Изыскания и проектирование транспортных сооружений

0

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Изыскания и проектирование транспортных сооружений

Содержание

 

Введение

1      Географические условия про

ложения трассы

1.1   Общие сведения о районе проложения

1.2   Климатические параметры района проектирования трассы

2      Расчет плана трассы

2.1  Разбивка пикетажа вариантов трассы

2.2   Описание проложения вариантов трассы

2.3  Ведомость сравнения вариантов трассы

2.4  Ведомость углов поворота, прямых и кривых

3     Расчет труб для второго варианта трассы

3.1  Определение площади  водосборного бассейна

3.2  Максимальный сток воды рек весеннего половодья

3.3  Максимальный сток воды рек дождевого паводка

3.4  Расчет отверстия труб

4      Выбор дорожной одежды

4.1   Назначение дорожной одежды

4.2   Расчет дорожных одежд

5      Продольный профиль

5.1   Руководящая рабочая отметка

5.2   Расчет вертикальных кривых

5.3   Определение нулевых точек

 6   Поперечные профили земляного полотна

7      Определение объемов земляных работ

7.1   Определение профильных объемов

7.2   Ведомость объемов земляных работ

8  Экономическая часть

9 Деталь курсового проекта «мероприятия по закреплению оврагов»

9.1 Закрепление вершин оврагов

9.2 Дополнительные мероприятия по предотвращению роста оврагов

Список использованных источников

 

Введение

 

     Автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения. Они должны обеспечивать возможность движения потоков автомобилей с высокими скоростями. Их проектируют и строят таким образом, чтобы автомобили могли реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателя, чтобы на поворотах, подъемах и спусках автомобилю не грозил занос или опрокидывание. В течение всего года дорожная одежда должна быть прочной, противостоять динамическим нагрузкам, передающимся на нее при движении автомобилей, быть ровной и нескользкой.

      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.

      Дороги должны обеспечивать безопасность автомобильного движения. Проложенные с учетом 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 серьезных дорожно-транспортных происшествий.

      Современные автомобильные дороги обслуживают массовые пассажирские перевозки. Они стали местом повседневной работы миллионов водителей, ими пользуются пассажиры автобусов и многочисленные туристы. Все 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 сопровождаться созданием 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.

      Работы, выполняемые при строительстве автомобильных дорог, относятся к числу наиболее массовых и трудоемких. Рост их объемов требует комплексной механизации, обеспечивающей введение прогрессивных технологических процессов при широком использовании дорожных машин и механизмов. Рост грузоподъемности автомобилей требует устройства более прочных дорожных одежд.

     Для обеспечения повышения качества работ и снижения фактической стоимости строительства, необходимо повышать прочность земляного полотна и как можно шире использовать местные дорожно-строительные материалы[1].

 

     1 Географические условия проложения трассы

 

    Кировская область, одна из крупнейших в Нечернозёмной зоне Российской Федерации, расположена на северо-востоке Русской равнины в центрально-восточной части Европейской России. Простилается на 570 км c севера на юг от 56°03' с. ш. до 61°04' с. ш. и на 440 км с запада на восток от 41°17 в. д. до 53°56 в. д.  Площадь — 120 374 км². Расстояние от г. Кирова до Москвы — 896 км.

  • Общие сведения о районе проложения трассы

     Рельеф области — всхолмленный с общим наклоном поверхности с северо-востока на юго-запад. Разница абсолютных высот составляет 281 м (от 56 м до 337 м). В центральной части области — Вятские Увалы, на северо-востоке — Верхнекамская возвышенность, на севере — Северные Увалы.

     В области насчитывается 19753 реки общей протяженностью 66,65 тыс. км. Северные Увалы разделяют реки двух бассейнов — Северодвинского и Волжского. Большая часть области занята бассейном реки Вятки, впадающей в Каму на территории Татарстана. У Камы в области находится только верхнее течение. К крупным протекающим в пределах области относятся также реки Молома, Пижма, Луза, Кобра, Чепца.

