Проектирование автомобильной трассы

Содержание

Введение

1. Характеристика района строительства

1.1 Физико-географический очерк

1.2 Транспортная характеристика района строительства

1.3 Рельеф местности

1.4 Гидрография района

1.5 Полезные ископаемые, местные грунты и дорожно-строительные материалы

1.6 Климатические характеристики района строительства

1.6.1 Климат

1.6.2 Температура воздуха

1.6.3 Атмосферные осадки

1.6.4 Высота снежного покрова

1.6.5 Промерзание грунта

1.6.6 Ветер

2. Назначение категории дороги, расчет и обоснование технических нормативов

3. Проектирование участка дороги

3.1 Проектирование плана трассы

3.2 Продольный профиль

3.3 Поперечные профили земляного полотна

3.4 Подсчет объемов земляных работ

3.5 Проектирование виража

Заключение

Список использованных источников

Введение

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

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

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

Современные автомобильные дороги обслуживают массовые пассажирские и грузовые перевозки. Они стали местом повседневной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Всё это делает необходимым предъявлять к автомобильным дорогам столь же обязательные высокие архитектурно-эстетические требования, как и к любому инженерному сооружению массового использования. Постройка дорог должна обеспечивать создание широкой сети предприятий, предназначенных для обслуживания как водителей и пассажиров, так и автомобилей. Все эти комплексы сооружений должны вводиться в действие одновременно со сдачей дороги в эксплуатацию.

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

1. Характеристика района строительства

1.1 Физико-географический очерк

Моско́вская о́бласть (Подмосковье) - субъект Российской Федерации, входит в состав Центрального федерального округа.

Органы государственной власти расположены в Москве и Красногорске. Административный центр - г. Москва, который, в свою очередь, в состав области не входит.

Площадь области - 44 379 км²; по этому показателю область занимает 57-е место в стране. Население области составляет 7 050 557 (2013)

Граничит на северо-западе и севере с Тверской областью <#"703597.files/image001.gif"> (2.1)

где V - расчетная скорость, км/ч; m - коэффициент поперечной силы, принимаемый равным 0,15 - для автомобильных дорог II-V категории, i_п - поперечный уклон двускатного поперечного профиля проезжей части, ‰, минимальный радиус кривой в плане с устройством виража:

 (2.2)

где i_в - уклон виража, ‰.

Наименьший допустимый радиус (м) горизонтальных кривых в плане без устройства виража определяем расчетом при заданной скорости движения (V_р=120 км/ч) по формуле:

где m - коэффициент поперечной силы; из условия обеспечения удобства езды пассажиров за расчетное значение можно принять m=0,15 [5, табл.4.1]; i_п - поперечный уклон проезжей части i_п=0,020;

Для повышения безопасности и удобств движения на горизонтальных кривых в плане при R=2000 м обычно предусматривают устройство виража, тогда минимальный радиус кривой составит:

Расчетное расстояние видимости определяется по двум схемам:

а) видимость поверхности дороги - это расстояние S₁, м, на котором водитель может остановить автомобиль перед препятствием на горизонтальном (i_пр=0) участке дороги:

 (2.3)

где V - расчетная скорость движения, км/ч;

К_э - коэффициент эксплуатационного состояния тормозов, К_э=1,4;_р - расчетное время реакции водителя в секундах

Δ - расстояние безопасности, Δ=5.10;

j - коэффициент продольного сцепления шины, зависит от состояния покрытия; в расчетах принято j = 0,5 для случая влажного покрытия;_пр - продольный уклон участка дороги; продольный уклон может изменяться от i_пр=0 (горизонтальный участок) до i_пр£40£0,04 на участках подъема или на спусках дороги.

