Проектирование поперечного профиля автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Для выполнения курсового проекта по данной дисциплине требуется определить основные параметры загородной автомобильной дороги и участка городской улицы. Для этого представлены данные о перспективной интенсивности движения автомобилей на вышеуказанных видах дорог. Также указаны типы автомобилей: легковые автомобили, грузовые с различной грузоподъемностью, автопоезда и автобусы. Даны сведения о предназначениях загородной автомобильной дороги и участка городской улицы. В ходе выполнения работы следует руководствоваться рекомендациями ГОСТов и СНиПов.



1. Анализ исходных данных для разработки проекта

Даны два типа дорог: загородная автомобильная дорога и участок городской улицы. Каждая, в свою очередь, подразделяется на основную и второстепенную.

Автомобильные дороги соединяют:

- основная: соединяет столицы двух областей;

- второстепенная: две дороги регионального значения .

Городские улицы обеспечивают связь:

- основная: между центрами планировочных районов;

- второстепенная: между объектами тяготения в соседних районах.

Воспользовавшись ФЗ 257 от 08.11.2007 «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации», статьей 5 «Классификация автомобильных дорог» и ГОСТом Р52398-2005 определяем, что основная автомобильная дорога является дорогой общего пользования федерального значения;

а второстепенная является автомобильной дорогой общего пользования регионального значения.

Согласно СП 42.13330.2011, пункту 11.4, таблице 7 , основная городская улица является магистральной дорогой скоростного движения;

а второстепенная городская улица - магистральной улицей районного значения с транспортно-пешеходным движением.

2. Техническая категория дорог

Чтобы обосновать техническую категорию дорог, нужно обладать приведенной интенсивностью движения. В задании приведена обычная интенсивность движения автомобилей, авт./сут. Воспользовавшись СНиПом 2.05.02-85, согласно таблице 2 принимаем коэффициенты приведения для автотранспортных средств , указанные ниже в таблице 1 .

Таблица 1 - Данные приведенной интенсивности движения для загородной автомобильной дороги

Тип автомобиля	K	Автомобильная дорога
		основная	второстепенная
		физическая	приведенная	физическая	приведенная
Легковые автомобили	1	8300	8300	2350	2350
Грузовые автомобили грузоподъемностью 1-2 т	1,5	950	1425	260	390
То же 2-5т	1,75	180	315	560	980
То же 5-8 т	2	480	960	375	750
То же более 8 т	3	850	2550	350	1050
Автопоезда	4	100	400	100	400
Автобусы	3,5	40	140	20	70
Всего	14090		5990

Причем, при промежуточных значениях грузоподъемности транспортных средств коэффициенты приведения были определены интерполяцией, так коэффициент приведения для грузового автомобиля грузоподъемностью 2-5т, высчитан и равен 1,75. Также , Коэффициент приведения для автобусов принят как для базовых автомобилей соответствующей грузоподъемности, (грузового автомобиля грузоподъемностью 16 тонн), т.е. 3,5. Таким образом, по СНиПу 2.05.02.85 «Автомобильные дороги», таблице 1 принимаем, основную автомобильную дорогу за тип 1Б, скоростная дорога; а второстепенную за дорогу II категории.

3 Определение основных параметров автомобильной дороги

Таблица 2 Основные характеристики основной автомобильной дороги

Наименование параметра	По нормативу	По расчету	Принято
Категория дороги	1б	II	1б
Расчетная скорость основная/трудные участки (пересеченая; горная местность)	120/100;60		120/100;60
Количество полос движения	4		4
Ширина проезжей части	3,75		3,75
Ширина обочины	3,75		3,75
Ширина краевой полосы	0,75		0,75
Ширина укрепленной части обочины	2,5 м		2,5 м
Ширина центрально-разделительной полосы с ограждением	2 м		2 м
Поперечный уклон	20 ‰		20 ‰
Продольный уклон наибольший/допустимый	40/40‰	40‰	40/40‰
Расстояние видимости · препятствия · встречного автомобиля	250 450	206 402	250 450
Радиусы кривых в плане (рекомендовано/min ) продольного-профильные · выпуклый · вогнутый (основной/ в горной местности)	3000 / 800 70000/15000 5000/2500	4000/1500 45000/21000 6160/2215	4000/1500 70000/21000 6000/2500

