Проектирование участка новой автомобильной дороги

Размещено на http://www.allbest.ru/

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА

ЗАОЧНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА «ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГ»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Пути сообщения и их эксплуатационные качества»

на тему: «Проектирование участка новой автомобильной дороги»

Выполнил Принял:

студент группы: ЗА-21

Давыдов В.А

Ассистент

Темников Е.А.

ГОМЕЛЬ 2014



Содержание

Введение

1. Характеристика района проектирования

2. Обоснование категории дороги

3. Определение основных технических нормативов проектируемой дороги

3.1 Определение максимального продольного уклона

3.2 Определение радиусов кривых в плане

3.3 Определение расчетного расстояния видимости

3.4 Определение радиусов вертикальных кривых

3.5 Определение ширины проезжей части и земляного полотна

4. Проектирование плана автомобильной дороги

4.1 Характеристика рельефа местности и выбор направлений трассы

4.2 Составление ведомости углов поворота кривых и прямых

5. Проектирование продольного профиля

5.1 Составление продольного профиля земли

5.2 Определение отметок контрольных точек

5.3 Определение рекомендуемых рабочих отметок насыпи

5.4 Нанесение проектной линии

5.5 Нанесение геологического профиля

6. Обоснование типов поперечных профилей земляного полотна

Литература



Введение

Автомобильные дороги - капиталоемкие сооружения, поэтому проектирование дорог должно быть направлено на достижение их высоких эксплуатационных качеств при минимуме строительных затрат.

При выборе вариантов проектных решений предпочтение необходимо отдавать таким, где обеспечивается безопасность движения автомобилей с расчетными скоростями, с большим сроком службы земляного полотна, дорожной одежды и искусственных сооружений.

Оптимальным сочетанием элементов плана и профиля дорог, выбором типа покрытий и их надлежащим содержанием обеспечиваются благоприятные условия эксплуатации автомобильного транспорта, при этом сводятся к минимуму дорожно-транспортные происшествия, связанные с дорожными условиями.

Основными разделами курса являются: обоснование требований к элементам трассы дороги и их взаимному сочетанию, проектирование земляного полотна, дорожной одежды, правила проложения трассы дороги на местности, проектирование мостовых переходов и труб, изыскания дорог и составление проектов.

Строительство новых и реконструкция существующих дорог производятся на основе утвержденных технических проектов и смет. Техническим проектом устанавливаются трасса дороги; местоположение, размеры и конструкции всех сооружений. Смета на основе рассчитанного объема работ разных видов и количества необходимых ресурсов определяет стоимость работ.

Правильно составленный проект должен обеспечить:

а) соответствие эксплуатационных показателей дороги заданным;

б) устойчивость и прочность сооружений дороги;

в) минимальную стоимость строительства;

г) осуществление строительства в заданные сроки.

Все решения проекта должны обеспечить максимальную эффективность капиталовложений.

1. Характеристика района проектирования

Строительство проектируемого участка автомобильной дороги предполагается в Могилевской области, которая область на востоке Республики Беларусь, граничит со Смоленской и Брянской областями России на востоке, Витебской на севере, Гомельской на юге, Минской областью на западе. Площадь области - 29 тыс. кв.км. Население 1099,3 тыс. человек. Область делится на 21 районов. Центр области - г. Могилев (население 371 тыс. человек, основан в 1267 году, 200 км. от Минска). Другие наиболее крупные города - Бобруйск, Осиповичи, Горки.

Поверхность Могилевской области преимущественно равнинная. Восточную часть занимает Оршанско-Могилевская равнина, западную - Центрально-Березинская равнина. На северо-западе расположена часть Оршанской возвышенности, на северо-востоке находятся Горецко-Мстиславльская возвышенная равнина и часть Смоленской возвышенности.

Промышленность Могилёвской области занимает одно из ведущих мест в народно-хозяйственном комплексе Республики Беларусь. Область специализируется на производстве продукции химической и нефтехимической, машиностроительной, деревообрабатывающей, строительных материалов, легкой и пищевой промышленности. Основной промышленный потенциал Могилевской области сконцентрирован в Могилеве и Бобруйске.

Предприятия химической промышленности: ОАО «Могилёвхимволокно», химкомбинат «Заря», ОАО «Белшина».

