Привет студент

 

                                                                        Кафедра автомобильных дорог                                                                      

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

                                          по дисциплине «Изыскание и проектирование автомобильных дорог»                                                    

 

Определение расчетных гидрологических характеристик водопропускных сооружений на автомобильных дорогах

Пояснительная записка

 

 

Введение.

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения, образующие единую транспортную сеть. Их проектируют таким образом, чтобы обеспечить движение потоков автомобилей с высокими скоростями. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, передающимся на нее при движении автомобилей. Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения.

Рассматривая транспорт в качестве межотраслевой системы, которая преобразует условия жизнедеятельности, осознается необходимость создания эффективной транспортной системы, которая смогла бы обеспечить максимальный вклад в стабилизацию и подъем национальной экономики.

Развитие темпов дорожного строительства должно базироваться на его дальнейшей индустриализации, автоматизации и комплексной механизации всего строительного процесса, сокращение сферы использования неквалифицированного труда. Всемерное улучшение качества строящихся дорог не может решаться без повышения уровня проектных решений, которые должны сочетать удовлетворение экономичности, безопасности и комфортабельности автомобильных перевозок со снижением стоимости строительства и рациональной его организацией. В настоящее время, особенно в северной и восточной части России, при строительстве дорог применяется морально устаревшая, дорогая и медленная технология асфальтобетонного покрытия, к тому же, недостаточно пригодная для данного климата и требующая частого ремонта покрытия. Выходом является использование современных строительных материалов, внедрение которых уже широко используется в европейской части страны.

При проектировании дорог  следует широко применять местные строительные материалы, в том числе грунты, отходы и побочные продукты промышленности.

В многообразных природных условиях России при резком различии климатических, почвенно-грунтовых и гидрологических особенностей различных районов от проектировщиков требуется творческий подход  к поставленным задачам и умение находить в каждом конкретном случае технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения, способность учитывать влияние на построенную дорогу природных факторов и особенностей будущего движения по ней потока автомобилей.

 

1. Определение категории дороги

Лист

Рассмотрим пример расчета плана трассы на участке А - Б в Пермской области. Между заданными пунктами, необходимо запроектировать автомобильную дорогу с перспективной интенсивностью движения  = 4800 авт/сут. Согласно заданной интенсивности движения проектируемая дорога относится к  технической категории [1]. Составим таблицу технических нормативов (1.1)

Таблица 1.1 - Технические нормативы дороги

Показатели

Значения

Перспективная интенсивность движения Расчетная скорость движения Число полос движения Ширина полосы движения Ширина проезжей части Ширина обочины Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины Ширина земляного полотна Наибольший продольный уклон Наименьшее расстояние видимости:        для остановки        встречного автомобиля Наименьшие радиусы кривых:        в плане        в продольном профиле:               выпуклых               вогнутых

4800 авт/сут 120 км/ч 2 3,75 м 7,5 м 3 м 0,5 м 13,5 м 40   250 м 450 м   800 м   15000 м 5000 м

 

Соединяем пункты А - Б воздушной линией. Так как воздушная линия пересекает овраги, то появляется необходимость отклонения от воздушной линии для преодоления препятствий.

 

Лист

• Характеристика геофизических условий района проложения трассы

2.1 Общие сведения.

Пермская область - регион нашей страны, входивший в состав РСФСР (1938 - 1991 гг.) и Российской Федерации (1991 - 2005 гг.). Пермская область была объединена с Коми-Пермяцким автономным округом в Пермский край в 2005 году.

Пермская область располагалась на Западном Урале в верхнем течении реки Кама, на территории, которая с давних времен известна как Пермь Великая. Площадь территории составляла 106,6 тыс. кв. км. Административный центр - г. Пермь.

Образование Пермской области относят к 1938 году, когда данная территория была выделена из состава Свердловской области. В период с 1940 по 1957 год город Пермь был переименован в г. Молотов и соответственно Пермская область также называлась Молотовской.

До 1993 года Коми-Пермяцкий автономный округ входил в состав Пермской области, однако после принятия конституции Российской Федерации, округ стал самостоятельным субъектом России.

В 2003 году был проведен референдум по объединению среди жителей Пермской области и Коми-Пермяцкого автономного округа, в результате которого 1 декабря 2005 был образован Пермский край.

 

2.2 Гидрография

Гидрография

Помимо протекающих по территории Перми крупных рек — Камы, Чусовой и Сылвы, в городе существует большое количество малых рек, входящих в бассейн Камы, всего в черте города протекает более 300 рек и ручьёв. Крупнейшие из них — Мулянка, Егошиха, Мотовилиха в левобережной части, Гайва — в правобережной. По количеству малых рек среди городов России Пермь является рекордсменом.
Топонимика малых рек Перми весьма разнообразна. Среди них есть реки с названиями коми-пермяцкого (например: Егошиха, Гайва), русского (например, Ивановка, Данилиха) и татарского (Мулянка) происхождения.
Протекая по территории города, эти реки испытывают сильное антропогенное воздействие, оказывающее влияние на их экологическое состояние. Качество воды ухудшается при движении от истока к устью. По химическому составу оно изменяется от 1-го класса до 3-го. Худшее качество воды — в низовьях рек Егошихи и Данилихи. Вода там непригодна для питья.

Лист

 

 

2.3 Полезные ископаемые.

 

На склонах Урала находится богатейший край, площадь которого больше, чем территория всей Греции. На территории Пермского края насчитывается более 500 видов полезных ископаемых: мрамор, известь, пески, керамзитовые глины и многие другие. В Пермском регионе разведано более двухсот месторождений углеводородного сырья. Нефть залегает в глубоких слоях и добыча ее - дорогостоящий трудоемкий процесс, но зато она очень хорошего качества и востребована в авиационной промышленности. 

Известен Пермский край своей соледобычей, история возникновения которой уходит далеко в прошлое. Первое письменное упоминание о разработке соли относится к началу 15-го века. Кроме поваренной соли в Пермском крае добывают калийные соли на территории Верхнекамского месторождения.

На территории края находится единственное в стране месторождение хромитовых руд близ Саран, а Сервинское месторождение славится своими минеральными красками. 

Многообразие полезных ископаемых Пермского края объясняется сочетанием разных форм рельефа: равнинной западной частью и Уральскими горами. Большое количество осадочных ископаемых (особенно солей) объясняется тем, что около 300 млн лет назад здесь располагалось древнее Пермское море. Горообразовательные процессы отрезали часть моря от основного водоема. Вода в отрезанной части испарилась, оставив растворенные минеральные вещества. Множество полезных ископаемых образовалось при образовании древних Уральских гор. Все это сделало край уникальным и богатейшим источником полезных ископаемых.

 

Лист

2.4 Климат.

Климат Перми — умеренно-континентальный. Близость Камского водохранилища вызывает повышенную влажность. Среднемесячная влажность воздуха составляет от 60 % в мае до 84 % в ноябре, среднегодовая — 75 %. Годовая норма осадков составляет 638 мм; максимальное количество осадков обычно приходится на июнь-август, а минимальное — на февраль-март. Зимой высота снежного покрова может достигать 111 см, однако обычно в конце зимы составляет чуть более 60 см. Иногда незначительное количество снега может выпасть и в летний период. Город оказывает сильное тепловое воздействие на окружающую среду, в результате чего климат города отличается от пригородной зоны более высокой среднегодовой температурой.

 2.5 Растительность.

Около 2/3 площади Пермского Края покрыто лесами, а это, ни много ни мало, более десяти миллионов гектар. Красив и величествен лес Пермского края, он имеет сказочный, неповторимый облик.

Пермский край расположен в зоне темнохвойной тайги. На территории Пермского Края можно выделить две подзоны: средняя и южная тайга. Граница между ними проходит приблизительно по 59-у градусу северной широты.Леса средней и южной тайги отличаются по составу подлеска. В южной тайге встречаются широколиственные породы: липа, клён, вяз. В средней - этих растений нет, а липа встречается только в виде кустарника.

