Проектирование автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Заочный факультет

Курсовая работа

«Проектирование автомобильной дороги»

Разработал студент

Панфилов П.И.

Москва 2013

Оглавление

1. Общие исходные данные для проектирования автомобильной дороги

1.1 Экономическая характеристика района проложения трассы

1.2 Технические показатели проектируемого участка автодороги

1.2.1 Интенсивность движения

1.2.2 Определение категории дороги, нормативных предельно допустимых параметров плана и профиля дороги

1.3 Разработка вариантов трассы на карте. Установка элементов закругления

1.4 Определение направления трассы

1.5 Подготовка исходных данных и проектирование продольного профиля

1.6 Обоснование и описание проектной линии

2. Поперечные профили земляного полотна

2.1 Подсчет объемов земляных работ

3. Расчет дорожной одежды

3.1 Определение общего (расчетного) модуля упругости дорожной одежды

3.2 Назначение материалов дорожной одежды и их расчетные характеристики

3.3 Конструирование и расчет дорожной одежды

3.4 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте

3.5 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания

3.6 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

4. Организация и безопасность движения

5. Охрана окружающей природной среды

Список используемой литературы

1. Общие исходные данные для проектирования автомобильной дороги

1.1 Экономическая характеристика района проложения трассы

Проектируемый участок дороги расположен во Владимирской области. Центральное место в экономике Владимирской области занимает промышленность, особое влияние на развитие оказывает федеральный транспорт, представленный несколькими крупнейшими магистралями. Федеральное финансирование в балансе регионального бюджета достигает 25%.

В структуре промышленности основную роль играют машиностроение и металлообработка, создающие до 40% промышленного продукта, существенное значение имеет пищевая промышленность(до 17% промышленного продукта), электроэнергетика(10%), стекольная (до 7%) и лёгкая (около 5%) промышленности.

Область специализируется на растениеводстве, молочно-мясном скотоводстве и птицеводстве. Ведущая отрасль сельского хозяйства-- животноводство молочно-мясного направления. Разводят крупный рогатый скот, свиней, овец, коз.

Основной грузопоток региона проходит по трём из четырёх направлений Транссиба, кроме того в регионе часть Большого московского ж/д кольца, ветки «Александров--Иваново» и «Новки-- Иваново». Развита и сеть внутренних железных дорог; ветки Ковров--Муром, Владимир -- Тума, ответвления на Судогду, Радужный, Уршельский (пассажирские перевозки не осуществляются) и Фролищи. Крупнейшие локомотивные депо Александров, Владимир и Муром. Оператор ОАО «РЖД».

На втором месте по объёмам находится трубопроводный транспорт:

Две нитки нефтепровода «Нижний Новгород--Рязань» и две нитки «Нижний Новгород--Ярославль» (суммарно не менее 45 млн т/год), обеспечивающие транзит западно-сибирской и волго-уральской нефти к Московскому, Ярославскому, Рязанскому и Киришскому НПЗ, и к портуПриморскна экспорт (ОАО АК «Транснефть»).

Газопроводы «Нижний Новгород -- КС Муром» и «Нижний Новгород--Щёлково» с отводами наИвановои южные районы области, суммарный транзит более 6млрд мі/год. ОАО "ОАО «Газпром»

Продуктопровод (МНПП) Кстово--Рязань (не менее 2млн т/год в основном дизельного топлива) с отводами на Судогду и Вязники. Перекачивающая станция с нефтехранилищами в посёлке Второво, ведётся строительство следующей очереди трубопровода Второво--Приморск (действующая мощность 8,4млн т. дизельного топлива в год), планируется увеличение ёмкости резервуаров вплоть до 80 тыс. мі, а мощности всего узла до 24,6 млн. т/год (проект «Север» ОАО «Транснефть»).

Из автомобильных дорог наиболее значима автодорога М7 Волга (до 10 млн. т./год (через Покров, Петушки, Лакинск, Владимир, Вязникии Гороховец), подход от магистрали к Иваново протяжённостью 102 км (через Суздаль), а также незначительный участок автодороги А108, слабо поддерживаемые Р72 «Владимир--Муром» и Р125 «Нижний Новгород--Касимов».

Климат

По дорожно-климатическому районированию Владимирская область относится ко II дорожно-климатической зоне. Климатобласти умеренно континентальный, с тёплым летом, умеренно холодной зимой и ярко выраженными переходными сезонами.