Таблица 4 - Основные характеристики второстепенной автомобильной дороги

Наименование параметра	По нормативу	По расчету	Принято
Категория дороги	II	II	II
Расчетная скорость основная/трудные участки	120 ; (100;60) км/ч		120 ; (100;60) км/ч
Количество полос движения	2		2
Ширина проезжей части	3,75 м		3,75 м
Ширина обочины	3,0 м		3,0 м
Ширина укрепленной части обочины	2,0 м		2,0 м
Ширина краевой полосы	0,5 м		0,5 м
Ширина центрально-разделительной полосы	6 м		6 м
Поперечный уклон	20		20
Продольный уклон наибольший/допустимый	40/40‰	40‰	40/40‰
Расстояние видимости · препятствия · встречного автомобиля	250 450	206 402	250 450
Радиусы кривых в плане (рекомендовано/min) продольного-профильные · выпуклый · вогнутый (основной/ в горной местности)	3000 / 800 70000/15000 5000/2500	4000/1500 45000/21000 6160/2215	4000/1500 70000/21000 6000/2500

4. Расчетное обоснование основных технических нормативов

уклон вираж профиль дорога

Количество полос движения

Для дорог разных категорий предусмотрены разные расчетные скорости.

Расчетная скорость - это скорость, обеспечивающая безопасное движение одиночного автомобиля. По этому показателю расчетами устанавливают остальные технические нормы проектирования.

По СНиПу 2.05.02-85, таблице 3, определяем, что для категорий дорог 1б и II категории расчетные скорости - основные и на сложных участках (пересеченная местность, горная местность) одинаковы, и составляют 120; (100;60) км/ч соответственно.

Количество полос движения определяется по СНиПу 2.05.02-85, таблица 4, и таблица 5, для категории 1б принимается 4 полосы движения, для II категории - 2 полосы движения.

Радиусы кривых в плане

Радиус кривой в плане - это закругление дороги, поворот. Под кривой в плане подразумевается криволинейный участок дороги. Формула расчета радиуса кривой в плане :

R_пл = V²/127(м-i_п)

где V - расчетная скорость движения

м - коэффициент поперечной силы, для I и II категории принимается равным 0,05. В трудных условиях движения значение коэффициента для I и II категории принимается равным 0,1

i_п - поперечный уклон проезжей ча0сти, равен 0,02

Для основной и второстепенной автомобильных дорог радиус в плане численно одинаковый и равен:

R_пл = 120^2 / 127(0,05-0,02) = 3780 ? 4000

R_min = 120^2 / 127(0,1-0,02) = 1417 ? 1500

Определение расчетных расстояний видимости

Расчетное расстояние видимости на проектируемой дороге пределяется, исходя из следующих «схем видимости».

Схема 1 . Остановка автомобиля перед препятствием (расстояние видимости поверхности дороги). Расчет выполняется для горизонтального участка дороги:

S_п =

где V - расчетная скорость движения;

t_реакц - время реакции водителя;

К - время эксплутационного торможения (1,3 - для легковых автомобилей; 1,85 - для грузовых автомобилей, автобусов и автопоездов);

ц - коэффициент сцепления при торможении на чистых покрытиях(ц= 0,50);

i - продольный уклон;

L_з - зазор безопасности ? 5 -10 м.

Для основной автомобильной дороги расстояние видимости, м

S_п =

Для второстепенной автомобильной дороги расстояние видимости, м

S_п =.

Окончательное значение расстояния видимости принимаем по рекомендации ГОСТ Р 52399-2005, S_п = 250 м.

Схема 2. Торможение двух автомобилей, двигающихся навстречу друг другу. Расчет ведется из предположения, чтоскорости автомобилей одинаковы, участок дороги горизонтальный, коэффициенты, учитывающие эффективность действия тормозов, одинаковые и равны Kэ = 1,3. Расстояние видимости будет равно сумме тормозных путей автомобилей, двигающихся навстречу друг другу, двух расстояний, которые пройдут автомобили за время реакции водителей и зазора безопасности между остановившимися автомобилями:

S_а =

Для основной автомобильной дороги расстояние видимости, м

S_а =402.

Для второстепенной автомобильной дороги расстояние видимости, м

S_а =.

Окончательное значение расстояния видимости принимаем по рекомендации ГОСТ Р 52399 -2005, S_а = 450 м.

Радиусы кривых

Радиус вертикальной выпуклой кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности дорожного покрытия:

R_вып = = =44643 ? 45000

Где S_п - расстояние видимости поверхности дороги, м;

a - высота глаз водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги (a = 1,2 м).