Чаще всего в темнохвойных лесах Пермского края в составе древостоя (самые высокие деревья, которые и образуют лес) встречается ель и пихта. Ель на территории Пермского края представлена двумя видами: это ель европейская и ель сибирская. Из темнохвойных лесов ельники занимают около 80% территории, а остальные 20 – приходятся на пихтовые леса. Пихта – настоящая красавица наших лесов!Однако пихта не выносит низкой влажности воздуха и сильных морозов, потому не так сильно распространена в Пермском Крае, как ель, хотя и занимает более 200 000 гектар. Среди растительности Пермского края встречаются и светлохвойные леса, в которых самое распространённое дерево – сосна.

На самом юге растительного мира Пермского Края встречаются отдельные фрагменты широколиственных лесов. Также в растительном мире Пермского Края можно встретить кедр (а точнее кедровую сосну), можжевельник с мелкими иголочками и пирамидальной кроной, три вида берёзы (бородавчатая, пушистая, поникшая), степную вишню (неподалёку от Кудымкара), черёмуху, малину, рябину и осину.

 

Огромное количество травянистых растений можно встретить в Пермском крае на суходольных и заливных лугах. На верховых болотах Пермского края растёт клюква. Местное население издавна пользуется этим подарком природы: употребляет в пищу, использует как лекарственное средство.

2.6 Животный мир.

В Пермском крае насчитывается около 60 видов млекопитающих (более 30 из них имеют промысловое значение), более 270 видов птиц, 39 рыб, 6 видов пресмыкающихся и 9 видов земноводных.

Из хищных млекопитающих широко распространена лесная куница, встречаются волки. Также есть горностай и ласка, в южных районах - барсук и выдра, в северных - росомаха. Совсем мало осталось таких зверей как медведи и рыси. Самым крупным зверем края является лось.

Из птиц в лесах распространены: тетерева, глухари, рябчики, клесты, синицы. Из перелётных птиц встречаются скворцы, дрозды, грачи, ласточки и другие. Птицы, имеющие большое промысловое значение: глухарь, тетерев и рябчик.

2.7 Продолжительность теплого периода

• даты перехода t° через 0: 2 апрея – 15 октября;
• количество дней с отрицательной t° : 115
• даты перехода t° через +5 °С : 10 апреля – 30 октября;
• количество дней с t° > 5 °С: 175
• даты перехода t° через + 10 °С : 19 апреля – 25 сентября;
• среднегодовая t° воздуха: 3,8 °С

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
-14,7	-9,3	-9,63	4,04	9,9	18,85	19,3	17,05	9,55	2,06	-3,4	-8,2

 

• максимальная t° воздуха : +28°С июль
• минимальная t° воздуха : -24 °С январь

 

2.8 Данные по снеговому покрову

• дата появления снежного покрова : 11 октября
• образование устойчивого снежного покрова : 6 ноября
• дата разрушения устойчивого снежного покрова: 4 марта
• сход снежного покрова : 22 апреля

• число дней со снежным покровом: 142
• высота снежного покрова по месяцам

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
38	23	5	1	-	-	-	-	-	2	10	25

 

• наибольшая глубина промерзания : 0,8 м

 

2.9 Ветер и осадки

• господствующее направление ветра: январь – ЮЗ; июнь – CЗ
• % содержание осадков приходящихся на теплый период года: 65%
• осадки мм

 

 

I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
24	18,7	15,7	11,7	10,1	9	8,3	9,5	11,9	15,6	18,4	22,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

3 Трассирование и описание вариантов проложения трассы

3.1 Разбивка пикетажа и расчет закруглений

Первый вариант трассы

Проектируемая дорога состоит из 4 прямых участков и имеет 3 угла поворота. Определяем пикетажное положение вершины первого угла. Для этого производим разбивку пикетажа от начального пункта до вершины первого угла в масштабе карты.

   ПК В = 15 + 50

Величина угла поворота  = 60°

Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 800 м.

По [ 5 ] выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

Т₁ = 0,57735 ∙ 800 = 461,88 м

К₁ =1,04720 ∙800 =837,76м

Д₁=0,10750  ∙ 800 =86м

Б₁ = 0,09044 ∙ 800 = 72,353 м

 

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

8°60`≤  47°

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

Лист

 

 

Полная длина закругления определяется по формуле :

                                                                            (3.2)

 240 + 717,315 = 957,315 м

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                               (3.3)

 = 2 (461,88+ 59,99) – 957,315 = 86,425 м

Определяем пикетажное положение начала закругления первой кривой по формуле :

                                ПК НЗ₁ = ПК ВУ₁ – (T + t)                      (3.4)

                                                           ПК ВУ₁       15+50,000

                                             - T                    4+61,88

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₁       10+28,13

 

Определяем пикетажное положение конца закругления первой кривой по формуле :

                      ПК КЗ₁ = ПК НЗ₁ + К_рЗ₁                           (3.5)

                   

         ПК НЗ₁         10+28, 13

                                             +К_рЗ₁             9+57,315

                                               ПК КЗ₁      19+85,445

 

Делаем проверку вычислений, по формуле :

                             

 ПК КЗ₁ = ПК ВУ₁ + (T + t) – Д₁                (3.6)

 

                                           ПК ВУ₁      15+50,000

                                          +Т                  4+61,88

                                          +t                   0+59,99

                                     - Д₁                 0+86,425

                                       ПК КЗ₁      19+85, 445

 

Лист

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем первую кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов S₁, которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла. Так как в нашем случае рассматривается первый угол поворота, то вместо пикетажного положения предыдущего угла принимаем начало трассы :

                  S₁ = ПК ВУ₁ или S₁ = ПК ВУ₁ – ПК Н_тр + Д₀      (3.7)                           

 

                                              ПК ВУ₁         15+50,00

                                            - ПК Н_тр             0+00,00

                                           + Д₀                     0+00,00

                                              S₁                    15+50,00

 

S₁ = 1550,00 м

 

Определяем длину прямой между двумя закруглениями P₁, которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конце предыдущей кривой :

                        P₁ = ПК НЗ₁ – ПК Н_тр                           (3.8)

 

                                                    ПК НЗ₁      10+28,13

                                                    ПК Н_тр         0+00,000

                                        P₁                10+28,13

 

                                                P₁ = 1028,13 м

 

От конца первой кривой производим разбивку пикетажа до вершины второго угла  ПК ВУ₂ = 30+50

Вершина угла поворота α₂ = 58°

Для расчета принимаем R = 800 м

По [5]выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

Т₁ = 0,55431 ∙ 800 = 443,448 м

К₁ =1,01229 ∙800 =809,832м

Д₁=0,09633 ∙ 800 =77,064м

Б₁ = 0,14335 ∙ 800 = 114,68 м

 

Лист

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

8°60`≤  58°

 

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

Полная длина закругления определяется по формуле (2.9):

                 

 240 +  = 929,404 м

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                                   (3.3)

 = 2 (443,448 + 59,99) – 929,404 = 77,472 м

Определяем пикетажное положение начала закругления второй кривой по формуле :

                                  ПК НЗ₂ = ПК ВУ₂ – (T + t)                         (3.4)

                                                           ПК ВУ₂       30+50,000

                                             - T                    4+43,448

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₂       26+81,536

 

Определяем пикетажное положение конца закругления второй кривой по формуле :

Лист

 

 

                         ПК КЗ₂ = ПК НЗ₂ + К_рЗ₂                                   (3.5)  

                   

         ПК НЗ₂         25+46,562

                                             +К_рЗ₂             9+29,404

                                               ПК КЗ₂      34+75,966

 

Делаем проверку вычислений, по формуле :