Рельеф

Территория находится в центре Восточно-Европейской равнины, основная часть территории -- слабо всхолмлённая равнина с общим понижением от Клинско-Дмитровской гряды (высоты до 271 м) на севере, через Владимирское (Юрьево) Ополье (высота до 236 м), далее на юг к Мещёрской низменности(преобладающая высота 120м) и на восток через Окско-Цнинский вал (до 184 м) иГороховецкий отрог(верхняя точка -- 191 м) к Балахнинской низменности (около 90 м) и устью Клязьмы (67 м). Благодаря резким склонам возвышенностей регион обладает рекреационными (зимние виды спорта) ресурсами и гидроаккумуляционными возможностями.

Основными минеральными ресурсами области являются известняки, торф, строительные пески и камни, огнеупорные и кирпичные глины. Запасы торфа в размере 59млнтонн, основная их часть залегает в пределах Мещёрской низменности. Общие залежи известняков составляют 30 млн тонн и расположены в районе Окско-Цнинского вала, где их толщи достигают 130метров (Ковровский, Вязниковский, Судогодский, Селивановский районы).

Кварцевые пески -- чистые, мелкие, почти без примесей глинистых частиц ледникового происхождения имеют федеральное значение, в больших количествах залегают в южных районах области (Гусь-Хрустальный и Меленковский районы). Используются пески для производства стекла и хрусталя. Также в области имеются фосфориты, железная руда, есть небольшие залежи гипса, флюсовых материалов и металлургических доломитов местного значения.

На территории области встречаются естественные источники минеральных вод.

В регионе наравне встречаются:

плодородные тёмноцветные карбонатные и серые лесные -- связанные с широколиственными лесами в Ополье, занимают 417,5 тыс. га или 14,3% общей площади (Суздальский и Юрьев-Польский районы, части Александровского, Кольчугинского и Собинского районов) дерновые аллювиальные (пойменные) почвы по берегам Оки и Клязьмы.

Дерново-подзолистые почвы, сформировавшиеся под хвойными и смешанными лесами среднесуглинистого типа (Вязниковский, Муромский, частично Ковровский, Камешковский, Гороховецкий, Селивановский, Собинский, Киржачский, Александровский районы), супесчаного и песчаного типов (Гусь-Хрустальный, Меленковский, Петушинский, Судогодский районы, южные части Киржачского, Собинского, Муромского и Селивановского районов), подзолисто-болотные и болотные в пределах мещёрской низменности и гороховецких болот

Отмечается недостаточная обеспеченность почвбороми серой, 85--98% почв относятся к категории низкообеспеченных цинком.

Деградация земель наиболее распространена в виде водной эрозии-- около 175 тыс. га эродированных земель и около 700 тыс. га-- эрозионноопасных.

1.2 Технические показатели проектируемого участка автодороги

1.2.1 Интенсивность движения

Интенсивность движения - общее количество автомобилей, проходящих через некоторое сечение дороги за единицу времени (сутки, час).

Согласно заданной интенсивности движения по формуле 1 определяем перспективную интенсивность движения.

(1)

где: N_сущ - существующая интенсивность движения (авт/сут.),

g - среднегодовой прирост интенсивности движения,

n - перспектива, на которую рассчитываются технические нормативы, в основном на 20 или 15 лет.

Nсущ = 7000 авт/сут;

g= 0,07;

n = 20 лет

Nn=7000*(1+0,07) =7490 авт/сут.

1.2.2 Определение категории дороги, нормативных предельно допустимых параметров плана и профиля дороги

После вычисления перспективной интенсивности движения по СНиП 2.05.02-85 [1] определили категорию проектируемой дороги - II (таб. 1).

Таблица 1. Расчетная интенсивность движения

Категория дороги	Расчетная интенсивность движения, авт/сут	Народнохозяйственное и административное значение автомобильных дорог
	приведенная к легковому автомобилю	в транспортных единицах
I-а	Св. 14 000	Св. 7 000	Магистральные автомобильные дороги общегосударственного значения (в том числе для международного сообщения)
I-б II	Св. 14000 Св. 6 000 до 14 000	Св.7 000 Св. 3 000 до 7 000	Автомобильные дороги общегосударственного (не отнесенные к I-а категории), республиканского, областного (краевого) значения
III	Св. 2 000 до 6 000	Св. 1 000 до 3 000	Автомобильные дороги общегосударственного республиканского, областного (краевого) значения (не отнесенные к I-б и II категориям), дороги местного значения
IV	Св. 200 до 2 000	Св. 100 до 1000	Автомобильные дороги республиканского, областного (краевого) и местного значения (не отнесенные к I-б, II и III категориям)
V	До 200	До 100	Автомобильные дороги местного значения (кроме отнесенных к III и IV категориям)

По СНиП 2.05.02-85 [1] определяем расчетную скорость движения и все технические нормативы для проектируемой категории дороги.