Общее количество озёр на территории области 4,5 тыс. Вместе с прудами общее количество замкнутых водоёмов области составляет 5,5 тыс. Самые крупные озёра: Акшубень — 85 га, Орловское — 63 га, Мусерское — 32 га. Самый глубокий водоём области Лежнинское озеро — 36,6 м. В Уржумском районе расположено уникальное озеро Шайтан.

     Характерна высокая заболоченность северной половины области. В Верхнекамском районе заболоченность достигает 40 % от общей площади. Крупнейшие болота: Волменское — 13 514 га, Саламатьевское — 10 556 га, Кайсинское — 10 517 га.

     Основу природно-ресурсного потенциала области составляют лес (в основном хвойные породы), фосфориты, торф, пушнина, водные и земельные ресурсы. Встречается исключительно редкий минерал волконскоит. Широко распространены месторождения торфа. Велики запасы нерудного минерального сырья: известняков, мергелей, глин, песков и гравия. В последние десятилетия на востоке области выявлены незначительные промышленные запасы нефти, а также залежи бентонитовых глин. В области находится крупнейшее в ЕвропеВятско-Камское месторождение фосфоритов. Область богата минеральными источниками и лечебными грязями. На территории Кумёнского района области находится известный курортный посёлок федерального значения «Нижнеивкино», куда на лечение и отдых приезжают жители Кировской области и многих регионов России.

  

     1.2 Климатические параметры района проектирования трассы

 

     Климат умеренно-континентальный. Близость к Северному Ледовитому океану обуславливает возможность вторжения холодного воздуха. Отсюда — сильные морозы зимой, заморозки и резкие похолодания в летние месяцы.

Средняя многолетняя температура января — −13,5… −15 °C, июля — +17…+19 °C. Абсолютный максимум температуры достигает +38…+40 °C, абсолютный минимум — −45… −50 °C.

    В среднем за год относительная влажность воздуха 75—79 %. С октября по февраль средние месячные значения влажности — 81—89 %. В переходные месяцы года (март, сентябрь) она колеблется от 74 % до 85 %. Наиболее сухой воздух с влажностью 61—68 % бывает в мае — июне.

Область относится к зоне достаточного увлажнения. Осадки идут каждый второй день. В среднем за год по области выпадает 500—680 мм, на севере — 590—680 мм, на юге — 500—550 мм. 60—70 % осадков приходится на теплое время года.

    В течение года преобладают юго-западные и южные ветры. Средняя годовая скорость ветра достигает 3—5 м/с. Летом ветры слабее (исключая шквалы), осенью увеличиваются и в холодное время достигают максимума. Ветер обычно бывает порывистый. Порывы изредка достигают 30—40 м/с, иногда более.

 

Таблица 1 - Средняя месячная и годовая температура воздуха, ˚С [6]

 

Пункт

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

Год

г.Киров

-14,2

-13,1

-7,1

2,0

9,8

15,5

17,8

15,4

9,0

1,5

-6,0

-12,0

 

1,5

 

Выписываем все параметры, согласно

а) максимальная температура воздуха +370С, а минимальная -450С.

б)дата перехода температуры через 0 – 22 апреля и  6 ноября;

в) дата образования устойчивого снежного покрова 28-30 ноября.

г) дата разрушения устойчивого снежного покрова 24-26 марта.

д) число дней с устойчивым снежным покровом 121-124.

е) продолжительность теплого периода 146-148 дней.

ж) глубина промерзания грунтов 170 см.

з) дата перехода температуры через 100С, 28 апреля, и 26 сентября.

 

 Таблица 2 - Зимнее направление ветра (январь) [6]

 С

 СВ

   В

ЮВ

   Ю

 ЮЗ

   З

 СЗ

4

.

3

7
   

9

.