                           ПК КЗ₂ = ПК ВУ₂ + (T + t) – Д₂                                                     (3.6)

 

                                           ПК ВУ₂      30+50,000

                                          +Т                  4+43,448

                                          +t                   0+59,99

                                     - Д₂                 0+77,472

                                       ПК КЗ₂      34+75,966

 

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем вторую кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Определяем расстояние между вершинами первого и второго углами поворота S₂, согласно формуле

                                      S₂ = ПК ВУ₂ – ПК ВУ₁ + Д₁                          (3.7)                   

 

                                              ПК ВУ₂         30+50,000

                                            - ПК ВУ₁         15+50,000

                                           + Д₁                    0+86,000

                                              S₂                   15+86,000

 

S₂ = 1586,000 м

 

Вычисляем длину прямой P₂ , между первым и вторым закруглениями, в соответствии с формулой :

                         P₂ = ПК НЗ₂ – ПК КЗ₁                                               (3.8)

 

                                                    ПК НЗ₂       25+46,562

                                                    ПК КЗ₁       19+85,445

                                        P₂                  5+61,117

 

                                                P₂ = 561,117 м

 

 

Лист

От конца второй кривой производим разбивку пикетажа до вершины третьего угла  ПК ВУ₃ = 49+50

Вершина угла поворота α₃ = 34°

Для расчета принимаем R = 800 м

По [5]выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

 

Т₃ = 0,30573 ∙ 800 = 244,584 м

К₃ = 0,59341 ∙ 800 = 474,728 м

Д₃ = 0,01805 ∙ 800 = 14,44 м

Б₃ = 0,04569 ∙ 800 = 36,552 м

 

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

сдвижка кривой р = 0,77 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

11°28`≤  34°

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

Полная длина закругления определяется по формуле (2.16):

                

 240 + 354,471 = 594,471 м

Лист

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                     (2.17)

 = 2 (244,584 + 59,99) - 594,471 = 14,677 м

Определяем пикетажное положение начала закругления третьей кривой по формуле :

                             ПК НЗ₃ = ПК ВУ₃ – (T + t)                      (2.18)

                                                           ПК ВУ₃        49+50

                                             - T                    2+44,584

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₃       46+45,426

 

Определяем пикетажное положение конца закругления третьей кривой по формуле :

 

                           ПК КЗ₃ = ПК НЗ₃ + К_рЗ₃                     (2.19)

                   

         ПК НЗ₃         46+45,426

                                             +К_рЗ₃             5+94,471

                                               ПК КЗ₃      532+39,897

 

Делаем проверку вычислений, по формуле

                            ПК КЗ₃ = ПК ВУ₃ + (T + t) – Д₃               (2.20)

 

                                           ПК ВУ₃       49+50

                                          +Т                   2+44,584

                                          +t                    0+59,99

                                     - Д₃                 0+14,677

                                       ПК КЗ₃      52+39,897

 

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем третью кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Определяем расстояние между вершинами второго и третьего углами поворота S₃, согласно формуле

 

 

Лист

                                      S₃ = ПК ВУ₃ – ПК ВУ₂ + Д₂            (2.21)         

 

                                              ПК ВУ₃         49+50

                                            - ПК ВУ₂         30+50

                                           + Д₂                    0+77,064

                                              S₃                   19+77,064

 

S₃ = 1977,064 м

 

Вычисляем длину прямой P₃ , между вторым и третьим закруглениями, в соответствии с формулой :

                        P₃ = ПК НЗ₃ – ПК КЗ₂                         (2.22)

 

                                                    ПК НЗ₃       46+45,426

                                                    ПК КЗ₂       34+75,966

                                        P₃                  11+69,46

 

                                                P₃ = 1169,46 м

 

Определяем расстояние S₄, между концом трассы и вершиной третьего угла по формуле :

                        S₄=ПК Ктр - ПК ВУ₃+Д₃                    (2.23)

 

                                                    ПК Ктр       70+00,00

                                                    ПК ВУ₃       49+50,00

                                                 + Д₃                  0+14,44

                                        S₄                  20+64,44

 

                                        S₄=2064,44 м

 

Длина прямой от конца третьего закругления до конца трассы P₄, равна :

                       P₄=ПК Ктр – ПК КЗ₃                              (2.24)

 

                                                    ПК Ктр       70+00,00

                                                    ПК КЗ₃       52+39,897

                                        P₄                 17+60,103

 

   

 

                                        P₄ = 1760,103 м

 

 

 

Лист

Вычислим величины румбов:

румб первой прямой = ЮВ:80°

румб второй прямой  = ЮВ:23°

румб третьей прямой  = ЮВ:80°

румб четвертой прямой  = СВ:25°

Делаем четырех кратную проверку правильности расчетов:

1) сумма прямых вставок, а также круговых и переходных кривых равна длине трассы :

                      ∑P + ∑КрЗ = L                                   (2.25)

 

Где ∑P – сумма прямых вставок,

∑КрЗ – сумма круговых и переходных кривых,

L – длина трассы

 

(1028,13+561,117+2064,44+1760,103)+(957,315+929,404+594,471) = 7000 м

7000 = 7000 м

2)разность между суммой расстояний между вершинами углов и суммой домеров равна длине трассы :

                          ∑S - ∑Д = L                                      (2.26)

 

Где ∑S – сумма расстояний между вершинами,

              ∑Д-сумма домеров.

(1550+1586+1977,064+2064,44)-(86,425+77,472+14,677) = 7000 м

7000 = 7000 м

3)разность между удвоенной суммой тангенсов и суммой длин закруглений равна сумме домеров :

                          2·∑(T+t) - ∑КрЗ = ∑Д                      (2.27)

 

Где 2·∑(T+t) – удвоенная сумма тангенсов.

2(461,88+5,99+443,448+59,99+244,584+59,99)-2481,19 = 178,574

178,574 = 178,574 м

4)разность между суммой углов право и суммой углов лево равно разности начального и конечного румбов :

Лист

∑α_пр - ∑α_лев = r_н – r_к                                                                (2.28)

 

Где ∑α_пр – сумма углов право

            ∑α_лев - сумма углов лева                             

r_н – румб начальный

r_к – румб конечный

80-25 = 80 - 75

15° = 15°

 

 

Второй вариант трассы

Проектируемая дорога состоит из 4 прямых участков и имеет 3 угла поворота. Определяем пикетажное положение вершины первого угла. Для этого производим разбивку пикетажа от начального пункта до вершины первого угла в масштабе карты.

   ПК В = 15 + 50

Величина угла поворота  = 60°

Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 800 м.

По [ 5 ] выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

Т₁ = 0,57735 ∙ 800 = 461,88 м

К₁ =1,04720 ∙800 =837,76м

Д₁=0,10750  ∙ 800 =86м

Б₁ = 0,09044 ∙ 800 = 72,353 м

 

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

8°60`≤  47°

Лист

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

 

Полная длина закругления определяется по формуле :

                                                                            (3.2)

 240 + 717,315 = 957,315 м

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                               (3.3)

 = 2 (461,88+ 59,99) – 957,315 = 86,425 м

Определяем пикетажное положение начала закругления первой кривой по формуле :

                                ПК НЗ₁ = ПК ВУ₁ – (T + t)                      (3.4)

                                                           ПК ВУ₁       15+50,000

                                             - T                    4+61,88

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₁       10+28,13

 

Определяем пикетажное положение конца закругления первой кривой по формуле :

                      ПК КЗ₁ = ПК НЗ₁ + К_рЗ₁                           (3.5)

                   

         ПК НЗ₁         10+28, 13

                                             +К_рЗ₁             9+57,315

                                               ПК КЗ₁      19+85,445

 

Делаем проверку вычислений, по формуле :

                             

 ПК КЗ₁ = ПК ВУ₁ + (T + t) – Д₁                (3.6)

Лист

 

 