Таблица 2. Расчетные скорости движения автомобилей:

Категория дороги	Расчетная скорость, км/ч
	Основные	Допускаемые на трудных участках
		Пересеченная местность	Горная местность
1-а	150	120	80
1-6	120	100	60
II	120	100	60
III	100	80	50
IV	80	60	40
V	60	40	30

Таблица 3. Нормативные характеристики дороги

Расчетная скорость, км/ч	Наибольшие продольные уклоны, %о	Наименьшие расстояния видимости, м	Наименьшие радиусы кривых, м
		для остановки	встречного автомобиля	в плане	в продольном профиле
				основные	в горной местности	выпуклых	Основные	в горной местности
150	30	300	-	1200	1000	30 000	8 000	4 000
120	40	250	450	800	600	15 000	5 000	2 500
100	50	200	350	600	400	10 000	3 000	1500
80	60	150	250	300	250	5 000	2 000	1000
60	70	85	170	150	125	2 500	1500	600
50	80	75	130	100	100	1500	1200	400
40	90	55	ПО	60	60	1000	1000	300
30	100	45	90	30	30	600	600	200

1.3 Разработка вариантов трассы на карте. Установка элементов закругления

В задании на проектировку указываются опорные пункты(начальный, конечный) через которые проложения трассы является обязательным. Прямая соединяющая опорные пункты определяет кратчайшее направление трассы -- воздушная линия. Однако, многочисленные контурные препятствия предопределяют отклонение трассы от кратчайшего направления. При выборе вариантов трассы учитывают требования. При выборе вариантов направления трассы решают задачи: обеспечения безопасности, удобства, бесперебойности движения транспорта при минимальных затратах на строительство, эксплуатацию автомобильной дороги. Выбор положения трассы является одним из ответственейших этапов проектирования, т.к. необходимо учитывать топографические, инженерно-геологические, климатические, социально-экономические условия местности и вопросы охраны окружающей среды. На топографической карте проводим воздушную линию, анализируем ее, делаем вывод, который заключается в следующем: проложение трассы по воздушной линии экономически не целесообразно в связи с тем, что воздушная линия пересекает несколько автомобильных дорог под острыми углами, реку, карьер по добыче глины, ЛЭП, поэтому намечаем дополнительно 2 варианта трассы, которые сравниваем между собой по ряду технико-эксплуатационных показателей.

Имеем угол поворота

б = 65^о

Выпишем из таблиц Ксенодохова элементы нашей круговой кривой, учитывая что мы берем радиус круговой кривой 800 м

Для угла б = 65^о

T = 985,64

К = 1815,144

Д = 156,104

Б = 198,84

На измеренном угле поворота, в точке перелома трассы проектируем закругление - круговую кривую, производим расчет начала (НК), середины (СК) и конца кривой (КК). От точки А до вершины угла (ВУ) - точки перелома выполняем разбивку пикетажа. Пикет (ПК) равен 100 метрам. На карте с масштабом 1:10 000 пикет равен 1 см

ВУ = ПК20+80,00

От вершины угла в сторону точки А откладываем величину тангенса (Т) в масштабе и получаем точку начала круговой кривой (НК). Тангенс отложенный от вершины угла в сторону точки Б определяет точку конца круговой кривой (КК) и ее пикетное положение:

ВУ ПК 20+80

Т 9+85,64

НК ПК 10+94,36

⁺ К ПК 18 + 15,14

КК ПК 29 + 09,50

Домер (Д) определяется по формуле:

Д=2Т-К.

Д = 2*985,64 -1815,14 =156,14

Далее внутренний угол ( в нашем случае он равен 180⁰-65⁰⁼=115°) делим пополам и от вершины угла откладываем величину Б (биссектрису), получаем точку середины круговой кривой (СКК). Через полученные три точки НКК, СК и ККК по лекалу проводим круговую кривую, плавно смягчающую перелом трассы. После этого выполняем разбивку трассы на пикеты по кривой до точки Б (конца трассы). Таким образом, определяем пикетажное положение конца трассы (КТ ПК 45+05,11).

1.4 Определение направления трассы

Направление трассы определяется румбом - острым углом от ближайшего направления меридиана до направления линии; он обозначается буквой r. Пределы изменения румба от 0° до 90°.

Для однозначного определения направления по значению румба он сопровождается названием четверти:

1 четверть - СВ (северо-восток), 3 четверть - ЮЗ (юго-запад),

2 четверть - ЮВ (юго-восток), 4 четверть - СЗ (северо-запад).