4

19

 

      

 

 

Таблица 3 - Летнее направление ветра (июль) [6]

 

С

СВ

В

ЮВ

Ю

ЮЗ

З

СЗ

 

 

 

 

   

   

  

 

Примечание: в числителе приведено число повторное направление ветра, а в знаменателе скорость ветра, м/с.

 

 

 Таблица 4 - Распределение осадков по месяцам [6]

 

Месяц

 Январь

 Февраль

 Март

 Апрель

 Май

 Июнь

 Июль

 Август

 Сентябрь

 

 Октябрь

 Ноябрь

 Декабрь

  Год

Осадки,

мм

47

38

34

 28

49

52

68

45

35

38

53

56

 

543

 

 

Таблица 5 - Высота снежного покрова [6]

 

Месяц

 Январь

 Февраль

 Март

 Апрель

 Май

 Июнь

 Июль

 Август

 Сентябрь

 

 Октябрь

 Ноябрь

 Декабрь

Высота снежного покрова, см

18

10

 4

2

-

-

-

-

-

-

3

12

 

 Таблица 6 - Влажность воздуха по месяцам [6]

 

Месяц

 Январь

 Февраль

 Март

 Апрель

 Май

 Июнь

 Июль

 Август

 Сентябрь

 

 Октябрь

 Ноябрь

 Декабрь

Упругость водяного пара, гПа

2,2

2,2

3,1

5,3

7,8

11,3

14,0

13,0

9,6

6,2

3,9

2,6

 

На основании вышеуказанных таблиц строим дорожно-климатический график (рис.1) и розы ветров (рис.2,3,4).

 

 

     2 Расчет плана трассы

     Согласно СНИП 2.05.02.85 проектируемая дорога заданной интенсивностью движения N20= 996 авт/сут относится ко 4 категории[7]. Все технические нормативы занесены в таблицу.

Таблица 7 - Технические нормативы дороги

Показатели

Значения

Перспективная интенсивность движения, авт/сут

Расчетная скорость движения, км/ч

Число полос движения

Ширина полосы движения, м

Ширина проезжей части, м

Ширина обочины, м

Наименьшая ширина укрепленной полосы обочины, м

Ширина земляного полотна, м

Наибольший продольный уклон, ‰

Наименьшее расстояние видимости:

   для остановки, м

   встречного автомобиля, м

Наименьшие радиусы кривых:

   в плане, м

   в продольном профиле:

         выпуклых, м

         вогнутых, м

 

996

80

2

3,0

6,0

2,0

0,5

10,0

60

 

150

250

 

300

 

5000

2000

 

     2.1 Разбивка пикетажа вариантов трассы

 

     Соединяем точки А и Б по воздушной линии. Так как воздушная линия пересекает населенные пункты  и лесные массивы, то появляется необходимость отклонения от воздушной линии для преодоления препятствий.

 

  Первый вариант трассы

     Первый вариант проектируемой дороги состоит из пяти прямых участков и имеет четыре угла поворота. Определяем пикетажное положение вершины первого угла. Для этого производим разбивку пикетажа от начального пункта до вершины первого угла в масштабе карты.

   ПК ВУ1 6 + 00

   Величина угла поворота  = 23°, вправо.

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 1600 м.

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 0,20345∙1600 = 325,52 м;

= 0,40143∙1600 = 642,29 м;

= 0,02049∙1600 = 32,78 м

 

   На кривых, имеющих радиус 1600 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

L = 100 м;

t = 50,00 м;

p = 0,26 м;

2φ = 3˚34′52

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

3o34’52< 23o

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                   (2.1)

 

= 542,03 м

 

   Полная длина закругления КрЗ1, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                    

КрЗ1 = 2∙100 + 542,03 = 742,03  м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д1, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

                    Д1 = 2(325,52+50,00) – 742,03 = 9,01

 

   Определяем пикетажное положение начала закругления кривой,  по формуле (2.4):

,                                        (2.4)

 

где ПК H31 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ1 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ1

  6+00,00

Т1

  3+25,52

+t

  0+50,00

 ПК НЗ1

  2+24,48

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ1- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ1

 2+24,48

+КрЗ1

 7+42,03

ПК КЗ1

 9+66,51

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ1

 6+00,00

+Т1

 3+25,52

+t

 0+50,00

-Д1

 0+09,01

ПК КЗ1

 9+66,51

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , 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.

