор материалов для слоев дорожной одежды, количество слоев и их предварительных толщин.

3. Определение расчетных характеристик материалов дорожной одежды.

Назначение требуемого модуля упругости.

Выбор конструкции дорожной одежды.

Конструкцию дорожной одежды принимаем типовую.

Покрытия дорожных одежд капитального типа принимает однослойными, т.к. Np < 1500 ед/сут.

Слой покрытия устраиваем из плотной асфальтобетонной смеси марок I-II. Верхний слой основания устраиваем из пористого (или высокопористого) асфальтобетона марок I-II, "черного" щебня и плотных смесей, обработанных с применением органического вяжущего в установке, щебня, обработанного органическими вяжущими методом пропитки, "тощего" пенобетона.

Для нижнего слоя основания применяем каменные материалы I-III класса прочности, укрепленные неорганическими вяжущими или без укрепления.

Таким образом, число слоев - 3. Основание проектируем на 0,6-1,0 м шире покрытия с целью обеспечения нормальных условий работы прикромочной части дорожной одежды.

На основании приведенной к расчетному движению интенсивности, ДКЗ, типа местности по условиям увлажнения, грунта земляного полотна из альбома типовых конструкций дорожной одежды серии 3503-71 принимается следующая схема конструкции дорожной одежды.

1) покрытие - плотный асфальтобетон из горячей мелкозернистой щебеночной смеси типа А (I марки) на битуме БНД 60/90;

2) верхний слой основания - пористый асфальтобетон из горячей крупнозернистой щебеночной смести II марки на битуме БНД 60/90;

3) нижний слой основания - готовая песчано-гравийная смесь, укрепленная 8 % цемента марки М5/1;

4) дополнительный слой основания - песок по ГОСТ 8736-85.

Определение расчетных характеристик грунта земляного полотна и материалов слоев дорожной одежды.

Основные физико-механические свойства грунта земляного полотна (модуль упругости Eгр , угол внутреннего трения цгр , удельное сцепление Сгр ) зависят от его расчетной влажности Wр.

Значения Wр вычисляют с учетом неоднородности грунта по влажности:

где W - средняя многолетняя влажность грунта в долях предела текучести Wт ; W = 0,61

Сw - коэффициент вариантности, равный 0,1;

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от заданного уровня проектной надежности; t = 1,71

=0,61*(1+1,71*0,1) = 0,71 Wт

По полученному значению Wт определяем расчетные характеристики грунта земляного полотна - песка мелкого [табл. 10]: Егр = 100 МПа; цгр = 38 0 ; Сгр = 0,005 МПа.

Для дороги II технической категории по табл. 2.2. определяем коэффициент надежности Kн = 0,95 и коэффициент прочности Кпр = 1,0.

Расчетные характеристики остальных материалов определены по табл. 12,13,14,16 [1] и сведены в табл. 1.

Значения расчетных характеристик материалов

Таблица 1.

Материал конструктивного слоя	Расчет по упругому прогибу	Расчет по сопротивлению сдвигу	Расчет на растяжение при изгибе
1. Плотный асфальтобетон	E=1800 МПа	900 МПа	Е= 4500 МПа / Rн=2,8 МПа
2. Пористый асфальтобетон	E=1200 МПа	700 МПа	Е= 2800 МПа / Rн=1,6 МПа
3. Готовая песчано-гравийная смесь	E=1000 МПа	400	Е= 1000 МПа / Rн=0,7 МПа
4. Песок	E=100 МПа	цгр = 38 0	Сгр = 0.005

2. Расчет дорожных одежд на прочность.

2.1. Расчет дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу.

Конструкция дорожной одежды удовлетворяет требованиям надежности и прочности по критериям упругого прогиба, если:

где - коэффициент прочности дорожной одежды.

- требуемый модуль упругости.

- общий модуль упругости конструкции.

Значение рассчитываем с помощью номограммы последовательно приводя многослойную конструкцию с двухслойной.

