Расчетно-графическая работа по Дорожному строительству

Размещено на http://www.allbest.ru/

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

Кафедра "Водохозяйственное и гидротехническое строительство "

Дисциплина "Дорожное строительство "

Расчетно-графическая работа по Дорожному строительству

Санкт-Петербург

2015



Содержание

1. Определение требуемых параметров дороги

1.1 Установление категории дороги

1.2 Установление расчетной скорости дороги по СНиП 2.05.02-85*

1.3 Определение параметров дороги

1.3.1 Установление числа полос движения

1.3.2 Определение ширины проезжей части, полосы движения и земляного полотна

1.3.3 Определение наименьших радиусов кривых в плане

1.3.4 Видимость пути

1.3.5 Определение наименьших радиусов вертикальных кривых

1.3.6 Определение уширения проезжей части на кривых

1.3.7 Определение максимального продольного уклона дороги

2. Проектирование продольного профиля земляного полотна, водоотвода

2.1 Проектирование продольного профиля

2.2 Требования к проектированию кюветов

2.3 Конструкция дорожной одежды

3. Гидравлический расчет водопропускных сооружений

3.1 Гидравлический расчет трубы

3.2 Расчет отверстия малого моста

3.2.1 Определение бытовой глубины

3.2.2 Установление схемы протекания воды под мостом

3.2.3 Определение величины отверстия моста

3.2.4 Уточнение расчетных данных

3.2.5 Определение высоты и длины моста

Литература



1. Определение требуемых параметров дороги

1.1 Установление категории дороги

В соответствии со СНиП 2.05.02-85* категория автомобильной дороги зависит от интенсивности движения по ней. Ожидаемая интенсивность движения в период строительства объекта зависит от количества перевозимых грузов, сроков строительства, марок транспортных средств и определяется по формуле:

Где q - количеств грузов, перевозимых на 1 млн.руб сметной стоимости строительно-монтажных работ, т; принимаются в пределах 8000-10000т;

C - сметная стоимость строительно-монтажных работ по объекту, млн.руб;

Т - срок строительства объекта, годы;

n- число рабочих дней в году;

Kпр - коэффициент использования пробега автомобиля (отношение пробега автомобиля с грузом к его общему пробегу); для условий строительства объекта Кпр=0,5-0,6;

Кгр - коэффициент использования грузоподъемности автомобиля (отношение веса груза на автомобиле к его паспортной грузоподъемности), в практических расчетах назначается Кгр=0,7…0,8);

Г - грузоподъемность автомобиля, т. Примем за расчетный автомобиль КАМАЗ-5510.

По интенсивности движения N в соответствии с приведенной в табл. 1 СНиП 2.05.02-85* классификацией автомобильных дорог определяем категорию дороги.

7349 авт/сутки

Согласно таблице 1 СНиП 2.05.02-85* дорога с расчетной интенсивностью движения 7349 авт/сутки является дорогой II категории областного значения.

1.2 Установление расчетной скорости дороги по СНиП 2.05.02-85*

В соответствии с категорией дороги по табл. 3 СНиП 2.05.02-85* принимаем расчетную скорость движения равной 120 км/ч.

1.3 Определение параметров дороги

1.3.1 Установление числа полос движения

Число полос движения определяется из сопоставления ожидаемой часовой интенсивности по дороге и пропускной способности одной полосы по формуле:

где Nч - часовая интенсивность движения, авт./час;

Nп - пропускная способность полосы движения, авт./час.

С учетом неравномерности движения в течение суток

авт./час

Пропускная способность полосы движения зависит от скорости движения автомобилей, их марки, типа и состояния покрытия.

В этом случае пропускная способность полосы движения:

Здесь v - расчетная скорость движения, км/ч;

ц - коэффициент сцепления, принимается равным 0,5, что соответствует сухому покрытию;

i - продольный уклон дороги (определяем пропускную способность полосы на горизонтальном участке, т.е. i=0);

f - коэффициент сопротивление качению (табл.1);

- длина автомобиля, м; (расчетный автомобиль КАМАЗ 5510)

- запас расстояния, равный 5-10м;

Кэ - коэффициент эксплуатационного состояния тормозов, равный 1,4.