Предприятия машиностроительной промышленности: «Могилёвтрансмаш», заводы «Строммашина» и «Электродвигатель».

Развита легкая промышленность швейные, трикотажные, обувные предприятия. Пищевая промышленность представлена кондитерской фабрикой «Красный пищевик», молочными, мясокомбинатами и др.

2. Обоснование категории дороги

Категория автомобильной дороги устанавливается в зависимости от интенсивности движения. Интенсивность движения определяется по формуле

Где - интенсивность движения автомобилей i-й марки, авт/ сут.;

?N = 646 + 581 + 396 + 323 + 294 + 214 + 101 = 2555 авт/ сут.

Результаты расчетов показывают, что проектируемая дорога относится к III категории, так как интенсивность составляет 2555 авт/ сут.



3.Определение основных технических нормативов проектируемой дороги

3.1 Определение максимального продольного уклона

Величина максимального продольного уклона определяется по формуле:

где -динамический фактор автомобиля определяемый по графикам, Н/Н;

- коэффициент сопротивления качению, который рассчитывается по эмпирической формуле

где -коэффициент сопротивления качению при скоростях автомобилей до 50 км/ ч = 0,01. [ 2 ]

расчетная скорость автомобиля, км/ ч;

Максимальные продольные уклоны для различных марок автомобилей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Расчет максимального продольного уклона

Марка автомобиля	Расчетная скорость	Динамический фактор	Коэффициент сопротивления качению	Максимальный продольный уклон
ВАЗ 2109	100	0,07	0,015	0,055
ГАЗ 3110	100	0,08	0,015	0,065
ГАЗ 53	60	0,043	0,011	0,032
ЗИЛ 130	60	0,04	0,011	0,029
МАЗ 5551A	50	0,045	0,01	0,035
КАМАЗ 5420	50	0,047	0,01	0,037
Икарус 280	70	0,035	0,012	0,023

Результаты таблицы 1 показывают, что в качестве максимального продольного уклона может быть принят уклон 32 ‰, автопоезда и автобусы, и грузовой автомобиль ЗИЛ 130 будут преодолевать уклон с меньшей скоростью чем расчетная.

3.2 Определение радиусов кривых в плане

Минимальный допустимый радиус кривых в плане определяется по формуле

(4)

где V - расчетная скорость движения автомобиля, км/ч;

- коэффициент поперечной силы из условия удобства езды для пассажиров; =0.15;

iВ - поперечный уклон проезжей части на вираже; iВ=0.040.

Рекомендуемый радиус кривой в плане определяется по формуле

(5)



где - коэффициент поперечной силы из условия минимального износа шин; =0.10;

iП - поперечный уклон проезжей части с двускатным поперечным профилем; iП=0.020.

3.3 Определение расчетного расстояния видимости

Расчетное расстояние видимости определяется по двум схемам:

1) остановка автомобиля перед препятствием на прямом горизонтальном участке пути;

2) встречное движение двух автомобилей, движущихся по одной полосе.

По первой схеме расчетное расстояние видимости определяется по формуле

, (6)

где V - расчетная скорость движения автомобиля, км/ч;

tP - время реакции водителя и включения тормозов; tP = 2 с [3];

kЭ - коэффициент, учитывающий эффективность срабатывания тормозов;

- для легковых автомобилей, - для грузовых автомобилей, автопоездов и автобусов;

- коэффициент продольного сцепления, зависит от состояния покрытия; ;

f - коэффициент сопротивления качению, f = 0.02;

l0 - расстояние безопасности, м, l0 = 7 м;

й - продольный уклон дороги, й = 0;

Для легковых автомобилей при V = 100 км/ч, f = 0.02

По второй схеме расчетное расстояние видимости определяется по формуле

(7)

3.4 Определение радиусов вертикальных кривых

Вертикальные кривые описываются по квадратной параболе вида

.

Минимальные радиусы вертикальных кривых определяют:

а) выпуклые - из условий видимости поверхности дорожного покрытия

(8)

где S - расчетное расстояние видимости, принятое по первой схеме, S=S1,м;

d - высота глаза водителя легкового автомобиля над поверхностью дороги, м, d=1.2м.