 

= ПК , следовательно, =600 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК                                           (2.7)

 

_ПК        2+24,48

  ПК        0+00,00

           2+24,48

 

= 224,48 м

 

   Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца первого закругления до вершины второго угла поворота трассы.

   ПК ВУ2  35 + 00

   Величина угла поворота  = 25°, влево.

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 1600 м.

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 0,22169∙1600 = 354,70 м;

= 0,43633 ∙1600 = 698,13 м;

= 0,02428∙1600 = 38,85 м

 

   На кривых, имеющих радиус 1600 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

 L = 100 м;

 t = 50,00 м;

 p = 0,26 м;

 2φ = 3˚34′52

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

3o34’ 52< 25o

 

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                                                                  (2.1)

 

 = 597,86 м

 

   Полная длина закругления КрЗ1, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                     КрЗ2 = 2∙100+597,86 = 797,86 м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д1, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

Д2 = 2(354,70+50,00) – 797,86 = 11,54

 

 Определяем пикетажное положение начала закругления кривой, 

по формуле (2.4):

                                   ,                                        (2.4)

 

где ПК H31 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ1 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ2

 35+00,00

Т2

  3+54,70

+t

  0+50,00

 ПК НЗ2

 30+95,30

 

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

 

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ1- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ2

30+95,30

+КрЗ2

 7+97,86

ПК КЗ2

38+93,16

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ2

35+00,00

+Т2

 3+54,70

+t

 0+50,00

-Д2

 0+11,54

ПК КЗ2

38+93,16

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла.

 

                                            S2 = ПК ВУ2 – ПК ВУ1 + Д1                                (2.7)

 

   ПК ВУ2      35+00,00

                                                  -  ПК ВУ1          6+00,00

                                                  +         Д1              0+09,01

    S2              29+09,01

 

S2 = 3805,68 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК КЗ1                                          (2.7)

 

_ПК        30+95,30

  ПК КЗ1        9+66,51

             21+28,79

 

=2128,79 м

    Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца второго закругления до вершины третьего угла поворота трассы.

   ПК ВУ3  46 + 00

   Величина угла поворота  = 48°, вправо.

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

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 0,44523∙800 = 356,18 м;

= 0,83776∙800 = 670,21 м;

= 0,09464∙800 = 75,71 м

 

   На кривых, имеющих радиус 800 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

 L = 120 м;

 t = 59,99 м;

 p = 0,77 м;

 2φ = 8˚36′

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

8o36’ < 48o

 

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                                                                  (2.1)

 

 = 549,85 м

 

   Полная длина закругления КрЗ3, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                     КрЗ3 = 2∙120 + 549,85 = 789,85 м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д3, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

Д3 = 2(356,18+59,99) – 789,85 = 42,49

 

 Определяем пикетажное положение начала закругления кривой, 

по формуле (2.4):

 

                                   ,                                        (2.4)

 

где ПК H33 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ3 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ3

 46+00,00

Т3

  3+56,18

+t

  0+59,99

 ПК НЗ3

 41+83,83

 

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ3- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ3

41+83,83

+КрЗ3

  7+89,85

ПК КЗ3

49+73,68

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ3

46+00,00

+Т3

 3+56,18

+t

 0+59,99

-Д3

 0+42,49

ПК КЗ3

49+73,68

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла.