Румб начальной прямой определяем по карте, считая вертикальный край карты (в нашем случае) направлением магнитной стрелки "север - юг" (. Измеряем транспортиром угол между ближайшим концом линией, проведенной параллельно указанному направлению (север - юг) и направлением первого прямого участка трассы. Получился угол 90°, т.е. румб этой прямой З. Далее отнимаем величину угла поворота =65°.Таким образом (угол поворота вправо определяем румб второй линии ЮЗ: 25°).

Продольный профиль - один из документов характеризующих дорогу и положение ее относительно поверхности земли.

Продольный профиль составляют в масштабах:

-- горизонтальный 1:5 000,

-- вертикальный 1:500,

-- разрез грунта в вертикальном масштабе 1:50;

1.5 Подготовка исходных данных и проектирование продольного профиля

По карте определяют высотные отметки, отражающие характерные изменения рельефа местности на каждом пикете, пресекаемых водотоках и плюсовых точках. Плюсовыми точками выделяются пониженные места рельефа, на которых будут проектироваться водопропускные сооружения, и повышенные (водораздельные) точки.

Отметки поверхности земли находятся следующим образом: на рисунке дана точка с между горизонталями с высотами 162,5 и 165. Если провести через эту точку линию аЬ, нормальную к горизонталям, то, измерив циркулем с помощью масштаба отрезки ас и об, равные соответственно 13,0 м и 5 м, из пропорции находим



превышение точки над горизонталью с меньшей отметкой:

- где h_b высота сечения рельефа, м.

Из рис. 6 видно, что h_b =1 м. Тогда h_с=1,67 м, а искомая высота (отметка) точки (пикета) с равна =162,5+1,67=166,7 м.

Если точка (пикет) расположена на горизонтали, то ее высота равна высоте этой горизонтали.

Вычисленные отметки поверхности земли вписывают в графу 10 продольного профиля, поверхность земли на чертеже изображают точкой и черной линией.

1.6 Обоснование и описание проектной линии

После построения линии поверхности земли приступают к нанесению проектной (красной) линии. Нанесение проектной линии начинают с контрольных отметок, т.е. отметок точек через которые обязательно должна пройти проектная линия. Такими точками являются отметки бровок насыпей на подходах к водотокам, над искусственными сооружениями (трубами) и руководящая отметка насыпи. Данную отметку насыпи устанавливают исходя из почвенно-грунтовых и гидрологических условий, снегонезаносимости дороги.

Для обеспечения уменьшения заноса дороги снегом возвышение проектной линии вычисляется как руководящая отметка (6):



где h_CH - высота снегового покрова для данной местности,

- необходимый запас для дорог (зависит от категории дороги) (табл. 4).

Таблица 4

Категория дороги	Необходимый запас
I	0.8
II	0.7
III	0.6
IV	0.5
V	0.4

Hсн ? 0,55 (для Ярославля);

h=0,55+0,8=1,38м.

Проектная линия наносится прямыми линиями, выравнивая поверхность земли. Величина уклона проектной линии к горизонту называется продольным уклоном и выражается в промиллях %, т.е. в тысячных долях.

Проектная линия наносится прямыми линиями, выравнивая поверхность земли. Величина уклона проектной линии к горизонту называется продольным уклоном и выражается в промиллях %₀, т.е. в тысячных долях.

Переломы проектной линии в продольном профиле при алгебраической разности уклона 5% и более на дорогах I и II категорий, 10% и более на дорогах III категории и 20% и более на IV и V категорий следует сопрягать вертикальными кривыми. Оптимальное положение проектной линии включает допустимые проектные уклоны, наибольшую величину вертикальных и вогнутых кривых (рис. 1).



Рис. 1. Вертикальные кривые: а) выпуклая; б) вогнутая

Проектная линия не должна менять уклон над мостом. Над трубами возможно любое положение проектной линии, но при этом необходимо, чтобы засыпка над трубой была не менее 0,5 м, если режим протекания воды в трубе безнапорный или бровка насыпи находилась не менее чем на 0,5 м выше подпертого горизонта воды перед трубой при напорном режиме протекания воды в трубе. Контрольная (минимальная) отметка бровки насыпи определяется по формуле:

где Н_д.о. - толщина дорожной одежды;

Н_з. - отметка земли;

d - диаметр трубы;

- толщина стенки трубы.

2. Поперечные профили земляного полотна

В зависимости от высоты насыпи и рельефа местности определяем типовые поперечные профили земляного полотна автомобильной дороги

Принятые поперечные профили обеспечат безопасность движения транспортных средств и требуемую прочность дороги, в течение заданного срока службы.