                                           ПК ВУ₁      15+50,000

                                          +Т                  4+61,88

                                          +t                   0+59,99

                                     - Д₁                 0+86,425

                                       ПК КЗ₁      19+85, 445

 

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем первую кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов S₁, которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла. Так как в нашем случае рассматривается первый угол поворота, то вместо пикетажного положения предыдущего угла принимаем начало трассы :

                  S₁ = ПК ВУ₁ или S₁ = ПК ВУ₁ – ПК Н_тр + Д₀      (3.7)                           

 

                                              ПК ВУ₁         15+50,00

                                            - ПК Н_тр             0+00,00

                                           + Д₀                     0+00,00

                                              S₁                    15+50,00

 

S₁ = 1550,00 м

 

Определяем длину прямой между двумя закруглениями P₁, которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конце предыдущей кривой :

                        P₁ = ПК НЗ₁ – ПК Н_тр                           (3.8)

 

                                                    ПК НЗ₁      10+28,13

                                                    ПК Н_тр         0+00,000

                                        P₁                10+28,13

 

                                                P₁ = 1028,13 м

 

От конца первой кривой производим разбивку пикетажа до вершины второго угла  ПК ВУ₂ = 45+00

Вершина угла поворота α₂ = 49°

Для расчета принимаем R = 800 м

Лист

По [5]выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

Т₁ = 0,4573 ∙ 800 =364,584 м

К₁ =0,85521 ∙800 =684,168м

Д₁=0,05625 ∙ 800 =45м

Б₁ = 0,09895 ∙ 800 = 79,16 м

 

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

8°60`≤  58°

 

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

Полная длина закругления определяется по формуле (2.9):

                 

 240 +  = 803,804 м

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                                   (3.3)

 = 2 (4364,584 + 59,99) – 803,804 = 45,344 м

Определяем пикетажное положение начала закругления второй кривой по формуле :

Лист

                                  ПК НЗ₂ = ПК ВУ₂ – (T + t)                         (3.4)

                                                           ПК ВУ₂       45+00,000

                                             - T                    3+64,584

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₂       40+75,426

 

Определяем пикетажное положение конца закругления второй кривой по формуле :

 

                         ПК КЗ₂ = ПК НЗ₂ + К_рЗ₂                                   (3.5)  

                   

         ПК НЗ₂         40+75,426

                                             +К_рЗ₂             8+03,804

                                               ПК КЗ₂      48+79,23

 

Делаем проверку вычислений, по формуле :

                           ПК КЗ₂ = ПК ВУ₂ + (T + t) – Д₂                                                     (3.6)

 

                                           ПК ВУ₂      45+00,000

                                          +Т                  3+64,584

                                          +t                   0+59,99

                                     - Д₂                 0+45,344

                                       ПК КЗ₂      48+79,23

 

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем вторую кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Определяем расстояние между вершинами первого и второго углами поворота S₂, согласно формуле

                                      S₂ = ПК ВУ₂ – ПК ВУ₁ + Д₁                          (3.7)                   

 

                                              ПК ВУ₂         45+00,000

                                            - ПК ВУ₁         15+50,000

                                           + Д₁                    0+86,422

                                              S₂                   30+36,422

 

S₂ = 3036,422 м

 

Вычисляем длину прямой P₂ , между первым и вторым закруглениями, в соответствии с формулой :

Лист

                         P₂ = ПК НЗ₂ – ПК КЗ₁                                               (3.8)

 

                                                    ПК НЗ₂       40+75,426

                                                    ПК КЗ₁       19+85,445

                                        P₂                  5+61,117

 

                                                P₂ = 2089,981 м

 

 

От конца второй кривой производим разбивку пикетажа до вершины третьего угла  ПК ВУ₃ = 57+00

Вершина угла поворота α₃ = 65°

Для расчета принимаем R = 800 м

По [5]выписываем значения элементов кривой и пересчитываем для R = 800 м :

 

Т₃ = 0,63707 ∙ 800 = 509,656 м

К₃ = 1,13446∙ 800 = 907,568 м

Д₃ = 0,13968 ∙ 800 = 111,744 м

Б₃ = 0,18569∙ 800 = 148,552 м

 

На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, элементы которых выписываем из таблицы (3.1)

длина переходной кривой L = 120 м,

добавочный тангенс t = 59,99 м,

сдвижка кривой р = 0,77 м,

угол 2φ = 8°60`

Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия:

2φ ≤

11°28`≤  65°

то есть разбивка переходных кривых возможнаю Определяем длину круговой кривой , которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

Лист

Полная длина закругления определяется по формуле (2.16):

                

 240 + 787,093= 787,093 м

При устройстве закруглений с переходными кривыми величинами домера определяются оп формуле :

                     (2.17)

 = 2 (509,656 + 59,99) – 1027,093 = 112,199 м

Определяем пикетажное положение начала закругления третьей кривой по формуле :

                             ПК НЗ₃ = ПК ВУ₃ – (T + t)                      (2.18)

                                                           ПК ВУ₃        57+00,00

                                             - T                    5+09,656

                                             -  t                    0+59,99

                                                ПК НЗ₃       51+30,354

 

Определяем пикетажное положение конца закругления третьей кривой по формуле :

 

                           ПК КЗ₃ = ПК НЗ₃ + К_рЗ₃                     (2.19)

                   

         ПК НЗ₃         51+30,354

                                             +К_рЗ₃             10+27,093

                                               ПК КЗ₃      61+57,447

 

Делаем проверку вычислений, по формуле

                            ПК КЗ₃ = ПК ВУ₃ + (T + t) – Д₃               (2.20)

 

                                           ПК ВУ₃       57+00

                                          +Т                   5+09,656

                                          +t                    0+59,99

                                     - Д₃                 1+12,199

                                       ПК КЗ₃      61+57,447

 

Лист

Зная контрольные точки начала и конца закругления, вписываем третью кривую, откладывая от вершины угла вправо и влево величины тангенса и во внутрь величину биссектрисы.

Определяем расстояние между вершинами второго и третьего углами поворота S₃, согласно формуле

 

 

                                      S₃ = ПК ВУ₃ – ПК ВУ₂ + Д₂            (2.21)         

 

                                              ПК ВУ₃         57+00

                                            - ПК ВУ₂         45+00

                                           + Д₂                    0+45,334

                                              S₃                   12+45,334

 

S₃ = 1245,334 м

 

Вычисляем длину прямой P₃ , между вторым и третьим закруглениями, в соответствии с формулой :

                        P₃ = ПК НЗ₃ – ПК КЗ₂                         (2.22)

 

                                                    ПК НЗ₃       46+45,426

                                                    ПК КЗ₂       34+75,966

                                        P₃                  11+69,46

 

                                                P₃ = 1169,46 м

 

Определяем расстояние S₄, между концом трассы и вершиной третьего угла по формуле :

                        S₄=ПК Ктр - ПК ВУ₃+Д₃                    (2.23)

 

                                                    ПК Ктр       84+00,00

                                                    ПК ВУ₃       57+00,00

                                                 + Д₃                  1+12,199

                                        S₄                28+12,199

 

                                        S₄=2812,199 м

 

Длина прямой от конца третьего закругления до конца трассы P₄, равна :

 

Лист

                       P₄=ПК Ктр – ПК КЗ₃                              (2.24)

 

                                                    ПК Ктр       84+00,00

                                                    ПК КЗ₃       61+57,447

                                        P₄                 22+42,553

 

   

 

                                        P₄ = 2242,553 м

 

 

 

Вычислим величины румбов:

румб первой прямой = ЮВ:80°

румб второй прямой  = ЮВ:23°

румб третьей прямой  = ЮВ:74°

румб четвертой прямой  = СВ:40°

Делаем четырех кратную проверку правильности расчетов:

1) сумма прямых вставок, а также круговых и переходных кривых равна длине трассы :

                      ∑P + ∑КрЗ = L                                   (2.25)

 

Где ∑P – сумма прямых вставок,

∑КрЗ – сумма круговых и переходных кривых,

L – длина трассы

 

(1028,13+2089,981+251,124+2242,553)+(957,315+803,804+1027,093) = 8400 м

8400 = 8400 м

2)разность между суммой расстояний между вершинами углов и суммой домеров равна длине трассы :

                          ∑S - ∑Д = L                                      (2.26)

 

Где ∑S – сумма расстояний между вершинами,

              ∑Д-сумма домеров.