 

                                            S3 = ПК ВУ3 – ПК ВУ2 + Д2                                (2.7)

 

   ПК ВУ3      46+00,00

                                                  -  ПК ВУ2         35+00,00

                                                  +         Д2              0+11,54

    S3              11+11,54

 

S3 = 1111,54 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК КЗ2                                          (2.7)

 

_ПК        41+83,83

  ПК КЗ2       38+93,16

              2+90,67

 

= 297,67 м

 

Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца третьего закругления до вершины четвертого угла поворота трассы.

   ПК ВУ4  76 + 50

   Величина угла поворота  = 103°, влево.

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 1900 м.

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 1,25717∙1900 = 2388,62 м;

= 1,79769 ∙1900 = 3415,61 м;

= 0,60639∙1900 = 1152,14 м

 

   На кривых, имеющих радиус 1900 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

 L = 100 м;

 t = 50,00 м;

 p = 0,22 м;

 2φ = 3˚00′54

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

3o00’54 < 103o

 

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                                                                  (2.1)

 

 = 3314,11 м

 

   Полная длина закругления КрЗ3, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                     КрЗ4 = 2∙100 + 3314,11 = 3514,11 м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д3, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

Д4 = 2(2388,62+50,00) – 3514,11 = 1363,13

 

 Определяем пикетажное положение начала закругления кривой, 

по формуле (2.4):

 

                                   ,                                        (2.4)

 

где ПК H34 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ4 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ4

 76+50,00

Т4

  23+88,62

+t

  0+50,00

 ПК НЗ4

 52+11,38

 

 

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ3- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ4

  52+11,38

+КрЗ4

  35+14,11

ПК КЗ4

  87+25,49

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                             (2.6)

 

ПК ВУ4

 76+50,00

+Т4

  23+88,62

+t

  0+50,00

-Д4

 13+63,13

ПК КЗ4

 87+25,49

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла.

 

                                            S4 = ПК ВУ4 – ПК ВУ3 + Д3                                (2.7)

 

   ПК ВУ4      76+50,00

                                                  -  ПК ВУ3         46+00,00

                                                  +         Д3              0+42,49

    S4              30+92,49

 

S4 = 3092,49 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК КЗ3                                          (2.7)

 

_ПК        52+11,38

  ПК КЗ3       49+73,68

              2+37,70

= 237,70 м

 

   Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца четвертого закругления до конца трассы. Конец трассы соответствует пикету  99+00. Таким образом, общая длина трассы равна 9900 м.

   Определяем расстояние  между концом трассы  и вершиной четвертого угла по  формуле (2.8):

= ПК - ПК + (2.8)

 

_ПК       99+50,00

  ПК      76+50,00

+Д4              13+63,13

             36+13,13

 

= 3613,13 м

 

   Длина прямой от конца четвертого закругления до конца трассы  определяется по формуле (2.10):

       

  = ПК - ПК ,                                        (2.9)

 

_ ПК     99+00,00

   ПК     87+25,49

           11+74,51

 

= 1174,51 м.

 

Вычисляем величины румбов:

 

- румб первой прямой r1 = СЗ: 53˚;

- румб второй прямой r2 = r1 – α1 = 53 – 23 = СЗ: 30˚;

- румб третьей прямой r3 = α2 + r2 = 30 + 25 = СЗ: 55˚;

    - румб четвертой прямой r4 = r3 - α3 =  55 - 48 = СЗ: 7˚;

    - румб пятой прямой r5 = α4 – (90 – r4) = 103 – (90 – 74) = ЮЗ: 20˚;

 

   Делаем четырех кратную проверку правильности расчетов:

 

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

= L                                                   (2.11)

 

где - сумма прямых вставок;

 – сумма круговых и переходных кривых;

 L – длина трассы.