R_вып2 = =

Минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности проезжей части дороги в ночное время при свете фар

R_вог = = = 6160

Где h_ф - высота света фар легкового автомобиля над поверхностью проезжей части (h_ф = 0,75 м); б - угол рассеивания пучка света фар, градусы (б = 2°)

Радиус вертикальной вогнутой кривой определяется из условия ограничения центробежной силы (за критерий принимается самочувствие пассажиров и перегрузка рессор):

R_{вог(ц.с.)} =

5. Поперечные уклоны на виражах

Вираж - переход от двускатного профиля к односкатному. По СНиП 2.05.02-85* автомобильные дороги, вираж устраивают на кривых с R<3000 на дорогах первой категории. Вираж можно определить согласно формуле, м

где i_в - уклон поперечного виража;

V - расчетная скорость;

R - радиус кривой;

м - доля закругления центробежной силы.

Поперечные уклоны проезжей части на виражах следует назначать в зависимости от радиусов кривых в плане

Исходя из формулы (5.1) рассчитывается вираж

i_в = 120² / 127*1500 - 0,05 = 0,03 (берем 0,04 по СНиПу)

i_в = i_п = 40 ⁰/₀₀ , т.к. i_в > i_п,

где i_п - поперечный уклон виража.

Переход от двускатного к односкатному профилю осуществляют в пределах участка, называемого отгоном виража.

Согласно формуле вычисляется длина отгона виража, м

l_{отг вир} =

где B - ширина части автомобильной дороги, которая вращается для достижения расчетного условия виража;

i_доп - допустимый продольный уклон в продольном профиле автомобиля, который равен согласно СНиПу для первой категории, 5⁰/₀₀

Все данные приводятся в СНиПе.

Ширина части автомобильной дороги рассчитывается по формуле

B = П_б + B_{пр. части} + а

где П_б - наименьшая ширина укрепленной полосы на разделительной полосе, м;

В_{пр. части} - ширина проезжей части, м;

a - наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м.

Исходя из формулы (5.3) рассчитывается ширина проезжей части

B = 1,5/2 + 1+ 7,5 + 0,75 = 10.

Исходя из формулы (5.2) вычисляется длина отгона виража

l_{отг вир} = 10(0,04+0,04) / 0,005 = 160.

По СНиП, когда радиус круговой кривой от 1000 - 2000, то

l_{перех кр} = 100м,



где l_{перех кр} - длина переходной кривой.

l_{перех кр} = l_{отг вир} = 100 м.

6. Разработка поперечного профиля

Поперечный профиль автомобильной дороги - вертикальный разрез, перпендикулярный оси трассы, представляющий собой схематический чертёж конструкции земляного полотна, дорожной одежды и водоотвода.

При проектировании поперечного профиля придерживаются следующих общих требований:

-обеспечение безопасности дорожного движения;

-сохранение геометрических размеров и требуемой прочности в течение заданного срока службы;

-устойчивость к просадкам и морозному воздействию;

-вписываемость в ландшафт местности.

Для автомобильной дороги поперечный профиль состоит из:

4 полосы движения по 3,75 м + 2 обочины по 3,75 м (включая ширину краевой полосы у обочины 0,75 м и ширину укрепленной части обочины 2,5 м) + центральную разделительную полосу без ограждений (6м).

Схема поперечного профиля автомобильной дороги приведена в приложении А, на рисунке А. 1.

Поперечные профили городских улиц и дорог, размеры отдельных элементов и общая ширина устанавливаются в зависимости от величины города, категории улиц и дорог, интенсивности движения всех видов городского и транзитного транспорта и пешеходов, а также преобладающей этажности застройки, способа отвода поверхностных вод и т. д.

Городская улица имеет проезжую часть движения автомобилей и других видов транспорта, тротуары для пешеходов и озелененные полосы для изоляции пешеходов и застройки от уличного движения. Кроме того, городская улица может иметь трамвайные пути, расположенные в пределах проезжей части или на обособленном полотне.

Для городской улицы поперечный профиль состоит из:

4 полосы движения по 3,50 м + 2 пешеходные части по 3,00 м.

Схема поперечного профиля городской улицы приведена в приложении А, на рисунке А. 2.

7. Тип пересечения автомобильных дорог

Пересечения и примыкания автомобильных дорог проектируют с учетом требований СНиП 2.05.02-85.

Пересечения и примыкания проектируют с учетом расположения сходящихся дорог и транспортных потоков. Выбор схемы пересечения, его обустройство, выполняют на основе технико-экономического сравнения вариантов. При этом учитывают перспективные размеры движения, удобство и безопасность, значение и категорию дорог, состав и распределение потоков по направлениям.

Пересечения и примыкания, как правило, следует располагать на свободных площадках и на прямых участках пересекающихся или примыкающих дорог.