(1550+2864+1245+2812,199)-(86,425+45,344+112,199) = 8400 м

8400 = 8400 м

Лист

3)разность между удвоенной суммой тангенсов и суммой длин закруглений равна сумме домеров :

                          2·∑(T+t) - ∑КрЗ = ∑Д                      (2.27)

 

Где 2·∑(T+t) – удвоенная сумма тангенсов.

2(461,88+59,99+364,584+59,99+509,656+59,99)-2788,212 = 243,968

86,425+45,344+12,199=243,968

243,968 = 243,968 м

4)разность между суммой углов право и суммой углов лево равно разности начального и конечного румбов :

∑α_пр - ∑α_лев = r_н – r_к                                                                (2.28)

 

Где ∑α_пр – сумма углов право

            ∑α_лев - сумма углов лева                             

r_н – румб начальный

r_к – румб конечный

(16+24) - 80 = 80 - 40

40° = 40

3.2 Описание проложения вариантов трассы

     Проектируемая автомобильная дорога состоит из ряда прямых участков которые должны сопрягаться кривыми обеспечивающими плавные переходы с одного кривого участка на другой. Степень удлинения трассы по отношению к воздушной линии определяется по коэффициенту развития трассы:

                                              K_p =                                        (3.16)

Где L – фактическая длина трассы, м;

L₀ – длина воздушной линии,м

К_р1 =  = 1,16

К_р2 =  = 1,4

 

 

Лист

Вариант 1

       Проектируемая автомобильная дорога имеет три угла поворота: первый угол расположен на ПК 15+50 и поворачивает направо на 60°, второй угол расположен на ПК 30+50 и поворачивает налево на 58°, третий угол находится на ПК 49+50 и поворачивает налево на34°,  для проложения оси дороги до конечной точки трассы. Направление трассы юго-восточное. Трасса проходит по равнинной и горной местности. Длина трассы составляет 6700 м. Автомобильная дорога на своем пути перескает 1 реку на ПК 21+00; две а/д на ПК 04+00; ПК 50+50;

Вариант 2

Проектируемая автомобильная дорога имеет три угла поворота: первый угол расположен на ПК 15+00 и поворачивает нараво на 60°, второй угол расположен на ПК 45+00 и поворачивает налево на 49°, третий угол расположен на ПК 57+00 и поворачивает налево на 65° для проложения оси дороги до конечной точки трассы. Направление трассы юго-восточное. Трасса проходит по равнинной и горной местности. Длина трассы составляет 8400 м. Автомобильная дорога на своем пути перескает 1 реку на ПК 24+00;; две а/д на ПК 04+00; ПК 55+50.

 

 

Лист

3.3 Сравнение вариантов трассы по эксплуатационно-техническим показателям

 

После того, как был произведен расчет плана трассы дорожной одежды, расчет руководящей отметки и объемов земляных работ можно произвести сравнение вариантов трассы для выбора наиболее выгодного варианта.

Таблица 5.1 – Сравнение эксплуатационно-технических показателей вариантов трассы

№	Показатели	Вариант №1	Вариант №2	Преимущество
				Вариант №1	Вариант №2
1	Длина трассы, км	6,700	8,400	+	-
2	Коэффициент развития трассы	1.16	1.40	+	-
3	Количество углов поворота, шт.	3	3	=	=
4	Средняя величина угла поворота	50,6	58	+	-
5	Минимальный радиус поворота, м	800	800	=	=
6	Обеспечение видимости в плане	Более 250 м	Более 250 м	=	=
7	Количество пересечений в одном уровне	2	2	=	=
8	Количество пересекаемых водотоков	1	1	=	=
9	Максимальный продольный уклон, %	70	-	-	-
10	Протяженность участков, неблагоприятных для устойчивого земляного полотна	-	-	=	=
11	Протяженность участков, проходящих по лесу, км	100	250	+	-
12	Объем земляных работ, м3 (насыпь/выемка)	208694/ 18123
13	Длина проектируемых ж/б мостов и путепроводов	240	-	-	-
14	Кол-во труб	2	-	-	-

 

Вывод: в данном курсовом проекте наиболее выгодным для дальнейшего проектирования является первый вариант, поэтому принимаем его для дальнейшего проектирования.             

 

 

Лист

4 Расчет отверстий малых искусственных сооружений

 

4.1 Определение исходных данных

 

Определение расчетных гидрологических характеристик при строительстве водопропускных сооружений на автомобильных дорогах ведется согласно СНиП 2.01.14. – 83.

Основным показателем при расчете искусственных сооружений является объём воды, который необходимо пропустить данному искусственному сооружению. Это показатель характеризуется объемным расходом Q_расх.

 

Для этого необходимо иметь исходные данные:

 

1) Водосборная площадь бассейна.

 

 Обозначается F и измеряется в км². Водосборная площадь – это площадь поверхности земли и водной поверхности с которой вода собирается в водопропускное искусственное сооружение. Водосборную площадь бассейна определяем по географической карте, где в горизонталях определяем границы водосборной площади. Границы водосборной площади проходят по точкам водораздела.

Водосборные площади по географической карте определяем при помощи палетки.

 

F = (кол. целых клеток +  ) * 0,0625                             (4.1)

 

 

 

 

 

Лист

 

 

Труба №1 ПК 02 + 00

    F_1т = 0,156км²

Мост ПК 21 + 00

F_м = 2,093    км²

 

 

Труба №2 ПК 25 +50

F_2т=  1,21км²

 

2) Длина главного лога.

За длину главного лога принимаем длину от водораздела до искусственного сооружения вдоль трассы.

 

Труба  №1 ПК 02 + 00

Z_1т1 = 100 м;

Z_2т1 = 200 м

L_{г. лога1}=L_лога1 + L_лога2 =100  + 200 = 300м= 0,3 км                            (4.2)

 

Мост ПК 21 + 00

 Z_1м = 1750 м;

Z_2м = 300 м;

L_г.лога1=L_лога1 + L_лога2 = 1750 + 300 = 2050м= 2,05км                          (4.2)  

 

 

 

 

Лист

Труба  №2 ПК 25 + 50

Z_1т2 = 50м;

Z_2т2 = 2350 м;     

L_{г. лога1}=L_лога1 + L_лога2 = 50 + 2350 = 2400м= 2,4 км                            (4.2)  

 

3) Ширина бассейна.

 

Для двускатной водосборной площади определяем по формуле (4.3):

                                                  B =                                                 (4.3)

                                                   

B₁ =  =  = 0,781 км                                                                     (4.3)               

 

 B₂ =  =  = 1.02 км                                                                    (4.3)       

 

B₃ =  =  = 0,5 км                                                           (4.3)

 

 

4) Уклон главного лога.

 

Уклон главного лога определяется как средний уклон лога от ясно выраженного начала до искусственного сооружения.

 

i_г.лога = * 1000                                                                                  (4.4)      

где,

- отметка начала;

Лист

 - отметка искусственного сооружения.

 i_л1р =  * 1000 = 2,9 ‰                                                           (4.4)  

 i_л2р =  * 1000 = 26 ‰                                                        (4.4)                  

 

i_л1м1 =  * 1000 = 24 ‰                                                         (4.4)

i_л1м1 =  * 1000 = 40 ‰                                                         (4.4)

 

i_л1т2 =  * 1000 =33,53‰                                                      (4.4)

i_л2т2 =  * 1000 = 20 ‰                                                         (4.4)

 

 

5) Средний уклон склонов.