Расчет по упругому прогибу можно вести в двух вариантах:

1.Определяя общий модуль упругости конструкции при известных толщинах слоев одежды.

2.Определяя толщину промежуточного слоя при известном модуле конструкции .

Расчет 1-го варианта:

D=0.37 м

Егр=100 МПа

Едоп.осн=1000 МПа hдоп.осн = 0,17 м

Еосн=1200 МПа hосн = 0,08 м

Епокр=1800 МПа hпокр = 0,04 м

Егр/Едоп.осн=100/1000=0,1

hдоп.осн/D = 0,17/0,37=0,46 - Е'общ= 0.23* Едоп.осн=230

Е'общ/Еосн=230/1200=0.19

hосн/D = 0,08/0,37=0,21 - Е''общ=0.25*1200=400 МПа.

Е''общ /Епокр=400/1800=0.22

hдоп.осн/D = 0,17/0,37=0,46 - Еобщ=0,37*1800=660 МПа.

Еобщ/Етр=660/220=3>0.95

Вывод: условие надежности и прочности по упругому прогибу выполняется.

Расчет дорожных одежд по сдвигу в подстилающем грунте и малосвязных материалах конструктивных слоев.

Прочность дорожной одежды по сдвигу обеспечена при условии:

где - допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте или материале;

Т - активное напряжение сдвига от действующей кратковременной (длительной) нагрузки.

В процессе расчета многослойную конструкцию приводят к двухслойной модели. Рассчитываемый слой условно служит полупространством из слабосвязного материала с присущими ему расчетными характеристиками. Толщину верхнего слоя модели принимают равной сумме толщин всех слоев, расположенных над рассчитываемым , а средний модуль упругости определяют по формуле:

406.4

Определяем напряжения от единичной нагрузки по по рис Для этого вычисляют отношения

=406/120=3,39 , =0,69/0,37=1,86

где D - диаметр нагруженной площади с учетом характера действия нагрузки (подвижная или статическая);

Есл - модуль упругости грунта или материала малосвязного слоя.

Получается н = 0,0135

Определяем напряжения от собственного веса дорожной одежды по рис. 3.2:

= Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

- 0,0062

Действующее в слое активное напряжение сдвига вычисляют по формуле:

где P =0,6 МПа - среднее расчетное давление на покрытие.

=0,0019 МПа.

Допускаемое активное напряжение сдвига вычисляют по формуле:

Тдоп = сгр *к1 *к2 *к3 , МПа.

где сгр - сцепление в грунте активной зоны земляного полотна в расчетный период или в материале малосвязного слоя; сгр - 0,005;

к1 - коэффициент, учитывающий снижение сопротивления грунта или малосвязного материала сдвигу под агрессивным воздействием подвижных нагрузок; к1 = 0,6;

к2 - коэффициент запаса на неоднородность условий работы дорожной одежды, принимается по рис 3.3; к2=0,89

к3 - коэффициент, учитывающий особенности работы грунта и малосвязных слоев; к3 =5



Тдоп = 0,005*0,6*0,89*5=0,0134 МПа

Проверяем условие

0,91<0.0134/0.0019=7

Условие выполняется.

Расчет асфальтобетонных слоев по сдвигу:

Расчет сдвигоустойчивости асфальтобетона ведут на длительное действие нагрузки при расчетной температуре для всех ДКЗ +50 0 С. Допустимое активное напряжение сдвига определяют по формуле:

МПа

где К - комплексный коэффициент, учитывающий зацепление зерен асфальтобетона и условия его работы (см. табл 3,2);

с - сцепление в слое асфальтобетона (см. табл 3.2).

МПа.

При расчете асфальтобетона на сдвиг определяют средний модуль упругости его слоев Еср.асф (см формулу), корректируют общий модуль упругости на поверхности нижележащих слоев Еобщ.осн и вычисляют отношения по формулам:

767 МПа

=767/400=1,92

= 0,12/0,37=0,32.

Получается н = 0,035 = - 0,002

Активное напряжение сдвига:

=0,019 МПа.