(224,48+2128,79+290,67+237,70+1174,51) + (742,03+797,86+789,85+3514,11) =

 = 9900 м

 

9900 м = 9900 м

 

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

 

 = L                                                  (2.12)

 

где  - сумма расстояний между вершинами углов;

 - сумма домеров;

 

(600+2909,01+1111,54+3092,49+3613,13) – (9,01+11,54+42,49+1363,13) = 9900 м

 

9900 м=9900 м

 

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

 

                                   (2.13)

 

где  – удвоенная сумма тангенсов

 

2(325,52+50,00+354,70+50,00+356,18+59,99+2388,62+50,00) - (742,03+797,86+789,85+3514,11) = (9,01+11,54+42,49+1363,13)

 

1426,17 м =  1426,17 м

 

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

 

 = rH - rK                                              (2.14)

 

где   сумма углов право;

 сумма углов лево;

rH – румб начальный;

rK – румб конечный.

 

128-71 = (90+20) -53

 

                                                            57˚= 57˚

 

 

 

     Второй вариант трассы

     Второй вариант проектируемой дороги состоит из четырех прямых участков и имеет три угла поворота. Определяем пикетажное положение вершины первого угла. Для этого производим разбивку пикетажа от начального пункта до вершины первого угла в масштабе карты.

   ПК ВУ1 6 + 00

   Величина угла поворота  = 23°, вправо.

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 1600 м.

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 0,20345∙1600 = 325,52 м;

= 0,40143∙1600 = 642,29 м;

= 0,02049∙1600 = 32,78 м

 

   На кривых, имеющих радиус 1600 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

L = 100 м;

t = 50,00 м;

p = 0,26 м;

2φ = 3˚34′52

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

3o34’52< 23o

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                   (2.1)

 

= 542,03 м

 

   Полная длина закругления КрЗ1, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                    

КрЗ1 = 2∙100 + 542,03 = 742,03  м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д1, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

                    Д1 = 2(325,52+50,00) – 742,03 = 9,01

 

   Определяем пикетажное положение начала закругления кривой,  по формуле (2.4):

,                                        (2.4)

 

где ПК H31 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ1 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ1

  6+00,00

Т1

  3+25,52

+t

  0+50,00

 ПК НЗ1

  2+24,48

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ1- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ1

 2+24,48

+КрЗ1

 7+42,03

ПК КЗ1

 9+66,51

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ1

 6+00,00

+Т1

 3+25,52

+t

 0+50,00

-Д1

 0+09,01

ПК КЗ1

 9+66,51

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , 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.

 

= ПК , следовательно, =600 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК                                           (2.7)

 

_ПК        2+24,48

  ПК        0+00,00

           2+24,48

 

= 224,48 м

 

   Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца первого закругления до вершины второго угла поворота трассы.

   ПК ВУ2 24 + 50

   Величина угла поворота  = 46°, влево.

 

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 1000 м.

 

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 0,42447∙1000 = 424,47 м;

= 0,80285∙1000 = 802,85 м;

= 0,08636∙1000 = 86,36 м

 

      На кривых, имеющих радиус 1000 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

  L = 100 м;

  t = 59,99 м;

  p = 0,60 м;

  2φ = 6˚52′

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

6o52’ < 46o

 

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

 

                                                   (2.1)

 

К0 = = 682,60

 

   Полная длина закругления КрЗ1, определяется по формуле (2.2):

 

                                                   ,                                                    (2.2)

 

                                         КрЗ2 = 2∙100 + 682,60 = 882,60 м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д1, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

                                    Д2 = 2(427,47 + 59,99) – 882,60  = 92,32

 

   Определяем пикетажное положение начала закругления кривой,  по формуле (2.4):

 

,                                        (2.4)

 

где ПК HЗ2 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ2 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ2

 24+50,00

Т2

   4+24,47

+t

  0+59,99

 ПК НЗ2

 19+65,54

  

      Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ2- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ2

19+65,54

+КрЗ2

  8+82,60

ПК КЗ2

28+48,14

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ2

 24+50,00

+Т2

  4+24,70

+t

 0+59,99

-Д2

  0+92,32

ПК КЗ2

28+48,14

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла.