 

Определяется как средний уклон от ясно выраженного начала точки склона водосборной площади до искусственного сооружения.

 

Определяем его по формуле

i_с=                                                                                          (4.5)

- определяем по карте .

 

Труба ПК 02 + 00

                             i_с2=                                                  (4.5)

  = 12,5‰

 = 16,6‰

 = 26‰

Лист

 = 12,7‰

                     i_с2 =  = 18,3‰                              (4.5)

Мост ПК 21 + 00

                             i_с1=                                                 (4.5)

  = 18,7‰

 = 25‰

 = 25 ‰

 = 23‰

                       i_с1 =  = 20‰                                        

 

Труба ПК 25 + 50

                             i_с2=                                                  (4.5)

  = 8,3‰

 = 25‰

 = 26‰

 = 46,2‰

                     i_с2 =  = 19,6‰                               (4.5)

 

6) Коэффициент откосов берегов главного русла.

 

Для определения коэффициента необходимо построить поперечное сечение каждого лога, упрощенного в виде треугольника.

Коэффициент откосов берегов главного русла определяем по формуле (4.6):

α =  * (  +  )                                                                                   (4.6)

Лист

Лист

        α_т1 =  * (  +  ) = 196,80                                                                   (4.6)                                

 

          α_м1 =  * (  +  ) = 34,68                                                                (4.6)         

 

α_т2 =  * (  +  ) = 39,07                                                                  (4.6)    

 

7) Уклон у сооружения.

 

                                            i_о = * 1000                                        (4.7)

 

     

Труба ПК 25+00

      i_т1 =  * 1000 = 11,5‰                      (4.7)

Мост ПК 53+75

      I_м1 =  * 1000 = 40‰                      (4.7) 

 

Труба ПК 31+00

      i_т2 =  * 1000 = 50‰                      (4.7)

 

8) Зная географическое положение бассейна определяем номер ливневого района по СНиП 2.01.14 – 83. Номер ливневого района –5.

 

9) Определяем потери слоя стока на смачивание растительности по таблице в зависимости от ливневого района, z = 5 мм.

 

Лист

10) Определяем коэффициент гидравлической шероховатости склона  и коэффициент гидравлической шероховатости лога, m_с = 20, m_л = 10.

 

11) Коэффициент заболоченности σ.Так как водосборные площади не имеют заболоченных участков, то σ = 1.

 

12) При больших площадях бассейна, когда его ширина или длина более 5 км, вводиться коэффициент неравномерности осадков γ = 1.

 

13) Коэффициент распластывания паводка Ƞ = 1,0.

 

4.2 Максимальный сток воды рек весеннего половодья

Методы расчета максимальных расходов воды рек весеннего половодья, изложенные в настоящем разделе, следует применять при расчете для водосборов с площадями от элементарно малых (менее 1 км²) до 20000 км² на европейской и до 50000 км² на азиатской территориях РФ.

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья Q_р% м³/c, заданной ежегодной вероятностью превышения Р% для равнинных и горных рек следует определять по формуле (4т.7)

 

Q_p% = [ ] A,                                                 (4.8)

 

где К₀ - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяемый по таблице 15.5 [8], для лесостепной зоны Европейской территории России принимается равным 0.02;

h_р% - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грун­тового питания), мм, ежегодной вероятностью превышения Р%, определяемый в зависимости от коэффициента вариации C_v и отношения C_s/C_v этой величины, а также среднего многолетнего слоя стока h₀, устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией;

 

                                                           (4.9)

 

 

Лист

 - средний многолетний слой стока, определяется по карте 15.3 [1], с учетом поправочного коэффициента 1.1, принимается равным 80.

 - модульный коэффициент, учитывающий вероятность превышения паводка и зависящий от коэффициента вариации  асимметрии .

 - по карте 15.4 коэффициентов слоев стока талых вод для Пермской области принимается равным 0,5, вводится поправочный коэффициент равным 1.25, для площадей водосбора  менее 50 км² [8].

 -для северо-запада, где выпадают средние дожди, [8].

-по рис. 15.5 [1] кривые модульных коэффициентов слоев стока, принимаем равным 3.

 

m - коэффициент, учитывающий неравенство статистических пара­ метров слоя стока и максимальных расходов воды, принимаемый  по рекомендуемому прил. 7 [8] равным 1;

d - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и  проточных озер, принимаем равным 1 [8];

d₁ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода  воды в залесенных бассейнах, принимаем равным 1 [8];

d₂ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода во­ды в заболоченных бассейнах, принимаем равным 1 [8];

А₁ - дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение ре­дукции, км², принимаемая по рекомендуемому прил. 8 равным 2 [8];

п₁ - показатель степени редукции, принимаемый по рекомендуемому  прил. 8 равным 0.25 [8].

 

Q_т%1 = [ ]  0,0,156 = 0,61

Q_м%1 = [ ]  2,093 = 2,96

 

Q_т%2 = [ ]  0,531 = 7,07

 

 

 

 

Лист

4.3 Максимальный сток воды рек дождевых паводков

Максимальные мгновенные расходы воды рек дождевых павод­ков Q_р%, м³/с, для водосборов с площадями, указанными в рекомен­дуемом прил. 17 [8], следует определять по формуле (4.10) предельной интен­сивности стока

                                           (4.10)

где q^/_1% - максимальный модуль стока ежегодной вероятности пре­вышения Р = 1%, определяемый по рекомендуемом прил. 21 [8] ;

Н^/_1% - максимальный суточный слой осадков вероятностью пре­вышения Р = 1%, определяемый по данным ближайших к бассейну исследуемого водотока метеорологических стан­ций, имеющих наибольшую длительность наблюдений принимаем равным 100 [8];

j -  сборный коэффициент стока, определяемый по формуле (4.12);

l_р% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расхо­дов воды ежегодной вероятности превышения Р = 1% к максимальным расходам воды другой вероятности превыше­ния, принимаемый по рекомендуемым прил. 19 и 20 [8] равным 1;

А – площадь водосбора

 

Гидроморфометрическая характеристика русла исследуемой реки  определяется по формуле (4.11)

 

                                          (4.11)

 

где  - средняя длина безрусловых склонов водосборов;

n_ск – коэффицент, характеризующий шероховатость склонов водосбора,  принимаемый по рекомендуемому прил. 26 [8] равный 0,3;

i_в - средний уклон водосбора;              

j - сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов определяется по формуле (4.11):

 

(4.12)

 

где С₂ - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 1.3 для лесостепной зоны [8].

Лист

j_о - сборный коэффициент стока для водосбора, со средним уклоном водосбора i_в , принимается по рекомендуемому прил. 24 [8], равным 0.27.

п₅ – эмпирический коэффициент, принятый по прил 24 [8], равный 0,90;

 

 

 

 

 

 

Определяем длину главных логов. Главный лог – расстояние от водопропускного сооружения до верхней точки водосборного бассейна:

 

L_м = 1,750км;

L_т1 = 0,2км;

L_т2 = 2,35км;

 

Определяем густоту речной сети водосбора, формула (4.13):

 

                                                        (4.13)

где L – длина главного лога;

А – водосборная площадь

 

;

;

;

 

Определяем среднюю длину безрусловых склонов водосбросов, формула (4.14):

                                                       (4.14)

 

 

 

 

 

 

Лист

;

;

;

 

Определяем гидроморфометрические характеристики склонов водосборов по формуле (4.11):

 

;

;

;

 

 

Определяем продолжительность склонного добегания воды по рекомендуемому прил. 25 [8]:

τ_м = 115 мин;

                                             τ_т1= 140 мин;

τ_т2 = 30 мин;

                                                                                    

 

 

Определяем средневзвешенный уклон русел водосборов по формуле (4.15):

                                                                   (4,15)

 

 

 

Определяем гидроморфологические характеристики русел водосбросов, формула (4.16):

 

 

 

Лист

                              (4.16)

 

где  – гидравлический параметр русла, принимаемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равным 11;

L – длина главного лога;

χ – параметр, определяемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равный 0,33;

i_p – средневзвешенный уклон русла реки;

φ – сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов [8];

А – водосбросная площадь.