б) вогнутых - из условия ограничения величины центробежной силы

(9)

где b - допустимое центробежное ускорение, м2/с; b=0.6 м2/с.

V - расчетная скорость движения автомобиля, км/ч;

Рекомендуемые радиусы вертикальных кривых определяются по формулам:

а) выпуклых - из условия видимости встречного автомобиля

(10)

где S - расчетное расстояние видимости, принятое по второй схеме, S=S2,м.

б) вогнутых - из условия обеспечения видимости проезжей части в ночное время

(11)

где S - расчетное расстояние видимости, принятое по первой схеме, S=S1,м;

hФ - возвышение центра фары легкового автомобиля над поверхностью проезжей части, hФ=0.75м;

- угол рассеивания пучка света фар, =2.

При существующих исходных данных производим расчет:

3.5 Определение ширины проезжей части и земляного полотна

Количество полос движения принимаем в соответствии с установленной категорией дороги, а ширину полос движения определяем по формуле

(12)

где a - ширина кузова автомобиля, м;

b - ширина колеи автомобиля, м;

x - зазор безопасности между кузовами автомобилей или автобусов, м;

x=0.35+0.005v (13)

y - ширина предохранительной полосы, м; y=0.5+0.005v

Расчет производим для легкового автомобиля ВАЗ-2109 и грузового ГАЗ-53.



Для ВАЗ-2109:

a=1.611м; b=1.365м; [3]

Для ГАЗ-53:

a=2.38м; b=1.69м. [3]

Осуществляем расчет по формуле (12)

Общая ширина полосы движения определяется по формуле

(14)

Ширина земляного полотна определяется по формуле

(15)

где c - ширина обочины, м; c=2м.

Результаты всех расчетов сведем в таблицу 2

Таблица 2 -- Основные технические нормативы по проектированию автомобильной дороги

Технические нормативы	Единицы измерения	По расчету	По СНиП	Принято для проектирования
1	2	3	4	5
1. Приведенная интенсивность движения и категория дороги	авт./сутки	4930	3000-7000	3 категория дороги
2. Расчетная скорость движения	км/ч	100	100	100
3. Количество полос движения	шт.	-	2	2
4. Ширина полос движения:
- легковых автомобилей	м	3.34	3.5	3.5
- грузовых автомобилей	м	3.5	3.5	3.5
5. Ширина проезжей части	м	6.84	7.0	7.0
6. Ширина обочины	м	2	2.5	2.5
7. Ширина земляного полотна	м	10.34	12	12
8. Наибольший продольный уклон	‰	32	50	32
9. Расчетное расстояние видимости:
- поверхности дороги (S1)	м	138	160	160
- встречного автомобиля (S2)	м	270	350	350
10. Наибольшие радиусы кривых в плане:
- без устройства виража	м	985	2000	2000
-с устройством	м	415	1200	1000
11. Радиусы вертикальных кривых:
-выпуклых - минимальный		7935	8000	8000
- рекомендуемый	м	30375	25000	30375
- вогнутых - минимальный		1282	4000	4000
- рекомендуемый	м	3015	8000	8000



4. Проектирование плана автомобильной дороги

4.1 Характеристика рельефа местности и выбор направлений трассы

Рельеф местности в районе проектирования является средне холмистым. дорога продольный профиль проектирование

Максимальная высота местности составляет 130 м над уровнем моря, минимальная высота составляет 95 м над уровнем моря.

Основной особенностью рельефа местности является наличие болото. Кроме того, в районе проектирования проходит автомобильная дорога, проходящая с юга на север в обход болота. Запроектированы две кривые с радиусом 1000м, длина варианта составила 5200 м.

4.2 Составление ведомости углов поворота кривых и прямых

Расчёт закругления с симметричными переходными кривыми производится для кривой (ПК21+75 - ПК37+00), имеющей радиус 1000м и угол 36°.

Проектирование закругления производится в последовательности, изложенной в [4]. Схема закругления представлена на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 - Разбивка закругления с симметричными переходными (клотоидными) кривыми

Определяем пикетажное положение вершины угла, ПК ВУП=ПК21+75.

Транспортиром определяем величину угла поворота. По величине угла поворота и принятому радиусу определяем К, Т, Д.

Длина кривой

, (16)

где R=1200м, б=38°,

м.