Таблица 1 - Распределение коэффициентов сопротивления качению

Тип дорожного покрытия	f
Цементобетонное и асфальтобетонное	0,01-0,02
Черное щебеночное и черное гравийное	0,02-0,025
Щебеночное и гравийное	0,03-0,04

Требуется 2 полосы движения.



1.3.2 Определение ширины проезжей части, полосы движения и земляного полотна

Ширина земляного полотна зависит от ширины полосы движения, количества полос и от ширины обочины.

Значения ширины полосы движения, проезжей части, обочины и земляного полотна запишем в таблицу 3.

1.3.3 Определение наименьших радиусов кривых в плане

Наименьший радиус кривой в плане, при котором возможно применение двускатного профиля при данной расчетной скорости движения определяем по формуле:

При назначении радиусов поворота, меньших Rн, необходимо предусматривать устройство виража. Это наименьшее значение радиуса поворота автомобильной дороги с виражом вычисляется по формуле:

- коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении, равен 0,1 - 0,15;

- поперечный уклон проезжей части (табл. 2);

- уклон виража (СНиП 2.05.02-85*, п. 4.17).



Таблица 2. - Значения поперечного уклона в зависимости от типа дорожного покрытия

Тип дорожного покрытия	Значения поперечного уклона покрытия, ‰
Цементобетонное и асфальтобетонное	15-20
Черное щебеночное и черное гравийное	20-30
Гравийное и щебеночное	25-35
Грунтовое улучшенное	25-30

При устройстве виража длина отгона L определяется по выражению:

где b - ширина проезжей части, м;

- дополнительный продольный уклон отгона виража (5‰)

м

1.3.4 Видимость пути

Для обеспечения безопасности движения с расчетной скоростью водитель должен видеть дорогу на определенном расстоянии, которое равно

где , м - путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, принимаемое равным 1 сек; - длина тормозного пути

= 5- 10 м -- запас расстояния.

На дорогах с одной полосой движения водители автомобилей должны видеть дорогу на еще большем расстоянии. Оно называется расстоянием видимости встречного автомобиля и вычисляется по формуле

м

Данные расчеты не удовлетворяют требованиям СНиП 2.05.02-85*, поэтому при проектировании дороги будем руководствоваться значениями наименьшего расстояния видимости из табл. 10 СНиП 2.05.02-85*, которые равны 250м и 450м для остановки и встречного автомобиля соответственно.

1.3.5 Определение наименьших радиусов вертикальных кривых

Наименьший радиус выпуклой кривой устанавливается из условия видимости дороги:

=16001,5 м

где d=1,2 м -- высота луча зрения водителя над поверхностью дороги.

Наименьший радиус вогнутой кривой определяется из условия ограничения величины центробежной силы:

где v -- расчетная скорость движения, км/час.

Данные расчеты не удовлетворяют требованиям СНиП 2.05.02-85*, поэтому при проектировании дороги будем руководствоваться значениями наименьших радиусов кривых в продольном профиле из табл. 10 СНиП 2.05.02-85*, которые равны 15 000м и 5000м для выпуклых и вогнутых кривых соответственно.

1.3.6 Определение уширения проезжей части на кривых

Величина уширения устанавливается для принятых в проекте радиусов поворота.

При движении по кривой ширина проезжей части, занимаемой автомобилем, увеличивается (рис. 4). Из геометрических соображений уширение одной полосы движения

==0,03418

где L -- расстояние между задней осью и передним бампером расчетного автомобиля (см. П-1 метод. указаний); R -- радиус кривой, принятый в проекте - 800м (согласно табл. 10 СНиП 2.05.02-85*)

Учет зависящих от скорости движения отклонений автомобиля средней траектории производится по эмпирической формуле

=0,2121

Полная величина уширения

= 0,246м

При двухполосном движении величина еП в два раза больше согласно п.4.19 СНиП 2.05.02-85*, и в данном случае равна 0,5м

1.3.7 Определение максимального продольного уклона дороги

Максимальный продольный уклон imах устанавливается по условиям сцепления ведущих колес автомобиля с покрытием при трогании с места и по мощности двигателя по формулам, выведенным из уравнения движения автомобиля и автопоезда.