 

;

;

;

 

Определяем максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения 1% по рекомендуемому прил. 21 [8]:

 

 

 

Определяем максимальный мгновенный расход воды от дождевых паводков заданной ежегодной вероятности превышения 1%:

 

;

;

;

 

К расчету принимаем максимальный расход воды, т.е. максимальный сток воды рек весеннего половодья.

 

 

Лист

4.4 Определение отверстий труб с учетом аккумуляции и вероятностью превышения паводка 1%.

1. Определяем объем стока пруда W_пр :

 

W_пр - объем пруда перед сооружением

Объём пруда при различных величинах подпора, определяется по формуле (4.17):

                                       (4.17)

 

где  H — максимальная глубина в пониженной точке живого сечения при расчетном уровне подпертых вод, м;

       α = 90

       i_л – средний уклон водосбора

       w – площадь пруда

 

Труба 1

                                                 =62,99

Труба  2

 

=130,77

 

Вычисляется объем стока, по формуле (4.16):

 

                                     (4.18)

 

где  а_час  - интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. 15.1. [1] а_час = 0,92;

φ  - коэффициент редукции;

k_t - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. Определяется по табл. 15.2 [1].

α – коэффициент потерь потока, зависящий от площади бассейна.

 

 

Лист

Труба 1

 = 1702 ;

Труба 2

 = 7763,05 ;

 

2. Определяем сбросной расход Q_сбр :

Расход воды в сооружении с учетом аккумуляции определяется по формуле (4.19):

 

                                            (4.19)

 

где Q_рас –расход воды принятый для расчета ;

λ – коэффициент аккумуляции.

Коэффициент аккумуляции зависит от отношения, формула (4.20):

 

                                                   (4.20)

 

Труба 1:

 0,03

 

При  = 0,03, тогда  = 0,1 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

 

= 0,168 /с

 

К этим параметрам подходит труба d = 1 м; [9].

 

Труба 2:

 0,06

 

При  = 0,06, тогда  = 1 [9], определяем значение Q, согласно       формуле (4.19):

 

= 1,07 /с

 

К этим параметрам подходит труба d = 1,25 м;  [9].

 

 

Лист

 

 

 

 

 

 

Результаты вычислений сводим в таблицу:

 

№	ПК		W				Отв. трубы
1	02+00	0,168	1702	0,2	62,99	0,168	1	1,90
2	25+50	1,07	7763,1	0,6	130,77	1,07	1,25	2,8

 

где v – скорость пропускной способности трубы, определяемая из данных расхода;

 

3. Определяем отметку подпертого горизонта :

                                 (4.21)

 

где О – отметка трубы по оси дороги;

 - глубина пруда;

В – ширина земляного полотна поверху;

 - уклон лога у сооружения.

 

 = 146,17 м;

 = 119,53 м;

 

Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается исходя из формулы (4.21):

 

                                                     (4.22)

где    d – высота трубы в свету;

S – толщина стенки трубы, м;

0.5 — минимальная толщина засыпки над звеньями трубы, принимаемая для всех типов труб на автомобильных и городских дорогах равной 0,5 м (считая от верха трубы до низа дорожной одежды);

О – отметка трубы по оси дороги

 

м;

м;

 

4. Определяем длину трубы

 

Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи, определяется по формуле (4.22):

 

                                 (4.23)

 

;

;

 

4.5 Определение отверстия моста

1. Определяем бытовую глубину :

Бытовую глубину определяем методом последовательных приближений из уравнения

                                                                                       (4.24)

где w - площадь живого сечения водотока при заданной величине;

v - допускаемая скорость по грунту (типу укрепления 0.9)

где h_б = 0,0041 (м) - бытовая глубина

 

 

2. Определяем критическую глубину :

                                                                                                    (4,25)

Лист

Лист

Сравним h_б  и h_кр на условие свободного протекания воды под мостом

                                                                                              (4,26)

Условие выполняется, значит дальнейший расчет ведем по условию свободного протекания воды под мостом.

3. Определяем подпор перед мостом:

                                                                              (4,27)

где  - коэф. скорости ( 0,9)

Зная подпор определяем сбросной расход

                                            (4.19)

 

                                     (4.17)

 

Мост

 = 11668

Мост

 = 66,66м;

 

 = 2222 ;

 

                                                   (4.20)

 0,19

При  = 0,19, тогда  = 0,73 [9], определяем значение Q, согласно формуле (4.19):

 

Лист

• Определяем отверстие моста:

 

                                                              (4.28)

100,4

 

Полученное отверстие моста округляем до ближайшего типового  в большую сторону. Принимаем к расчету отверстие моста с длиной 104 м и длиной пролетов по 26 м.

Принятое к строительству отверстие моста провоцирует новую высоту подпора   (Н), поэтому пересчитываем подпор перед мостом.

                              

                                               

                                                  =0,02

После определения отверстия моста определяем отметку подпертого горизонта вод  ПГВ.

 

                                          ПГВ = О + Н

                                          ПГВ = 106,00 + 0,02 = 106,02

 

Где – О отметка русла реки по оси моста

 

Определяем минимальную отметку оси моста:

 

                

                 108,22

 

Где   С- это возвышение низа пролетного строения над отметкой ПГВ. Минимальное расстояние = 1 м  для несудоходных рек, служащее для пропуска ледохода

                      К- это конструктивная высота пролетного строения, выбирается по таблицам в зависимости от длины пролетного строения. К = 1,20

 

 

Лист

Рассчитываем минимальную отметку бровки земполотна у моста:

 

                                          

                                          

 

где  - стрела выпуклости равная :

                              

7. Определяем длину моста:

 

 

                                                   (4.34)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

4. Дорога в продольном профиле.

Продольный профиль – разрез дороги вертикальной плоскостью, проходящей через ее ось. Продольный профиль показывает разрез поверхности земли по оси дороги, положение поверхности по оси, грунтовый разрез и размещение всех искусственных сооружений. Основной задачей при проектировании продольного профиля является нанесение проектной линии.  Возможны два метода проложения проектной линии: обертывающая и секущая проектировки.

При обертывающей проектировке проектная линия по возможности параллельна поверхности земли, отступая от этого правила на пересечениях пониженных мест рельефа и при близком расположении переломов продольного профиля поверхности земли. Рекомендуется применять в равнинной и слабохолмистой местности.

В условиях холмистого, сильно пересеченного рельефа более рациональна проектная линия, нанесенная как секущая со срезкой холмов, выемками и использованием грунта из них для отсыпки насыпей в пониженных местах. Положение проектной линии должно по возможности обеспечивать баланс земляных работ в смежных насыпях и выемках, т.е. использование продольного перемещения грунта из выемок для отсыпки насыпей.

 

4. Дорога в продольном профиле

Лист

Разрез дороги вертикальной плоскостью, проходящей через ее ось, называют продольным профилем дороги. Продольный профиль является основным проектным документом. Основной задачей при проектировании продольного профиля является нанесение проектной линии.

Для нанесения проектной линии определим руководящую рабочую отметку.

Так как дорога проходит по I климаическому типу местности - сухие места руководящую рабочую отметку расчитываем по формуле:

                                        h_рук = h_д.о + b/2 · i_пр.ч                      (4.1)

где h_д.о.  толщина дорожной одежды, м;

b - ширина проезжей части, м;

i_пр.ч - уклон проезжей части, в тысячных

h_рук = 0,65 + 7/2 · 0,02 = 0,72 м

Далее необходимо подсчитать руководящую отметку на незаносимость дороги снегом.