б) встречного автомобиля - расстояние видимости S₂, складывается из суммы остаточных путей двух автомобилей:

 (2.4)

Радиусы вертикальных кривых определяют:

выпуклых - из условия обеспечения видимости дороги по формуле:

 (2.5)

где h₁ - возвышение глаза водителя над поверхностью дороги h₁=1,2м;

Минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности дороги в свете фар автомобиля, двигающегося в темное время суток с расчетной скоростью, по формуле:

 (2.6)

где V_р - расчетное расстояние видимости поверхности дороги в метрах, определяемое в соответствии с расчетной скоростью автомобильной дороги или участка дороги;

Таблица 2.2 - Основные параметры и нормы

Вывод. В настоящем разделе была составлена таблица 2.2 При её составлении кроме данных расчета учитывались значения методических рекомендаций. Для проектирования были приняты наибольшие значения, полученные расчетом или рекомендуемые.

3. Проектирование участка дороги

3.1 Проектирование плана трассы

Трасса дороги должна удовлетворять требованиям удобного и безопасного движения автомобиля, при этом длина ее должна быть возможно меньшей. [6] Трасса должна огибать рельеф местности так, чтобы ее уклоны были по возможности минимальными и при строительстве не требовалось выполнение большого объема земляных работ.

В проекте выполнено трассирование по карте в горизонталях методом полигонального трассирования (традиционным методом).

Основные положения полигонального метода трассирования:

) Заданные точки (с направлениями уже построенных участков дороги) соединяем прямой, а вдоль нее просматриваем ситуацию и рельеф, при этом намечаем участки, где проложение дороги нецелесообразно (пересечение населенных пунктов, болота и озера, крупные склоны, овраги и т.д.);

) Намечаем варианты обхода препятствия (препятствие должно быть внутри угла) и выбираем оптимальный вариант, имеющий минимальную длину, меньшее количество углов поворота и т.д.

) При этом трасса принимает вид ломаной линии. Изломы дороги смягчаем, вписывая в их углы кривые возможно больших радиусов (3000 м и более), но всегда сумма тангенсов двух смежных кривых не должна быть больше расстояния между вершинами углов.

Удлинение дороги, вызванное введением углов поворота, характеризуется коэффициентом развития, равным отношению фактической длины дороги к длине прямой (воздушной) линии.

Различают следующие геометрические элементы закругления: угол a, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б, домер Д. [7]

Т - тангенс - расстояние от вершины угла до начала кривой,

 (3.1)

К - кривая - расстояние от начала кривой до ее конца,

 (3.2)

Б - биссектриса - расстояние от вершины угла поворота до середины кривой,

 (3.3)

Д - домер - разница между двумя тангенсами и кривой,

 (3.4)

При назначении радиусов кривых 2000 м и менее для обеспечения безопасного движения автомобилей с наибольшими скоростями необходимо проектировать виражи с односкатным поперечным профилем. Отгон виража, т.е. переход от двухскатного профиля к односкатному, осуществляется на протяжении переходной кривой.

Переходная кривая - кривая переменного радиуса с постоянным уменьшением от бесконечности (на прямой) до радиуса круговой кривой.

При устройстве переходных кривых круговая кривая сохраняется только на протяжении, измеряемым углом a, уменьшенном на 2b, т.е. центральный угол круговой кривой будет равен a - 2b, где b - угол, образованный касательными в начале и в конце переходной кривой.

Разбивка переходных кривых возможна при соблюдении условия a³2b.

На проектируемой автомобильной дороге отсутствуют такие искусственные сооружения, как мосты, путепроводы, что значительно облегчает её проектирование, а также снижает расходы и сокращает сроки строительства. В пониженных местах и при пересечении ручьев устраиваем трубы. При этом минимальная высота насыпи над трубами:

 (3.5)

где d - отверстие трубы: диаметр круглой или высота прямоугольной трубы, м;

 - толщина стенки трубы,  = 0,12-0,16 м;₃ - минимальная толщина засыпки над трубой, принимаем равной толщине дорожной одежды, но не менее 0,5 м.

Итак, минимальная высота насыпи над трубами:

3.2 Продольный профиль

Продольным профилем дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость, изображенную в уменьшенном масштабе.