Пересечения автомобильных дорог и их примыкания в разных уровнях применяют в следующих случаях: при пересечениях и примыканиях дорог I категории с дорогами всех категорий; дорог II категории с дорогами II и III категорий; дорог III категории между собой при расчетной интенсивности движения на пересечении более 4000 авт./сут.

Схемы развязки движения в одном уровне с островками, переходно-скоростными полосами и зонами безопасности применяют при расчетной интенсивности движения от 1000 до 4000 авт./сут.

Простые пересечения и примыкания в одном уровне следует проектировать при расчетной интенсивности движения менее 1000 авт./сут.

Интенсивности поворотных потоков:

основная N_АБ = N_БА = ? N_осн = ? * 14000 = 7000 (авт/сут)

второстепенная N_ВГ = N_ГВ = 1/2N_втор = ? * 6000 = 3000 (авт/сут)

А-Б

правый поворот

А Г = 10%N_АБ = 0,1* 7000 = 700 (авт/сут) ; 56 авт/час

левый поворот

А В = 15%N_АБ = 0,15* 7000 = 1050 (авт/сут) ; 84 авт/час

Б-А

правый поворот

Б В = 5%N_БА = 0,05 * 7000 = 350 (авт/сут) ; 28 авт/час

левый поворот

Б Г = 3%N_БА = 0,03 * 7000 = 210 (авт/сут) ; 17 авт/час

Г-В

правый поворот

Г Б = 8%N_ГВ = 0,08 * 3000 = 240 (авт/сут) ; 19 авт/час

левый поворот

Г А = 5%N_ГВ = 0,05*3000 = 150 (авт/сут) ; 12 авт/час

В-Г

правый поворот

В А = 20%N_ВГ = 0,2*3000 = 600 (авт/сут) ; 48 авт/час

левый поворот

В Б = 10%N_ВГ = 0,1*3000 = 300 (авт/сут) ; 24 авт/час

Обоснование выбора типа транспортной развязки.

Основным технико-экономическим показателем сравнения вариантов развязок являются: площадь земли, занимаемая развязкой, степень безопасности и удобства движения, пропускная способность, сумма приведённых затрат.

При высокой интенсивности движения на пересекающихся дорогах в качестве вариантов рассматривают полные транспортные развязки (“клеверный лист”, кольцевые развязки, развязки с полупрямыми и прямыми левоповоротными съездами).

В качестве 1 варианта было рассмотрено пересечение типа «клеверный лист.» Пересечение этого типа состоит из четырёх левоповоротных и четырёх правоповоротных съездов.

Левоповоротный съезд представляет собой круговую кривую, радиуса R, сопряжённую с проезжими частями пересекающихся дорог переходными кривыми (клотоидами).

Преимущества

1. Требуется не так много места (по сравнению с другими видами многоуровневых развязок).

2. Возможен разворот в базовой конфигурации.

3. Строительство с минимальными проблемами: сначала строятся дороги для правого поворота, затем прямое пересечение закрывается на период строительство моста, после чего достраивается «клевер». Требуется сооружение только одного моста.

Недостатки

1. Левый поворот на 270 градусов.(неудобство для водителя)

2. Въезд расположен перед выездом, что само по себе может создать заторы и аварийные ситуации (особенно если под мостом располагаются остановки общественного транспорта, т. н. «конфликт» съезжающих и заезжающих на шоссе потоков автомобилей).

3. На практике по «листьям клевера» возможна скорость не более 40 км/ч (по остальным дорогам -- выше).

Схема развязки приведена в приложении Б.

Второй рассматриваемый вариант:

Кольцевые пересечения автомобильных дорог характеризуются наибольшей простотой организации движения, однако требуют строительства от двух до пяти путепроводов, а также большой площади отчуждения земель.

Третий рассматриваемый вариант пересечений:

К недостаткам этого типа пересечений, помимо необходимости строительства двух путепроводов, следует отнести также недостаточное обеспечение безопасных условий движения, так как транспортный поток с главной магистрали вливается в потоки второстепенного направления не с правой, а с левой стороны. Основными критериями выбора развязки для автомобильных дорог послужили безопасность и экономичность в совокупности. Исходя из этого был выбран первый тип развязки - «клеверный лист». При выборе развязки для городских дорог рассматриваются 2 варианта: перекресток и расширенный перекресток. Выбирается расширенный перекресток, поскольку он значительно снижает вероятность образования заторов за счет уширений.