По условиям сцепления при трогании с места:

-- для одиночных машин

f - коэффициент сопротивления качению, принимается для дорог I и II категории 0,01 - 0,02, III и IV категории - 0,015 - 0,025;

г -- коэффициент сцепного веса -- отношение веса, приходящегося на ведущие оси ко всему весу автомобиля (для грузовых автомобилей г = 0,65-0,75);

ц - коэффициент сцепления колеса с покрытием (ц =0,5);

j -- коэффициент сопротивления инерции,

где а -- ускорение, принимаемое в расчетах равным 0,3--0,5 м/сек2;

g -- ускорение силы тяжести;

--коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей автомобиля. автомобильный дорога строительство груз

Для грузовых машин

=1,0+0,06К=4,67,

где К - передаточное число в коробке скоростей расчетного автомобиля = 7,82 (табл. П-1 указаний).

При проектировании автомобильной дороги продольный уклон не должен превосходить наименьшего из определенных по формулам. Сравниваем полученный уклон с уклоном из п. 4.20 СНиП 2.05.02-85* и заносим данные в табл. 3 пояснительной записки.

Таблица 3. - Технические параметры автомобильной дороги

№пп	Наименование параметров	Значение параметров
		По СНиП	по расчету	Принятое в проекте
1	Основная расчетная скорость движения, км/ч	120	Не определяется	120
2	Число полос движения, шт	2	2	2
3	Ширина полосы движения, м	3,75	Не определяется	3,75
4	Ширина проезжей части, м	7,5	Не определяется	7,5
5	Ширина обочины, м	3,75	Не определяется	3,75
6	Ширина земполотна, м	15	Не определяется	15
7	Наименьшие радиусы кривых в плане, м: -без устройства виража -с устройством виража	Не определяется		872
8	Расстояния видимости, м: -поверхности дороги -встречного автомобиля	250 450	196 372	250 450
9	Наименьшие радиусы вертикальных кривых, м -выпуклых -вогнутых	15000 5000	16001 2215	16000 5000
10	Величина уширения проезжей части, м	Не нормируется	0,5	0,5
11	Наибольший продольный уклон, ‰	40	120	40
12	Рекомендуемый тип покрытия	Не нормируется	асфальтобетон	асфальтобетон



2. Проектирование продольного профиля земляного полотна, водоотвода

2.1 Проектирование продольного профиля

Продольный профиль содержит линию поверхности земли (черный профиль), рельеф местности по оси дороги, грунтовый и проектную линию (красный профиль). В целом продольный профиль характеризует геологические условия и высотное положение бровки земляного полотна. Высотное положение бровки относительно линии поверхности земли, оцениваемое рабочими отметками, в решающей мере определяет эксплуатационные, прочностные и экономические показатели дороги, а также ее долговечность. Для получения оптимальных результатов при проектировании продольного профиля должны быть обеспечены:

-необходимые условия для движения автомобилей и экономически эффективной работы автотранспорта;

-плавность и безопасность движения автомобилей, достигающих расчетной скорости;

-устойчивость, надежность и долговечность дороги;

-бесперебойное функционирование дороги;

-экономичность строительства дороги.

Необходимые эксплуатационные условия обеспечиваются путем прокладывания проектной линии с пологими продольными уклонами.

СНиП 2-05.02-85* рекомендует применять уклоны до 30%о. При экономической нецелесообразности выполнения этой рекомендации из-за рельефа местности, допускается применять продольные уклоны, не превышающие следующих максимальных значений: при категории дороги категории II - 40%о.

Плавность движения автомобилей достигается вписыванием в переломы проектной линии круговых вертикальных кривых, а безопасность - назначением таких радиусов вертикальных кривых, которые обеспечивают расчетные расстояния видимости (на выпуклых переломах) и ограничивают центробежную силу в пределах 5% от веса автомобиля (на вогнутых переломах). Вертикальные кривые необходимо вписывать в переломы, где алгебраическая разность смежных уклонов Дi равна или превышает на дорогах I-II категории - 5%. Подъемы считаются положительными уклонами, спуски отрицательными. Величина Дi на переломах попутных уклонов (два подъема или спуска) определяется как разность сопрягаемых уклонов, а на переломах встречных уклонов (спуск и подъем, подъем и спуск)- как их сумма.