Проверяем условие

0,91<0,22/0.019=11,6

Расчет конструктивных слоев из монолитных материалов на растягивающие напряжения при изгибе:

Критерий прочности:

где - предельно допустимое растягивающее напряжение материала слоя с учетом усталостных явлений

- наибольшее растягивающее усилие в рассматриваемом слое;

Для расчета приводим конструкцию к двухслойной системе с общим модулем упругости основания, рассчитанным по номограмме.

Определяем средний модуль упругости пакета из асфальтобетонных слоев:

3367 МПа

=3367/230=14,64

= 0,12/0,37=0,32.



Получается г = 2,5 МПа.

Полное растягивающее напряжение:

=2,5*0,6*0,85=1,28 МПа.

где - коэффициент, учитывающий особенности напряженного состояния покрытия под колесом автомобиля со спаренными баллонами (=0,85)

Определяем допускаемое напряжение:

где = 1,6 МПа - расчетная прочность на растяжение при изгибе пористого асфальтобетона;

t = 1,32 - нормативное отклонение от среднего значения;

= 0,1 - коэффициент вариации;

= 1,1 - коэффициент усталости, учитывающий многократное воздействие нагрузки, определяется по рис 3.4 [1];

=1,0 Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

- коэффициент, учитывающий снижение прочности материала под действием природно - климатических факторов.

=1,53

Проверяем условие

0,91<1,53/1,28=1,2

10. Гидравлический расчёт отверстий

водопропускной трубы:

Определение площади водосборов.

Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога, склонов. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров.

Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны -- водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних.

Бассейн малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах снимают, как правило, по карте. При определении границ бассейна сначала устанавливают ближайшие к водопропускному сооружению точки перегиба местности на трассе (выпуклые переломы). Эти точки будут началом и концом водораздельной линии. Другие точки водораздельной линии определяют аналогично, при этом учитывают, что водораздел идет всегда перпендикулярно горизонталям и от него вода должна стекать в противоположные стороны.

При отсутствии необходимых карт или когда водосборы выражены неясно, а также при площади бассейна не менее 0,25 км2 надлежит производить съемку водосборов в натуре.

Если местность открытая пересеченная и линии водоразделов ясно выражены, применяют съемку засечками. В этом случае на характерных точках водораздельной линии устанавливают вехи таким образом, чтобы их можно было видеть с двух или нескольких точек трассы. В этих точках устанавливается инструмент, который ориентируют по направлению трассы дороги. Последовательно визируя на выставленные вехи, замеряют углы между направлением трассы, принимаемой за базис, и визирными лучами на веху. На каждую веху должны быть сделаны взгляды не менее чем с двух точек трассы. На плане, ориентируясь на направление трассы, проводят визирные линии. Если из-за рельефа и растительности на поверхности бассейна нельзя выполнить съемку указанным методом, применяют обход по водоразделам. При этом расстояние между вехами определяют лентой или шагомером, а углы поворота по румбам или азимутам, измеренными буссолью или гониометром.

Если водораздел плоский и неясно выражен на поверхности, бассейн снимают ходами по тальвегам до водораздела. Измерив длины ходов и определив их направления, составляют план бассейнов.

Площадь бассейна, очерченного по карте, определяется планиметром, палеткой или разбивкой бассейна на простейшие геометрические фигуры.

В данном курсовом проекте площадь водосбора определялась по выданной топографической карте (см. приложение) методом разбивки очерченного на ней бассейна на квадраты со сторонами 100 м с последующим их суммированием. Площадь водосборного бассейна, F = 1,64 км2.

Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод. За расчетный принимается больший из них.