8. Определение основных параметров городской улицы

Таблица 5 - Данные приведенной интенсивности движения для городской улицы

Тип автомобиля	K	Городская улица
		основная	второстепенная
		физическая	приведенная	физическая	приведенная
Легковые автомобили	1	14000	14000	8100	8100
Грузовые автомобили грузоподъемностью 1-2 т	1,5	3300	4950	550	825
То же 2-5т	1,75	400	700	450	787
То же 5-8 т	2	700	1400	230	460
То же более 8 т	3	450	1350	400	1200
Автопоезда	3,5	20	70	-	-
Автобусы	3,5	120	420	70	245
ВСЕГО		22890		11617

Определение числа полос движения для городской дороги



Для определения числа полос движения используется пиковая интенсивность, (N_пик). Она равна суточной норме, умноженной на коэффициент приведения к часу пик, и на коэффициент неравномерности движения.

N_пик = N_{сут. инт. *} K_{пик. *} K_{н. дв.}

Основная

N_{сут. пр. авт.} = 22890

N_пик = 22890 * 0,08 * 1,5 = 2746

Количество полос движения основной улицы = 4

Второстепенная

N_{сут. пр. авт.} = 11617

N_пик = 11617 * 0,08 * 1,3 = 1208

Количество полос движения второстепенной улицы = 2.

Согласно СП 42.13330.2011, пункту 11.4, таблице 7, основная городская улица является магистральной дорогой скоростного движения; а второстепенная городская улица - магистральной улицей районного значения с транспортно-пешеходным движением.



Для этих категорий дорог предъявляются следующие требования:

Категория дорог и улиц	Расчетная скорость движения, км/ч	Ширина полосы движения, м	Число полос движения	Наименьший радиус кривых в плане, м	Наибольший продольный уклон, ‰	Ширина пешеходной части тротуара, м
Магистральная дорога скоростного движения	120	3,75	4-8	600	30	-
Магистральная улица районного значения с транспортно-пешеходным движением	70	3.50	2-4	250	60	2,25

9. Пропускная способность и уровень загрузки основной городской улицы

Согласно СП 42.13330.2011 Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений у городских улиц, интенсивность на подходе наиболее загруженного направления общегородской магистрали 2800 приведенных ед/ч, из которых 500 приведенных ед/ч поворачивают налево. Интенсивность на подходе наиболее загруженного направления районной магистрали 1000 приведенных ед/ч, из которых 500 приведенных ед/ч поворачивают направо.

Расчет динамического габарита транспортного средства S, м, рекомендуется производить по уравнению

S = l₀*e^V/25,2+l_a,

где l₀ - дистанция безопасности между остановившимися транспортными средствами, м;

l_а - длина расчетного транспортного средства, м

Исходя из СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги, можем принять

l_а = 4,5 м

e^15/25,2 = 1,81

МРД ГЗ № полосы l₀

1 3,5

2 3,2

3 2,8

4 2,5

МРД РЗ № полос l₀

1 4,5

2 3,5

Исходя из формулы (8.1) рассчитывается динамический габарит транспортного средства

МРД ГЗ:

S₁ = 3,5*1,81+4,5 = 10,8;

S₂ = 3,2*1,81+4,5 = 10,3;

S₃ = 2,8*1,81+4,5 = 9,6;

S₄ = 2,5*1,81+4,5 = 9.

МРД РЗ:

S₁ = 4,5*1,81+4,5 = 12,6;

S₂ = 3,5*1,81+4,5 = 10,8.

Для определим значения потоков насыщения существует формула

М = 1000*V / S.

Исходя из формулы (8.2) рассчитывается поток насыщения

M_1,1 = 1000*15 / 10,8 = 1380;

M_2,1 = 1000*15 / 10,3 = 1456;

M_3,1 = 1000*15 / 9,6 = 1562;

M_4,1 = 1000*15 / 9 = 1666;

M_1,2 = 1000*15 / 12,6 = 1190;

M_2,2 = 1000*15 / 10,8 = 1380.

Фазовый коэффициент определяется по формуле

q_j = .



Приложения

Приложение А

Поперечные профили автомобильной и городской дорог

ПБ - краевая полоса у разделительной полосы, ПЧ - проезжая часть, КП краевая полоса у обочины, b_рп - ширина разделительной полосы, b_огр - ширина ограждения с учетом требований ГОСТ 23457.



Приложение Б

Типы пересечений автомобильных дорог

Рис. Б. 1 - Типы пересечений



Приложение В

Типы пересечений городских дорог

Рис. В. 1 - Типы пересечений

Размещено на Allbest.ru