Рисунок 2

a) Насыпь высотой до 1 м

b) Насыпь высотой 1-2 м

c) Насыпь высотой 2-6 м из привозного грунта

Рисунок 3

a) Поперечный профиль для выемки глубиной 1 м

Рисунок 4

b) Поперечный профиль выемки глубиной 1-5 м на снегозаносимых участках

2.1 Подсчет объемов земляных работ

Профильные объёмы земляных работ определяем с помощью таблиц Митина. Полученные данные заносим в «Ведомость попикетного подсчёта объёма земляных работ».

Таблица 5. Сводная ведомость объемов земляных работ

Пикеты	Длина	Рабочие отметки(H1+H2)	Vнасыпи	Vвыемки
0 - 1	100	2,76	2356
1 - 2	100	2,76	2356
2 - 3	100	2,76	2356
3 - 4	100	2,53	2138
4 - 5	100	2,30	1923
5 - 6	100	2,25	1877
6 - 7	100	2,20	1831
7 - 8	100	2,20	1831
8 - 9	100	3,10	2685
9 - 10	100	2,00	1650
10 - 11	100	4,50		4770
11- 12	100	8,50		10240
12- 13	100	4,00		4171
13 - 14	100	1,00	787
14 - 15	100	2,00	1650
15 - 15,30	30	1,00	236
15,30 - 16	70	1,5		1018
16 - 17	100	3,00		3028
17 - 18	100	2,25		2220
18 - 19	100	0,75		584
19 - 20	100	0	0
20 - 21	100	0,40	306
21 - 22	100	1,55	1252
22 - 23	100	2,35	1970
23 - 24	100	1,70	1383
24 - 25	100	1,25	996
25 - 26	100	1,55	1252
26 - 27	100	1,60	1296
27 - 28	100	2,80	2394
28 - 29	100	3,38	2963
29 - 30	100	2,83	2422
30 - 31	100	2,90	2490
31 - 32	100	2,45	2062
32 - 33	100	3,50	3084
33 - 34	100	3,88	3474
34 - 35	100	2,58	2185
35 - 36	100	2,50	2109
36 - 37	100	2,90	2490
37 - 38	100	2,90	2490
38 - 39	100	2,62	2222
39 - 40	100	1,92	1578
40 - 41	100	0,85	664
41 - 42	100	1,37	1098
42 - 43	100	2,50	2109
43 - 44	100	2,53	2138
44 - 45	100	2,30	1923
45 - 46	100	2,30	1923
46 - 47	100	2,45	2062
47 - 48	100	2,70	2298
48 - 49	100	2,68	2279
49 -49,3950	39,50	2,58	2185

3. Расчет дорожной одежды

3.1 Определение общего (расчетного) модуля упругости дорожной одежды

N_p = f_пол*? *N_m*S_mсум

Суммарное расчетное число приложений расчетной нагрузки к точке на поверхности конструкции за срок службы определим по формуле:

?N_p = 0,7*N_p*K_c*T_рдг*k_n/q(T_сл - 1)* = 0,7*14000*29,8/1,04^(20-1)*125*1,49 = 25816964 авт,

Где n - число марок автомобилей

N_p - приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут

T_рдг - расчетное число дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции

K_n - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого

K_c - коэффициент суммирования( определяют по формуле)

E_тр = 98,65*(lg(25816964) - 3,25) = 410,57 Мпа

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:

E_общ > E_тр*K_трпр

Где E_общ - общий расчетный модуль упругости конструкции(Мпа)

E_тр - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции( Мпа)

K_тр.пр -требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности.

E_общ = 410,57*1,3 = 533,741 Мпа

Дорожно-климатическая зона - II

Грунт- супесь

W_ср = 0,6

Расчетную влажность грунта определяем

W_p = W_ср*(1+г*t),

где г - коэффициент вариации влажности (г = 0,1)

t - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от заданного уровня проектной надежности конструкции дорожной одежды(t = 1,71)

W_p = 0,6*(1+0,1*1,71) = 0,7

Определяем характеристики грунта по полученному значению, используя соответствующие таблицы