Продольный профиль вычерчиваем на миллиметровой бумаге в масштабах: горизонтальный 1: 5000, (в 1 см - 50 м); вертикальный 1: 500, (в 1 см - 5 м); грунтовый разрез 1: 100, (в 1 см - 1 м).

. Рекомендуемую рабочую отметку земляного полотна устанавливаем из двух условий:

а) возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод определяют по формуле:

 (3.6)

где h₁ - наименьшее возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, м, h_гв - глубина залегания грунтовых вод, м, b - ширина проезжей части дороги, м, i₁ - поперечный уклон проезжей части, в тысячных долях

б) возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод определяется по формуле:

 (3.7)

где h₂ - наименьшее возвышение поверхности покрытия над уровнем поверхности земли, м

. Земляное полотно на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условиям снегонезаносимости во время метелей следует проектировать в насыпи, высота которых определяется расчетом по формуле:

 (3.8)

где h_рек - высота снегонезаносимой насыпи, м;_сп - расчетная высота снегового покрова с вероятностью превышения 5%, м, принимаем заданную h_сп = 0,5м (см. приложение);

 h - возвышение бровки дороги над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее незаносимости снегом, м [8, п.6.33]- ширина обочины, м- ширина проезжей части дороги, м₁ и i₂ - поперечные уклоны проезжей части и обочины, в тысячных долях

В расчет принимаем рекомендуемую рабочую отметку, наибольшую из двух условий: h_рек = 1,5м

Следовательно, рекомендуемая рабочая отметка составит 1,5 м. Контрольные точки расположены над трубами и имеют отметку 2,2 м.

Отметки проектной линии при проектировании относятся к бровке земляного полотна.

При этом нулевые рабочие отметки устанавливаем в местах заезда и съезда с дороги, на пересечениях и примыканиях других автомобильных дорог.

Нанесение проектной линии осуществляется сопрягающими прямыми участками проектной линии с последующим вписыванием в их переломы вертикальных кривых и поправок к рабочим отметкам, найденным по тангенсам.

Элементы вертикальных кривых вычисляются по приближенным формулам:

Кривая К = R (i₁-i₂)

Тангенс Т = Т/2

Биссектриса Б = Т²/2R,

где R - радиус вертикальной кривой;₁, i₂ - сопрягаемые уклоны в тысячах

Проектная линия трассы нанесена в основном по обертывающей в рекомендуемых рабочих отметках.

Продольный профиль приведен в приложении Ж.

3.3 Поперечные профили земляного полотна

Поперечные профили являются поперечными разрезами дороги и представляют собой схематический чертеж конструкции земляного полотна совместно с дорожной одеждой и системой водоотвода.

При проектировании поперечных профилей необходимо выдержать требования, предъявляемые к земляному полотну автомобильных дорог. Оно должно обеспечивать: безопасность движения транспортных средств; сохранять проектные очертания и требуемую прочность в течение заданного срока службы; не нарушать ландшафт местности; не подвергаться образованию просадок и морозного пучения; быть не заносимым снегом или песком.

На основе решений по продольному профилю (рабочим отметкам) и типовым поперечным профилям земляного полотна автомобильных дорог общего пользования с учетом рельефа местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условий назначаются поперечные профили земляного полотна. [7]

Поперечные профили конструкций земляного полотна, различающиеся конфигурацией, высотой насыпи или глубиной выемки, крутизной откосов или другими показателями, обозначают тип 1, тип 2 и т.д.

Номер типа поперечного профиля конструкции земляного полотна указывают в таблице - сетке под продольным профилем автомобильной дороги.

Количество поперечных профилей земляного полотна должно полностью характеризовать его по всему запроектированному продольному профилю. Обычно характерным являются поперечные профили в нулевых местах, в насыпях до 1,2 м с боковыми кюветами, в насыпях и выемках до 3 м, в более высоких насыпях до 6 м, в высоких насыпях высотой от 6 м до 12 м, в выемках глубиной до 1 м, в выемках глубиной более 1 м и на косогорах - в насыпи и в выемке. В нашем случае принимаем следующие типы поперечных профилей:

Тип 1. Насыпь до 1,2 м с боковыми кюветами.