                           h^сн_рук = H_сн + h_бр + с · i_об + b/2 · i_пр.ч               (4.2)

где H_сн - высота снежного покрова;

h_бр - минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова

h^сн_рук = 0,51 + 0,5 + 3 · 0,04 + 3,75 · 0,02 = 1,2 м

Сравнивая h_рук и h^сн_рук к расчету принимаем с большей величиной, т.е h^сн_рук  = 1.2 м.

4.1 Расчет вертикальных кривых

Исходя из полученных рабочих отметок можно сказать что местности частью относится к равнинной и слабохолмистой, а часть к пересеченной. По этому для проектирования были применены 2 метода проектирования: по обертывающей и касательной.

При нанесении проектной линии первым методом элементы вертикальных кривых определяем по формулам:

                                          K = R · (i₁ - i₂)                              (4.4)

Лист

                                  T = K/2 = R · (i₁ - i₂)/2                           (4.5)

                                                Б = T²/2R                               (4.6)

где К - длина кривой, м;

Т - тангенс, м;

Б - биссектриса, м;

R - принятый радиус вертикальной кривой, м;

(i₁ - i₂) - алгебраическая разность уклонов, выраженных в тысячных.

Уклоны на подъемах принимаем со знаком " плюс", а на спусках со знаком "минус".

Вычислив длину кривой и величину тангенса можно найти пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой:

                                               НК = ПК ВУ_Г - Т                    (4.7)

                                               КК = ПК ВУ_Г + Т                    (4.8)

где ПК ВУ_Г - пикетажное положение точки перелома.

1 Вариант

К₁ =189 · 2= 378

Т₁ =  378/2 = 189

Б₁ = 189²/2·1500 = 1,1

НК₁ = ПК 5 + 00 - 189 = ПК 3+11

КК₁ = ПК 5 + 00 + 189 = ПК 6+89

 

К₂ = 5000 · 0,0167 =130

Т₂ = 130/2 =65,5

Б₂ = 65,5²/2 · 1000 = 0,42

НК₂ = ПК 16+00 – 65,5 = ПК 15+34

КК₂ = ПК 16+00+ 65,5 = ПК 16+65

 

Лист

К₃ = 5000· 0,0224 = 231,2

Т₃ = 231,2/2 = 115,75

Б₃ = 115,75²/2 · 1000 = 1,33

НК₃ = ПК 20 - 67,2 = ПК 19 + 32,8

КК₃ = ПК 20 + 67,2 = ПК 20 + 67,2

 

К₄ = 5000 · 0,0043 = 233

Т₄ = 233/2 = 116,5

Б₄ = 116,5²/2 ·1000 = 1,35

НК₄ = ПК 36+00 – 116,5 = ПК 34 + 83,02

КК₄ = ПК 36+00 + 116,5 = ПК 37+16,5

 

К₅ = 10000 · 0,0239 = 239

Т₅ = 239/2 = 119,5

Б₅ = 119,5²/2 · 20000 = 0,71

НК₅ = ПК 49+00 – 119,5 = ПК 47+80,5

КК₅ = ПК 49+00 + 119,5 = ПК 50+19,5

 

К₆ = 10000 · 0,0418 =148

Т₆ = 148/2 = 74

Б₆ = 74²/2 · 20000 = 0,5

НК₆ = ПК 61+00 - 74 = ПК 60+26

КК₆ = ПК 61+00 + 74 = ПК 61+74

 

 

 

 

Лист

К₅ = 10000 · 0,0239 = 66

Т₅ = 66/2 = 33

Б₅ = 33²/2 · 20000 = 0,27

НК₅ = ПК 55+00 – 33 = ПК 54+67

КК₅ = ПК 55+00 + 33 = ПК 54+67

 

К₆ = 5000 · 0,0638 =127

Т₆ = 127/2 = 63,75

Б₆ = 63,75²/2 · 10000 = 0,4

НК₆ = ПК 67+00 – 63,75 = ПК 66+35

КК₆ = ПК 67+00 + 63,75 = ПК 6167+63,75

 

4.2 Определение положения нулевых точек

После нанесения проектной линии определяем положение нулевых точек, то есть места перехода из насыпи в выемку и наоборот.

                                   X₁ = Z · (h_лев/h_лев + h_пр)                          (4.9)

где Х₁ - расстояние от пикета до точки нулевых работ, м;

Z - расстояние между пикетами, м;

h_лев ,h_пр - рабочие отметки смежных насыпи и выемки

1 Вариант

Х₁ =  · 100 = 56 м

Х₂ =  ·100 = 6,2м

Х₃ =(  ·60) *100=42м

Х₄ =  · 30 =8,63 м

Лист

Х₅ =  · 30 = 19,8 м

Х₆ =  · 100 = 36,45 м

Х₇ =  · 100 = 92 м

Х₈ =  · 100 = 33,3 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лист

4.3 Поперечные профили земляного полотна.

При проектировании земляного полотна необходимо учитывать основные критерии, позволяющие земляному полотну быть устойчивым в течение всего периода эксплуатации. Следовательно, при проектировании земляного полотна должны учитываться местные природные условия, действие подвижной нагрузки, а также тот факт, что земляное полотно находится под действием сил собственного веса.

Учитывая выше перечисленные факторы, земляное полотно должно быть устойчивым и иметь постоянную форму.

На основе этого были выбраны следующие типы поперечных профилей:

 

 

Лист

4.4 Определение объемов земляных работ

Для определения стоимости работ при составлении сметно-финансового расчета и составления проекта организации работ необходимо подсчитать объемы земляного полотна автомобильной дороги.

В качестве исходных данных при расчете объемов земляных работ необходимы поперечные профили дороги в характерных точках трассы и рабочие отметки с продольного профиля. Если рассматривать участок земляного полотна между двумя смежными переломами продольного профиля, то он будет представлять призматоид с трапецеидальным основанием.

Объем выемок и насыпей можно определить по формулам:

                        V =  · Z -  · L                (4.10)

                        V = (F_ср + ) · L                         (4.11)

где H₁ и H₂ - смежные рабочие отметки по бровке земляного полотна на пикетах, взятые из продольного профиля, м;

F - площади сечения насыпи или выемки;

m - коэффициент заложения откоса;

L - длина участка между смежными точками, м

Площадь сечения насыпи определяем по формуле:

                                F = H · (B + m·H)                             (4.12)

где H - высота насыпи по бровке, м;

B - ширина земельного полотна, м

Площадь сечения выемки определяем по формуле :

                            F = (B + 2K +mH) · H +2S                   (4.13)

где K - ширина кювета выемки по верху, м;

S - площадь сечения кювета в выемке, м²

Объем земляного полотна можно определить по формулам 4,10 и 4,11, если поверхность земляного полотна горизонтальная. Так как в реальности она не является горизонтальной, то необходимо учесть следующую поправку :

Лист

                                      Z = F` · α = (W - F_Д) α                     (4.14)

где F` = W - F_Д - поправка на 1 м дороги, м²;

W - площадь сечения сточной призмы, м²;

F_Д - площадь сечения дорожной одежды, м²

Площадь сечения сточной призмы определяем по формуле:

                            W = a · i_об (a + b) + b² · i_пр.ч/4                   (4.15)

где a - ширина обочины, м;

b - ширина проезжей части, м;

i_об - уклон обочины, в тысячных;

i_пр.ч - уклон проезжей части, в тысячных.

Также объемы земляного полотна могут быть вычислены по "Таблицам для подсчета объемов земляного полотна автомобильных дорог" под редакцией Н.А. Митина.

Расчеты представлены в ведомости подсчетов объемов земляных работ.

 

 Скачать: kursovoy-proekt-izyskaniya.docx