 

                                            S2 = ПК ВУ2 – ПК ВУ1 + Д1                                (2.7)

 

   ПК ВУ2      24+50,00

                                                  -  ПК ВУ1          6+00,00

                                                  +         Д1              0+09,01

    S2              18+59,01

 

S2 = 2064,81 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК КЗ1                                          (2.7)

 

_ПК        19+65,54

  ПК КЗ1         9+66,51

            10+01,03

= 1001,03 м

 

    Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца второго закругления до вершины третьего угла поворота трассы.

   ПК ВУ3  85+ 50

   Величина угла поворота  = 114°, вправо.

   Для плавного перехода с одного участка на другой необходимо вписать кривую. Для расчета принимаем R = 700 м.

   По таблицам [4] выписываем значения элементов кривой для R = 1 и умножаем их на величину принимаемого радиуса, тогда:

 

= 1,53986 ∙ 700 = 1077,90 м;

= 1,98968 ∙ 700 = 1392,78 м;

= 0,83608 ∙ 700 = 585,26 м

 

   На кривых, имеющих радиус 700 м, должны быть предусмотрены переходные кривые, из таблицы [3] выписываем их основные элементы:

 

 L = 120 м;

 t = 59,98 м;

 p = 0,86 м;

 2φ = 9˚50′

 

   Устанавливаем возможность разбивки переходных кривых из условия: 

 

2φ ≤ α1

9o50’ < 114o

 

то есть разбивка переходных кривых возможна. Определяем длину круговой кривой К0, которая остается после устройства переходных кривых с двух сторон закругления:

                                                                                                  (2.1)

 

= 1272,03 м

 

   Полная длина закругления КрЗ3, определяется по формуле (2.2):

 

                                              ,                                                    (2.2)

 

                                     КрЗ3 = 2∙120 + 1272,03 = 1512,03 м

 

  При устройстве закругления с переходными кривыми величина домера Д3, определяется по формуле (2.3):

 

,                                            (2.3)

 

Д3 = 2(1077,90+59,98) – 1512,03 = 763,73

 

 Определяем пикетажное положение начала закругления кривой, 

по формуле (2.4):

 

                                   ,                                        (2.4)

 

где ПК H33 - пикетажное положение начала закругления кривой;

ПК ВУ3 - пикетажное положение вершины угла.

 

_ПК ВУ3

 85+50,00

Т3

 10+77,90

+t

  0+59,98

 ПК НЗ3

 74+12,12

 

   Определяем пикетажное положение конца закругления кривой, согласно формуле (2.5):

                                      (2.5)

 

где ПК КЗ3- пикетажное положение конца закругления кривой.

 

ПК НЗ3

74+12,12

+КрЗ3

15+12,03

ПК КЗ3

89+24,15

 

Делаем проверку вычислений по формуле (2.6):

 

                                     (2.6)

 

ПК ВУ3

85+50,00

+Т3

10+77,90

+t

 0+59,98

-Д3

 7+63,73

ПК КЗ3

89+24,15

 

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

   Далее необходимо определить расстояние между вершинами углов , которое равно пикетажному положению данного угла минус пикетажное положение предыдущего плюс домер предыдущего угла.

 

                                            S3 = ПК ВУ3 – ПК ВУ2 + Д2                                (2.7)

 

   ПК ВУ3      85+50,00

                                                  -  ПК ВУ2         24+50,00

                                                  +         Д2              0+62,32

    S3              61+92,32

 

S3 = 6192,32 м

 

   Определяем длину прямой между двумя закруглениями , которая равна значению пикетажного положения начала закругления данной кривой минус значение пикетажного положения конца предыдущей кривой (формула 2.7):

 

= ПК -ПК КЗ2                                          (2.7)

 

_ПК        74+12,12

  ПК КЗ2       28+48,14

              45+63,98

 

= 4563,98 м

 

    Далее продолжаем разбивку пикетажа трассы от конца третьего закругления до конца трассы. Конец трассы соответствует пикету 94+50. Таким образом, общая длина трассы равна 9450 м.