Тип 2. Насыпь до 3 м.

Тип 3. Насыпь до 6 м.

Типы поперечных профилей приведены в приложении И.

3.4 Подсчет объемов земляных работ

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

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

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

Прежде чем пользоваться любыми таблицами, необходимо познакомиться с теоретическими основами их составления и правилами пользования. Для запроектированной ширины земляного полотна и крутизны откосов выбирается из таблиц та, которая соответствует запроектированному поперечному профилю.

В объеме насыпи должен быть учтен коэффициент переуплотнения грунтов, который принимается равным в среднем 1,1 - 1,05.

В ведомости подводят итоги по каждому километру по графам где записаны исправленные объемы и затем по всему запроектированному участку.

В объеме насыпи учитываем коэффициент относительного уплотнения грунта К_отн=1,05

Итоги по каждому километру:

Для насыпи:

на 1 кмV = 40108,28 м³

на 2 км V = 47758,33м³

на 3 кмV = 29451,25 м³

Итог по всему запроектированному участку: V = 117317,86 м³

Ведомость попикетного подсчета объемов земляных работ по трассе приведена в приложении Д.

3.5 Проектирование виража

Вираж - это односкатный поперечный профиль. Он устраивается при радиусе горизонтальных кривых менее 2000 метров.

Отгон виража - переход от двухскатного к односкатному поперечному профилю. Его отгон начинается с отгона внешней обочины за 10 м до переходной кривой.

В данном проекте уклон виража принимаем равным 30‰, а уширение - 0,4 метра при R = 1500 м с переходной кривой равной 100 м.

Таблица 3.1 - Координаты для построения разбивочного плана

Вираж приведен в приложении К.

Заключение

В заключении можно сделать следующие выводы:

проектируемая автомобильная дорога Б - А имеет II-ю техническую категорию и в проекте заложены соответствующие технические характеристики и параметры будущей дороги;

длина проектируемой дороги - 2759,69 м, трасса её имеет 2 угла поворота;

первый угол поворота равен 38 и имеет радиус 1500м;

второй угол поворота равен 56 и имеет радиус 1000м;

проектируемая дорога проходит по равнинной местности с примыканием автомобильной дороги другой категории, с устройством в низинах водопропускных железобетонных труб;

преимущественный вид работ - линейные, сосредоточенные работы производятся при устройстве водопропускных труб и строительстве ИССО;

условия строительства автомобильной дороги - вполне благоприятные и облегчают её строительство, снижает сроки производства работ и общую стоимость автомобильной дороги.

Список использованных источников

1.       http://ru. wikipedia.org/wiki/

2.       http://www.pogoda.ru.net/climate/27612. htm

3.       http://www.centrgeologiya.ru/karta-promerzanija.html

.        http://road-project. okis.ru/file/road-project/Literature/Wind. pdf

.        ГОСТ 21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Правила выполнения рабочей документации автомобильных дорог. - М. Госстрой России. 1997.

.        СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР. - М. ЦИТП Госстрой СССР, 1986. - 56с.

.        Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1.М. Транспорт. 1983. - 368с

.        СНиП 23.01-99 Строительная климатология. Госстрой. - М., 2000. - 58с.

.        СНиП 3.01.03-84. Геодезические работы в строительстве. - М. Госкомитет по делам строительства. ЦИТП. 1985. - 26с.

.        ГОСТ 21.1701-97. Система проектной документации для строительства. Условные графические обозначения на чертежах автомобильных дорог.М. Госстрой России. 1997.

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

.        Автомобильные дороги. Примеры проектирования. Под ред.В.С. Порожнякова. - М. Транспорт. 1983. - 303с.

.        ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - М. Издательство стандартов. 1996. - 31с.