Определение максимального расхода от ливневого стока

Для определения максимального расхода ливневого стока (Qл) необходимы следующие данные:

Ливневой район для заданной области, который определяется по рис. XV.2 [1]. Воронежской области соответствует 6 ливневый район;

Площадь водосборного бассейна, принимается по карте, F, км2, F = 1,64 км2;

Длина главного лога, определяется по карте, L, м, L = 1820 м;

Средний уклон лога, i, ‰, i = (57,92-51,16)/1820 = 4 ‰;

Уклон лога у сооружения, iсоор, ‰, iсоор = (52,10-51,16)/320 = 3 ‰;

Вероятность превышения паводка для трубы на дороге III категории -- 2 %.

Расход ливневого стока, Qл, м3/с, определяется по следующей формуле:

где ачас -- интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89;

kt-- коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, зависящий от длины водосбора L и среднего уклона лога i, %. По табл. XV.3 [1] kt= 1,39;

F -- площадь водосбора, км2, F = 1,64 км2;

б -- коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности бассейна. По табл. I [2] стр. 23 б = 0,25;

ц -- коэффициент редукции (уменьшения), учитывающий неполноту стока, тем большую, чем больше водосбор. Коэффициент редукции ц зависит от площади бассейна и вычисляется по формуле:

Тогда расход ливневого стока по формуле (1) равен:

Определение максимального расхода от снегового стока.

Максимальный расход талых вод для любых бассейнов (Qт), м3/с, определяется по формуле:

где k0 -- коэффициент дружности половодья;

n -- показатель степени зависящий, который как и k0 зависит от рельефа и климатических условий и определяются по табл. II [2] стр. 23. По указанной таблице k0 = 0,02, а n = 0,25;

F -- площадь водосбора, км2;

д1 -- коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заболоченной местности. В данном случае бассейн не заболочен, поэтому д1 принимаем равным 1;

д2 -- коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в залесенных бассейнах. Определяется д2 по формуле:

где Ал -- залесенность водосбора, Ал =0,5, тогда по формуле (4) д2 =0,7;

hр -- расчетный слой суммарного стока той же вероятности превышения, что и искомый максимальный расход, мм. Определяется по формуле:

где h0 -- средний многолетний слой стока, мм, определяемый по рис. XV.3 [1]. Для Воронежской области h0 = 40 мм;

kр -- модульный коэффициент для расчетного расхода.

Величина коэффициента kр зависит от величины коэффициента асимметрии Cs, который в свою очередь зависит от коэффициента вариации Cv.Величина коэффициента Cv определяется по карте коэффициентов вариации слоя стока половодий. По рис. XV.4 [1] Cv = 0,5. Данную величину для бассейнов площадью менее 200 км2 умножают на коэффициент определяемый по табл. I [2] на стр. 7 и равный 1,25. Тогда Cv = 0,63.

Коэффициент асимметрии Cs для равнинных водосборов принимается равным:

Величина коэффициента kр определяется по кривым модульных коэффициентов слоев стока для соответствующей вероятности превышения по рис. XV.5 [1]. kр =2,6.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Тогда по формуле (5) hр = 104 мм, а по формуле (3):

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Определение пропускной способности трубы при безнапорном режиме.

Безнапорный режим характеризуется незатопленным входным отверстием и работой трубы неполным сечением, что отвечает условию:

где H -- подпор перед трубой, м;

hтр -- высота трубы в свету, м.

Принимаем наиболее максимальный расход для определения диаметра трубы, т. е. ливневый расход равный 4,24 м3/с. Принимаем по выбранному расходу диаметр трубы (1,5 м) и скорость воды на выходе (3,9 м/с) по табл. IV [2] стр. 26.

Критическая скорость Vкр, м/с, определяется по формуле:

где Vс -- скорость в сжатом сечении, м/с.

Критическая глубина hкр, м, определяется по формуле:

где g -- ускорение свободного падения, м/с2.

Глубина воды в сжатом сечении hс, м:

Подпор воды перед трубой определяется по формуле, H, м:

где ц -- коэффициент скорости, принимаемый для конического звена 0,97.