Наименьшие значения параметров продольного профиля, при которых еще обеспечиваются плавность и безопасность движения автомобилей, приведены в таблице 10 СНиП. В проектах следует стремиться к применению возможно больших значений параметров - это повышает удобство и безопасность движения.

2.2 Требования к проектированию кюветов

На вертикальных кривых кюветы повторяют реальное круговое очертание бровки земляного полотна. Проектирование кюветов производится в такой последовательности:

1. по величинам рабочих отметок устанавливаются места, где необходимо устройство кюветов.

2. задается уклон дна кювета и тип укрепления;

3. на чертеж вчерне наносится линия дна кювета;

4. аналитически определяется расстояние от ближайшего пикета до точек с нулевыми рабочими отметками и до точек пересечения дна кювета с черным профилем (для этого необходимо рассмотреть получившуюся на чертеже геометрическую фигуру: треугольник или трапецию, а так же составить и решить соответствующую пропорцию);

5. указываются проектные отметки дна кювета на всех его переломах, на пикетах и в местах выхода на поверхность;

6. записываются проектные уклоны кюветов;

7. указываются расстояния между переломами и производится привязка к пикетажу точек начала и конца кювета, а также точек с нулевыми отметками;

8. выполняется проверка вычислений (отметки дна кюветов в местах выхода на поверхность должны соответствовать отметкам земли; разность между проектными отметками бровки земляного полотна и проектными отметками дна кювета должна быть равной принятой глубине кювета; кроме того, в соответствии должны находиться указанные расстояния, уклоны и отметки);

9. производится окончательное оформление чертежа и соответствующих граф. Проектные данные, относящиеся к кюветам, проставляются красным цветом.

2.3 Конструкция дорожной одежды

Дорожная одежда является наиболее ответственным элементом, поэтому от правильного ее проектирования зависят как прочность и долговечность, так и общая стоимость дороги. Нежесткими называются одежды, слои которых либо не обладают сопротивлением изгибу, либо обладают им в малой степени. К ним относятся асфальтобетонные, щебеночные (с обработкой или без нее), гравийные, цементогрунтовые, грунтогравийные и подобные им одежды. Проектирование и расчет нежестких одежд производится в соответствии с Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83.

При конструировании нежесткой одежды необходимо:

-учесть назначение дороги, ее категорию, состав и интенсивность движения, удельное давление на покрытие и размер отпечатков пневматиков автомобилей, климатические и грунтово-гидрогеологические условия строительства, наличие дорожно-строительных материалов и их расчетные параметры;

-определить рекомендуемый тип покрытия;

-установить материал основания, а также необходимость введения в конструкцию морозозащитных и дренирующих слоев;

-принять минимальную толщину конструктивных слоев по технологическим требованиям.

Проектирование нежестких одежд заключается в:

1. В выборе материалов конструктивных слоев,

2. Назначении числа этих слоев,

3. Размещении их в конструкции,

4. Определение толщины каждого слоя на основе прочностных расчетов,

5. Расчетов на морозоустойчивость.

Из табл. 25 СНиП выбираем усовершенствованное капитальное покрытие из асфальтобетонной смеси, укладываемое в теплом состоянии. Из методических указаний рис.24 выбираем асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании.

Конструкция дорожной одежды



3. Гидравлический расчет водопропускных сооружений

3.1 Гидравлический расчет трубы

Гидравлический расчет трубы включает в себя определение:

- диаметра трубы и типа укрепления русла;

- высоты подпора воды и высоты насыпи над трубой;

- длины трубы.

Расчет безнапорных труб производится по табл. П-15, которая составлена из условия, что трубы имеют уклоны, не менее критического iкр. Практически трубы укладываются по уклону местности. Так как он меньше критического более чем в 2 раза, то надо увеличить подпор Н, полученный по таблице, на величину:

=22,3*(0,006-0)=0,13 м

где l -- длина трубы, м; i0 -- уклон трубы.