E_гр = 49 Мпа; ? = 12⁰; C_гр = 0,004 Мпа

3.2 Назначение материалов дорожной одежды и их расчетные характеристики

1. Плотный мелкозернистый асфальтобетон марки 60/90

Расчетное значение модуля упругости E = 3200 Мпа

2. Крупнозернистый пористый асфальтобетон марки 60/90; E = 2000 Мпа

3. Холодная асфальтобетонная смесь; E = 1300 МПа

4. Щебень марки 60 обработанный цементом; E = 800 МПа

5. Песок средней крупности K_ф = 2,0 м/сут ; E =120 МПа

1. Расчет дренирующего слоя

Полную толщину дренирующего слоя, достаточную для временного размещения в его порах воды, поступающей в конструкцию в начальный период оттаивания, определяют по формуле

h_n = (q_p*T_зап/n + 0,3h_зап):(1-?_зим),

где T_зап - средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств

Ц_зим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (равен 0,5)

q_р - расчетное значение воды,поступающее за сутки

n - пористость материала (0,32)

h_зап - дополнительная толщина слоя (0,14-0,15 м)

q_p = q*K_п*К_г*К_вог*К_р =15*1,5*1,0*1,1*0,1/1000 = 0,0025 м³/м²

h_n =( 0,0025*6/0,32 + 0,3*0,15): (1-0,5) = 0,18 м

3.3 Конструирование и расчет дорожной одежды

Назначим конструктивные слои дорожной одежды из выбранных материалов:

1 слой - Плотный мелкозернистый асфальтобетон, h = 5 см

2 слой - Крупнозернистый пористый асфальтобетон, h = 8 см

3 слой - Холодная асфальтобетонная смесь, h = 15 см

4 cлой - рядовой щебень или гравийная смесь, укрепленные малыми дозами цемента (4--6%), h подлежит расчету

5 слой - Песок среднезернистый, h = 40 см

E_общ = 533,741 Мпа

Найдем модули упругости слоев, подстилающих слой щебня, а также общий модуль упругости

На поверхности рассчитываемого слоя.

Значение нижнего модуля упругости находим, выполняя расчет снизу вверх.

E_н = E_гр = 49 Мпа

E_н/E_сл = 49/120 = 0,408

h_сл/D = 40/37 = 1,08

Откладывая значение h_сл/D по оси абсцисс номограммы, а E_н/E_сл по оси ординат, проводим через них вертикальную и горизонтальную линии, точка пересечения которых даёт значение отношения E_в/E_сл = 0,73

Отсюда получаем общий модуль упругости на поверхности песчаного слоя

E_в = E_в/E_сл*E_сл = 0,73*120 = 87,6 МПа

Для определения модуля упругости на поверхности рассчитываемого слоя расчет необходимо выполнить сверху вниз.

Для асфальтобетона верхнего слоя E_в = E_общ = 533,741

E_в/E_сл = 533,741/3200 = 0,167

h_сл/D = 5/37 = 0,135

E_н/E_сл = 0,14

E_н = 0,14*3200 = 448 Мпа

Для асфальтобетона нижнего слоя E_в = 448 Мпа

E_в/E_сл = 448/2000 = 0,224

h_сл/D = 8/37 = 0,216

E_н/E_сл = 0,17

E_н = 0,17*2000 = 340 Мпа

Для холодной асфальтобетонной смеси, E_в = 340 Мпа

E_в/E_сл = 340/1300 = 0,262

h_сл/D = 15/37 = 0,41

E_н/E_сл = 0,15

Е_н= 0,15*1300 = 195 Мпа

Для определения толщины слоя щебня имеем E_в = 195 МПа, E_н = 87,6 Мпа

E_в/E_сл = 195 /800 = 0,244

E_н/E_сл = 87,6/800 =0,11

h_сл/D = 0,61

h_сл = 22,5 см

3.4 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле

T = ф_н*p,

где ф_н - удельное активное сопротивление сдвига от единичной нагрузки колеса на покрытие,

p - расчетное давление от колеса на покрытие

Для определения ф_н предварительное назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (супесь) со следующими характеристиками E_осн = 49 МПа

E_сл.ср = (1800*5+1200*8+1300*15+800*22,5+120*40)/(5+8+15+22,5+40) = 672,93 Мпа

По отношениям E_сл/E_осн = 672,93/49 = 13,73 и h_сл/D = 90,5/37 = 2,45 находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки ф_н = 0,0095 МПа

T_пр = K_д*(С_n + 0,1г_срZ_on*tg?_ст),

Где Cn - сцепление в грунте земляного полотна, принимаемое по соответствующему приложению 0,002, K_д = 1,0

Z_on = 90,5 см (глубина расположения поверхности слоя, проверяемого проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции.

?_ст = 12⁰

г_ср = 0,002 кг/см³ (средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев)

T_пр = 1*(0,002+0,1*0,002*90,5*tg12⁰) = 0,0058 МПа

K_пр = T_пр/T = 0,0058/0,0057 = 1,018

Так как K_пр> K_пр.тр.(1,00), то конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.