Произведем проверку выбранной трубы на высоту подпора трубы по формуле (7):

Произведем проверку пропускной способности выбранной трубы. Пропускная способность трубы Qc, м/с3, при безнапорном режиме определяется по формуле:

где щс -- площадь сжатого сечения в трубе, м2, который определяется из рис. I [2] стр. 13 из соотношения hc/d = 0,38. По этому графику видно, что щ/d2 = 0,29. Следовательно, щс = 0,65 и по формуле (12):

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Выбираем одноочковую трубу диаметром 1,5 м.

Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения.

Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении Qс по сравнению с максимальным паводочным расходом Qр, что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы. Расчет производится по ливневому стоку с соблюдением условия Qc ? Qт, где Qт по формуле (3) равно 1,9 м3/с, а Qc по формуле (1) равно 4,24 м3/с. Условие выполняется.

Порядок определения расчетного сбросного расхода в сооружении с учетом аккумуляции следующий:

Вычисляется объем стока W, м3, по формуле:

где ачас -- интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. XV.2 [1] ачас = 0,89;

ц -- коэффициент редукции, определяемый по формуле (2). ц = 0,5;

kt-- коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. По табл. XV.3 [1] kt= 1,39.

Определяется крутизна склонов m1 и m2.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Для ряда значений H (с интервалом 0,5 м) в форме таблицы вычисляются объемы пруда аккумуляции Wпр, м3, по формуле:

где H -- максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м;

m1, m2, iл -- крутизна склонов лога и его уклон.

А также расчетный расход Qспо формуле:

где Qл -- максимальный расход дождевых вод, м3/с, определяемый по формуле (1);

Wпр -- объем пруда аккумуляции перед сооружением, м3, вычисляется по формуле (14);

W -- объем ливневого стока, м3, вычисленный по формуле (13);

Kr -- коэффициент, учитывающий форму расчетного гидрографа паводка. Для немуссонных районов равен 0,7.

Точка 1.

Точка 2.

Точка 3.



Таблица 2.1. Определение расчетных сбросных расходов при различных величинах H.

Номер точки	H, м	H3, м3	Wпр, м3	Wпр/Kr•W	Qс, м3/с
1	0	0	0	0	4,24
2	0,5	0,125	1224	0,05	4,03
3	1	1	9792	0,38	2,6

По данным гидравлических характеристик типовых труб (табл. IV [2] стр. 26) строят график пропускной способности Qтр = f•(H) трубы данного отверстия и режима протекания и график Qс = f•(H) по данным таблицы 2.1. Искомый расчетный сбросной расход с учетом аккумуляции Qс и величина подпора H соответствуют точке пересечения двух графиков Qс и Qтр.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Для труб диаметра 1,5 и 2 м величина подпора ниже допустимого, т. е. трубы работают в безнапорном режиме. Оставляем трубу диаметра 1,5 м.

Определение высоты насыпи земполотна над трубой и длины трубы.

Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается исходя из формулы, Hнас (мин), м:

где hтр -- высота трубы в свету, м, hтр = 1,5 м;

д -- толщина стенки трубы, м, д = 0,14 м;

Д -- минимальная толщина засыпки над звеньями трубы, принимаемая для всех типов труб на автомобильных и городских дорогах равной 0,5 м (считая от верха трубы до низа дорожной одежды) [3];

hд.о. -- толщина дорожной одежды, м, hд.о. = 0,8 м.

Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи, L, м:

где Bзп-- ширина земляного полотна, м, для III категории Bзп= 12 м;

Hзп -- высота земляного полотна, м, по продольному профилю Hзп = 3,25 м;

m -- заложение откоса, m = 1,5;

sin б -- угол пересечения оси дороги с осью трубы, sin 900 = 1.

Мероприятия по охране труда и окружающей среды

Комплекс технологических процессов по строительству автомобильных дорог можно разделить на четыре группы:

производство земляных работ, включая работы по подготовке к строительству полосы отвода;

разгрузка материалов и изделий, хранение каких-либо материалов на месте строительства;

укладка или монтаж материалов и изделий, включая их транспортировку;

функционирование приобъектных пунктов обеспечения дорожного строительства.