По заданному расчетному расходу для определения диаметра трубы Qр=2,4 м3/с и типу оголовка I по табл. П-15 методических указаний определяем высоту напора воды перед трубой Н , скорость протекания воды в трубе v и диаметр трубы d.

H=1,27м, v=2,47м/с при d=1,5м, оголовок трубы раструбный.

По скорости протекания воды (Табл.П-16 методических указаний) назначаем укрепление русла типа каменной наброски из булыжного или рваного камня.

Для определения высоты насыпи над трубой Ннас следует руководствоваться указанием СНиП 2.05.03.84* табл. 1.

Кроме того, высота насыпи должна обеспечивать размещение над трубой дорожной одежды.

Hнас = d + hдо + 0,5=1,5+0,68+0,5=2,68 м.

Примерная длина трубы может быть определена по выражению:

l = B + 2mHнас=15+2*1,5*2,68=23,04м,

где B - ширина земляного полотна, м; m - коэффициент крутизны откоса насыпи, равный 1,5.

Из таблицы П-17 находим:

- толщину звена = 0,14м,

- длину оголовка = 2,74м.

3.2 Расчет отверстия малого моста

Расчет отверстия малого моста ведется в такой последовательности:

- определяется бытовая глубина протекания воды в нестесненном русле водотока;

- устанавливается схема протекания воды под мостом;

- определяется величина отверстия моста;

- уточняются расчетные данные применительно к типовым размерам малых мостов.

3.2.1 Определение бытовой глубины

Принимаются к расчету следующие данные: расчетный расход Q_р = 15,0 м³/с; i₁ = 0,100; i₂ = 0,060; уклон русла i_р = 0,007; задаем h_б =0,95 м. Определяем площадь живого сечения , смоченный периметр р и гидравлический радиус R:

,

,

,

Далее по формуле Шези вычисляем бытовую скорость:

где - уклон русла.

где - русловой коэффициент, устанавливаемый по табл.; y=0,25 - показатель степени. Зная площадь сечения и скорость в бытовых условиях, находим расход:

Полученный расход Q сравниваем с расчетным Q_p. При отличии Q от Q_p менее 10% принимаем назначенную бытовую глубину и скорость за действительные:

Полученный расход отличается от расчетного на 3,6%.

Исходя из этого, бытовую глубину можно считать равной 0,95м.

3.2.2 Установление схемы протекания воды под мостом

Для установления схемы протекания воды под мостом необходимо знать критическую глубину потока:

где - скорость потока, при которой не размывается грунт или укрепление русла - каменная наброска из булыжного камня;

g=9,8 - ускорение силы тяжести.

Так как , то истечение свободное и водослив незатопленный.

3.2.3 Определение величины отверстия моста

При свободном истечении отверстие моста на уровне свободной поверхности определяют по формуле:

м,

где =0,9 - коэффициент сжатия потока, зависящий от формы устоев.

Полученную величину округляем до типового размера .

3.2.4 Уточнение расчетных данных

Определим фактическую скорость под мостом:

Определим глубину потока под мостом:

Глубина потока перед сооружением:

где - коэффициент скорости, зависящий от формы опор.

3.2.5 Определение высоты и длины моста

Наименьшая высота моста находится по выражению:

где Z=0,75 - наименьшее возвышение низа пролетного строения над ГВВ;

K=0,96 - конструктивная высота моста.

Длину моста находим по формуле:

где B = 7,5 - отверстие моста; m = 1,5 - коэффициент крутизны откоса насыпи; = 3,0 - высота моста; d = 0 - ширина промежуточной опоры; p = 0,1 - расстояние от передней грани устоя до основании насыпи; q = 0,3 - расстояние от задней грани устоя до вершины откоса насыпи.



Литература

СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги.

1. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы "Дорожное строительство " (для студентов инженерно-строительного института заочной формы обучения).

2. В.Г. Попов, Строительство автомобильных дорог. Пособие для мастеров и производителей работ дорожных организаций, Москва 2001.

Размещено на Allbest.ru