3.5 Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания

Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле

T = ф_н*p

Для определения ф_н предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Для нижнего слоя модели:

E_общ= 87,6 Мпа

? = 36⁰

С = 0,004

При 20⁰С E_сл.ср, = (1800*5+1200*8+1300*15+800*22,5)/5+8+15+22,5 = 1110,89

E_сл.ср/E_осн = 12,68

h_сл/D = 50,5/37 = 1,36

ф_н = 0,013

T = 0,013*0,6 = 0,0078 Мпа

Предельное активное напряжение сдвига определяем:

T_пр = 1*(0,004+0,1*0,002*50,5*tg36⁰) = 0,011 МПа

K_пр = T_пр/T = 0,011/0,0078 = 1,41, что > K_пр.тр = 1,00

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

3.6 Расчет конструкции на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

a) Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой модели - часть конструкции, расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев h_в = 13 см

Модуль упругости нижнего слоя равен 340 Мпа = E_{в.щебня}

Модуль упругости верхнего слоя:

E_в = (3200*5+8*2000)/13 = 2460 Мпа

б) По отношениям E_сл.ср/E_{верхн.щебня} = 2460/340 = 7,24 и h_сл/D = 13/37 = 0,35 по номограмме определим у_r= 1,2

Расчетное растягивающее напряжение вычисляем по формуле:

у_r = (у_r)*P*K_в

где (у_r) - растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки, передающей нагрузку

у_r = 1,2 * 0,6*0,85 = 0,612 Мпа

в) Вычисляем предельное растягивающее напряжение:

R_N = R₀*k₁*k₂*(1-V_R*t)

R₀= 8,00 Мпа (нормативное значение предельного сопротивления растяжению при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки.

K₁ = 5,9/^4,3v25816964 = 0,11

K₂ = 0,95

R_N = 8*0,11*0,95*(1-0,1*1,71) = 0,693

R_N/ у_r = 0,693/0,612 > K_пр.тр = 1,132

Следовательно выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

4. Организация и безопасность движения

Проектные решения автомобильных дорог должны обеспечивать: организованное, безопасное, удобное и комфортабельное движение автотранспортных средств с расчетными скоростями; однородные условия движения; соблюдение принципа зрительного ориентирования водителей; удобное и безопасное расположение примыканий и пересечений; необходимое сцепление шин автомобилей с поверхностью проезжей части; необходимое обустройство автомобильных дорог, в том числе защитными дорожными сооружениями; необходимые здания и сооружения дорожной и автотранспортной служб и т.п.

При проектировании элементов плана, продольного и поперечного профилей следует проводить оценку проектных решений по показателям скорости, безопасности движения и пропускной способности, в том числе в неблагоприятные периоды года.

При проектировании дорог необходимо разрабатывать схемы расстановки дорожных знаков с обозначением мест и способов их установки и схемы дорожной разметки, в том числе горизонтальной - для дорог с капитальными и облегченными дорожными одеждами. Разметку следует сочетать с установкой дорожных знаков (особенно в районах с длительным снеговым покровом). При разработке схем размещения технических средств организации дорожного движения следует пользоваться ГОСТ 23457-86.

Для обеспечения безопасности движения установка рекламы на автомобильных дорогах не допускается.

Осветленные покрытия рекомендуется применять для выделения пешеходных переходов (типа "зебра"), остановок автобусов, переходно-скоростных полос, дополнительных полос на подъемах, полос для остановок автомобилей, проезжей части в тоннелях и под путепроводами, на железнодорожных переездах, малых мостах и других участках, где препятствия плохо видны на фоне дорожного покрытия.

Стационарное электрическое освещение на автомобильных дорогах следует предусматривать на участках в пределах населенных пунктов, а при наличии возможности использования существующих электрических распределительных сетей - также на больших мостах, автобусных остановках, пересечениях дорог I и II категорий между собой и с железными дорогами, на всех соединительных ответвлениях узлов пересечений и на подходах к ним на расстоянии не менее 250 м, на кольцевых пересечениях и на подъездных дорогах к промышленным предприятиям или их участках при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Если расстояние между соседними освещаемыми участками составляет менее 250 м, рекомендуется устраивать непрерывное освещение дороги, исключающее чередование освещенных и неосвещенных участков.

Вне населенных пунктов средняя скорость покрытия участков автомобильных дорог, в том числе больших и средних мостов, должна быть 0,8 кд/кв.м на дорогах I категории, 0,6 кд/кв.м на дорогах II категории, а на соединительных ответвлениях в пределах транспортных развязок - 0,4 кд/кв.м.

Отношение максимальной яркости покрытия проезжей части к минимальной не должно превышать 3:1 на участках дорог I категории, 5:1 на дорогах остальных категорий.