При производстве земляных работ наблюдается значительное загрязнение грунта горюче смазочными материалами на путях транспортировки, загрузки и выгрузки грунта и материалов или изделий, в местах стоянок землеройно-транспортных и других строительных машин. Для минимизации возникающего ущерба необходимо обваловывать грунтом площадки для стоянки машин и механизмов, принимать другие меры для недопущения попадания топлива и масла в воду.

Охрана труда

Прежде, чем приступить к возведению объекта, строительную площадку необходимо подготовить для безопасного выполнения всех последующих работ, предусмотренных проектом.

В календарном плане проекта производства работ должны быть учтены объемы и время выполнения дополнительных работ, обусловленных требованиями охраны труда. К таким видам работ относят устройство защитных козырьков, настилов, ограждений и т.д. Одним из важнейших вопросов охраны труда, решаемых в календарном плане, считается правильная организация и учет одновременно выполняемых работ на различных уровнях по вертикали или в одном помещении.

Очень важно правильно определить при разработке стройгенплана размеры опасных зон, которыми могут быть зоны действия подъемных кранов, ЛЭП, места хранения горючих, взрывчатых, вредных материалов, размеры зон интенсивного движения и безопасного рационального расположения различных объектов и участков дорог.

В технологических картах необходимо предусмотреть меры безопасности при выполнении строительно-монтажных работ, а также мероприятия по предупреждению воздействия на рабочих опасных и вредных факторов, которые могут возникнуть при производстве работ.

При организации строительной площадки, размещении участков и рабочих мест, проездов, проходов необходимо установить опасные для людей зоны. Под опасной зоной понимают часть пространства, в которой действуют постоянно или возникают периодически факторы, создающие угрозу жизни и здоровью рабочих. Эти зоны обязательно обозначаются знаками безопасности и надписями в установленной форме.

Классифицировать все опасные зоны можно следующим образом, разделив их на две группы:

- зоны с постоянно действующими опасными производственными факторами. К ним относят зоны вблизи токоведущих частей электроустановок, ЛЭП, места перемещения машин и оборудования, места выделения вредных и опасных веществ, превышающих по количеству допустимое, а также зоны воздействия шума с интенсивностью выше допустимой. В этих зонах производство строительно-монтажных работ, как правило, не допускается.

- зоны с потенциально действующими опасными производственными факторами. К ним относят участки пространства вблизи строящихся зданий, сооружений, а также участки, над которыми ведутся монтажные работы.

Зоны с постоянно действующими опасными производственными факторами во избежание доступа посторонних лиц должны быть защищены ограждениями согласно ГОСТ 23407-78, предотвращающими доступ людей в опасную зону. Зона с потенциально действующими опасными производственными факторами ограждаются сигнальными ограждениями.

На строительной площадке нередки случаи получения травм рабочими в результате падения предметов. Важной профилактической мерой сокращения травматизма по данной причине является правильное определение размеров опасной зоны, безопасная организация работ.

Кроме человеческого фактора, занимаясь вопросом обеспечения безопасности для рабочих на строительной площадке, необходимо учитывать также и фактор материальный, поскольку, если произойдет какой-либо несчастный случай с рабочим во время рабочего дня на строительной площадке по причине, не зависящей от самого пострадавшего, это чревато для организации-подрядчика возмещением ущерба здоровью рабочего.

Со строительной площадки необходимо отвести воды, чтобы они не разрушали существующих или вновь возводимых сооружений. Здесь особое внимание надо уделять защите от затопления котлованов и траншей, где работают люди.



Список литературы

Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Часть 1. -М.:Транспорт , 1987-386 с.

Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Часть 2. -М.:Транспорт , 1987-406 с.

Проектирование автомобильных дорог: Справочник инженера-дорожника / Под ред. Г. А. Федотова. -М.: Транспорт, 1989. -437 с.

М. Н. Кудрявцев, В. Е. Каганович. Изыскание и проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт. 1980 г.-296 с.

Размещено на Allbest.ru