Тангенс

, (17)

м.

Домер

, (18)

м.

По таблице [4] в зависимости от радиуса определяем длину переходной кривой L=120; величину 2в=6°52'; добавочный тангенс (сдвижку кривой по оси Х) t=59,99м; сдвижку круговой кривой (по оси У) Р=0,6м.

Проверяем возможность разбивки переходной кривой, т. е. соблюдается ли условие б ? 2в. Если условие не соблюдается, то необходимо радиус круговой кривой увеличить.

Определяем длину сокращенной (основной) круговой кривой К1, т. е. оставшейся части круговой кривой для угла г = б-2в (см. рисунок 4.2). Величину К0 можно определяем или по формуле

, (19)

м.

Определяем пикетажные положения основных точек закругления: начало закругления (НЗ); начало круговой кривой (НКК); конец круговой кривой (ККК); конец закругления (КЗ):

ПК НЗ: ПК ВУП - (T+t),

ПК НЗ = 2175 - (363,98 + 59,99)=1751,03м;

ПК НКК: ПК НЗ +L,

ПК НКК = 1751,03+120=1871,03м;

ПК ККК: ПК НKK + ,

ПК ККК = 1871,03 + 577,93 =2448,96м;

ПК КЗ: ПК НЗ + L,

ПК КЗ = 2448,96+120=2568,96м.

Правильность составления ведомости контролируется следующими проверками:

?К0+?П+?2L = Lтр, (4.8)

где К0 - длина сокращенной круговой кривой, м;

L - длина переходной кривой, м;

П - длина прямолинейного участка, м;

Lтр - длина трассы, м.

?S-?D = Lтр, (4.5)

где S - расстояние между вершинами ВУП, м;

D - домер в кривых, м.

Произведем контроль составленной ведомости для обоих вариантов.

1 Вариант

1591,98+480+3191= 5262,98м.

5500-170,43 = 5329,57м.



5. Проектирование продольного профиля

5.1 Составление продольного профиля земли

Для построения продольного профиля земли по карте в горизонталях на всех пикетах, переломах местности, в местах пересечения с водотоками, автомобильными и железными дорогами определили отметки поверхности земли с точностью до 1см.

Вычисленные отметки поверхности земли по оси трассы занесли в графу “Отметки земли” (см. лист 2,3). По полученным отметкам на чертеже сплошной линией построили продольный профиль земли так, чтобы от этой линии до верха строки сетки оставалось не менее 7см для размещения геологического профиля, а сантиметровая линия миллиметровой бумаги соответствовала отметке, кратной 5м. При этом приняли масштаб: горизонтальный - 1:5000; вертикальный - 1:500. Параллельно линии поверхности земли на расстоянии 2см провели вторую сплошную тонкую линию и соединили одноименные точки вертикальными прямыми.

5.2 Определение отметок контрольных точек

Контрольными точками являются пересечения с железными и автомобильными дорогами, а также водотоками. В данном курсовом проекте в качестве контрольных точек рассмотрим пересечения с водотоками. По согласованию с руководителем курсового проектирования при пересечении водотоков устанавливаются трубы диаметром d = 1.6 м. При пересечении постоянных водотоков устраиваются малые мосты.

При устройстве трубы отметка контрольной точки определяется по формуле

Hпр = Нз+ d + д + ?, (5.1)

где Нз - отметка поверхности земли в месте размещения трубы, м;

d - отверстие трубы в свету, d = 1.0 м;

д - толщина свода трубы, д = 0.10м;

? - толщина засыпки над трубой, ? = 0.5м [4].

Результаты определения контрольных точек сведены в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Результаты определения контрольных точек

ПК+	Тип водопр. сооруж.	Отметка земли Нз, м	Высота трубы d, м	Толщина трубы д, м	Толщина засыпки, м	Расст от ур воды	С, м	Контр отметка Нкр
I вариант
ПК 17+00	Ж.б.т.	105	1.0	0.10	0.5	-	-	106,6
ПК 24+00	Ж.б.т.	108	1.0	0.10	0.5	-	-	109,6
ПК 31+00	Ж.б.т.	109	1.0	0.10	0.5	-	-	110,6
ПК 40+00	Ж.б.т.	106	1.0	0.10	0.5	-	-	107,6

5.3 Определение рекомендуемых отметок

Рекомендуемые рабочие отметки насыпи определяются из двух условий:

по обеспечению снегонезаносимости дороги

по обеспечению нормального водно-теплового режима земляного полотна

По первому условию рекомендуемая рабочая отметка определяется по формуле

(24)

где hсн - расчетная толщина снежного покрова, м;

h - превышение бровки земляного полотна над расчетной толщиной снежного покрова, м; h=0.5м.