Показатель ослепленности установок наружного освещения не должен превышать 150.

Средняя горизонтальная освещенность проездов длиной до 60 м под путепроводами и мостами в темное время суток должна быть 15 лк, а отношение максимальной освещенности к средней - не более 3:1.

Освещение участков автомобильных дорог в пределах населенных пунктов следует выполнять в соответствии с требованиями СНиП II-4-79, а освещение автодорожных тоннелей - в соответствии с требованиями СНиП II-44-78.

Осветительные установки пересечений автомобильных и железных дорог в одном уровне должны соответствовать нормам искусственного освещения, регламентируемым системой стандартов безопасности труда на железнодорожном транспорте.

Опоры светильников на дорогах следует, как правило, располагать за бровкой земляного полотна.

Допускается располагать опоры на разделительной полосе шириной не менее 5 м с установкой ограждений.

Световые и светосигнальные приборы, располагаемые на мостах через судоходные водные пути, не должны создавать помех судоводителям в ориентировании и ухудшать видимость судоходных сигнальных огней.

Включение освещения участков автомобильных дорог следует производить при снижении уровня естественной освещенности до 15-20 лк, а отключение - при его повышении до 10 лк.

В ночное время следует предусматривать снижение уровня наружного освещения протяженных участков автомобильных дорог (длиной свыше 300 м) и подъездов к мостам, тоннелям и пересечениям автомобильных дорог с автомобильными и железными дорогами путем выключения не более половины светильников. При этом не допускается отключение подряд двух светильников, а также расположенных вблизи ответвления, примыкания, вершины кривой в продольном профиле радиусом менее 300 м, пешеходного перехода, остановки общественного транспорта, на кривой в плане радиусом менее 100 м.

Электроснабжение осветительных установок автомобильных дорог надлежит осуществлять от электрических распределительных сетей ближайших населенных пунктов или сетей ближайших производственных предприятий.

Электроснабжение осветительных установок железнодорожных переездов следует, как правило, осуществлять от электрических сетей железных дорог, если эти участки железнодорожного пути оборудованы продольными линиями электроснабжения или линиями электроблокировки.

Управление сетями наружного освещения следует предусматривать централизованным дистанционным или использовать возможности установок управления наружным освещением ближайших населенных пунктов или производственных предприятий.

Проекты автомобильных дорог I-IV категорий в части безопасности движения должны согласовываться с органами ГИБДД Российской Федерации

5. Охрана окружающей природной среды

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При строительстве автомобильных дорог следует максимально использовать находящиеся в зоне строительства пригодные для применения отвалы и производственные твердые отходы предприятий горнодобывающей, перерабатывающей промышленности, тепловых электростанций (гранулированные шлаки, золы и золошлаковые смеси ТЭС, отходы углеобогащения, фосфоритные "хвосты", белитовые шламы и др.). При применении отходов производства следует учитывать их агрессивность и токсичность по отношению к окружающей природной среде.

Для мест неустойчивых и особо чувствительных экологических систем (многолетние мерзлые водонасыщенные грунты, болота, пойменные зоны, оползневые склоны и т.п.) в проекте следует предусматривать меры, обеспечивающие минимальное нарушение экологического равновесия. Перечень мер устанавливается индивидуальными технико-экономическими обоснованиями.

При пересечении автомобильной дорогой путей миграции животных необходимо разрабатывать специальные мероприятия по обеспечению безопасного и беспрепятственного их передвижения.

При проектировании производственных баз, зданий и сооружений дорожной и автотранспортной служб необходимо разрабатывать мероприятия, обеспечивающие соблюдение предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, водных объектах, почве и др.

трасса автодорога земляной дорожный

Список используемой литературы

1. «Таблица для разбивки круговых кривых», Митин Н.А.

1. «Автомобильные дороги» СНиП 2.05.02-85, 1986 г.

2. Большая Советская энциклопедия: в 30-ти томах. Изд. 3-е. - М.: Советская энциклопедия, 1969.

3. «Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования» - Типовой проект серия 503-0-48-87.

4. «Изыскания и проектирование автомобильных дорог общего пользования»/ Кудрявцев М.Н., Каганович В.С. - М.: Транспорт, 1973.

5. Климатологический справочник СССР. - Л., 1949

6. Таблицы для подсчетов объемов земляных работ автомобильных дорог/Митин Н.А. 1997.

7. Красильщиков И.М., Елизаров Л.В. «Проектирование автомобильных дорог», - Москва: Транспорт 1986

8. А.В. Корочкин «Проектирование нежестких дорожных одежд», Москва 2005

Размещено на Allbest.ru