По второму условию формула для определения рекомендуемой рабочей отметки зависит от типа местности по увлажнению.

Для первого и второго типа местности по увлажнению

(25)

где h1 - минимально допустимое превышение верха дорожной одежды над поверхностью грунта, м; h1=1.1 м [1];

c - ширина обочины, м; c=2,5м;

iоб - уклон обочины; iоб=0.040м;

hд.о.- толщина дорожной одежды, hд.о.=0,5м.

м,

м,

Принимаем большее значение, выбираем наибольший результат.

5.4 Нанесение проектной линии

Нанесение проектной линии произведено преимущественно по обертывающей, по секущей.

В переломы продольного профиля для обеспечения видимости, улучшения плавности и удобства движения при алгебраической разности вписаны вертикальные кривые.

Пример расчетов:

1). Выпуклая ПК35+00

Дано:

i1=3‰; i2=17‰; R=10000.

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м.

2). Вогнутая кривая ПК17+00

Дано:

i1=19‰; i2=13‰; R=5000.

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м;

м.

5.5 Нанесение геологического профиля

Геологическое строение профиля нанесли по данным задания ниже линии земли в масштабе 1:50. Вдоль трассы через 200 - 300 м шурфы глубиной до 2,00м, скважины глубина которых до 5,00 метров ниже бровки земляного полотна.

В колонке скважины и шурфа условные обозначения указывают вид грунта, а у колонки глубина залегания над колонкой скважины и шурфа на геологическом профиле указывается их номер и обозначение шурф “Ш” ,скважина “С”.

6 Обоснование типов поперечных профилей земляного полотна

Проектирование поперечного профиля земляного полотна произведено на наиболее характерным участкам назначение типов поперечного профиля основано на анализе величины рабочих отметок и геологического строения местности.

В данном случае назначают ему типы поперечного профиля земляного полотна:

Вариант №1

Тип 2:

ПК00-ПК7+35 ПК10+00-ПК14+62 ПК15+50-ПК18+10 ПК19+78-ПК22+83 ПК24+40-ПК29+80 ПК33+50-ПК34+09 ПК48+40-ПК53+26.

Тип 3:

ПК5+75-ПК9+50 ПК14+25-ПК16+50 ПК17+50-ПК20+50

ПК22+25-ПК26+00 ПК28+50-ПК34+00 ПК34+50-ПК40+95.



Заключение

Из проделанной работы следует, что составление проекта дороги является весьма сложной комплексной работой, требующей глубокого знания основ проектирования дорог, ряда наук, изучающих природные условия, условия организации строительных работ. Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Это, в свою очередь, зависит от ровности и монолитности дорожной одежды, ее способности не разрушаться и оставаться прочной в течение всего срока эксплуатации. При правильном проектировании дорожной одежды можно добиться длительного срока ее эксплуатации. Безусловно, всего этого можно достичь только при нормальной работе земляного полотна, которая заключается в сохранении заданной прочности и устойчивости в течение срока службы. 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, работники эксплуатационной службы, которые обязаны обеспечить нормальную круглогодичную службу дороги в течение длительного времени.



Литература

1. Строительные нормы и правила СНип 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» Москва, 1997;

2. Бабков В.Ф., Автомобильные дороги: Учебник для вузов.-3-е издание.-М.: Транспорт, 1983. 280 с.

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

4. Булдаков С.И. «Проектирование основных элементов автомобильной дороги» Екатеринбург, «Уральский государственный лесотехнический

5. Курс лекций по «проектированию автомобильных дорог»;

6. Курс лекций по «технологии и организации строительства автомобильных дорог»

Ахраменко Г.В., “Проектирование плана продольного профиля автомобильных дорог” Гомель 2008.

Размещено на Allbest.ru