Определяем расстояние  между концом трассы  и вершиной третьего угла по  формуле (2.8):

 

= ПК - ПК + (2.8)

 

_ПК      94+50,00

  ПК      85+50,00

+Д3              7+63,73

             16+63,73

 

= 1663,73 м.

 

   Длина прямой от конца третьего закругления до конца трассы  определяется по формуле (2.9):

         = ПК - ПК ,                                        (2.9)

 

_ ПК      94+50,00

   ПК      89+24,15

             5+25,85

 

= 525,85 м.

 

Вычисляем величины румбов:

- румб первой прямой r1 = СЗ: 53˚;

- румб второй прямой r2 =  r1 - α1 = 53 - 23= СЗ: 30˚;

- румб третьей прямой r3 =α2 + r2 =30+46 = СЗ:76˚;

- румб четвертой прямой r4 =  α3 - r3  = 114 – 76 = СВ:38˚;

 

   Делаем четырех кратную проверку правильности расчетов:

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

= L                                                   (2.11)

 

где - сумма прямых вставок;

 – сумма круговых и переходных кривых;

 L – длина трассы.

 

(224,48+1001,03+4563,98+525,85) + (742,03+882,60+1512,03) = 9450м

 

9450м = 9450м

 

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

 

 = L                                                  (2.12)

 

где  - сумма расстояний между вершинами углов;

 - сумма домеров;

 

(600+1859,01+6192,32+1663,73) – (9,01+92,32+763,73) = 9450м

9450 м = 9450 м

 

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

                                   (2.13)

 

где  – удвоенная сумма тангенсов

 

2(325,52+50,00+424,47+59,99+1077,90+59,98) - (742,03+882,60+1512,03) = (9,01+92,32+763,73)

 

865,06 м =  865,06 м

 

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

 

 = rH - rK                                              (2.14)

 

где   сумма углов право;

 сумма углов лево;

rH – румб начальный;

rK – румб конечный;

137˚- 46˚ = 53˚ + 38˚

                                                            91˚ = 91˚

       2.2 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:

 

                                                    (2.15)

 

где L – фактическая длина трассы, м;

L0  - длина воздушной линии, м

 

;

 

            

 

       Вариант 1

 

      Проектируемая автомобильная дорога имеет четыре угла поворота: первый угол расположен на ПК 6+00 и поворачивает  вправо на 230, второй угол расположен на ПК 35+00 и поворачивает влево на 250, третий угол расположен на ПК 46+00 и поворачивает вправо на 480, четвертый угол расположен на ПК 76+50 и поворачивает влево на 103° для проложения оси дороги до конечной точки трассы. Величины прямых вставок: 224,48 м, 2128,79 м , 290,67 м, 237,70 м, 1174,51 м. Направление трассы северо-западное. Трасса проходит по пахотным землям и пересекает лесные массивы с ПК 6+00 по ПК 14+00, с ПК 15+00 по ПК 16+00.  Длина трассы составляет 9900 м. Автомобильная дорога на своем пути пересекает 1 реку на ПК 87+00, одну а/д на ПК 73+00 и одну ж/д на ПК 94+80.

      Вариант 2

 

      Проектируемая автомобильная дорога имеет три угла поворота: первый угол расположен на ПК 6+00 и поворачивает  вправо на 230, второй угол расположен на ПК 24+50 и поворачивает влево на 460, третий угол расположен на ПК 85+50 и поворачивает вправо на 1140 для проложения оси дороги до конечной точки трассы. Величины прямых вставок: 224,48 м, 1001,03 м, 4563,98 м, 525,85  м. Направление трассы северо-западное. Трасса проходит по пахотным землям и пересекает лесные массивы на участке с ПК 6+00 – ПК 14+00, с ПК 15+00 по ПК 16+00, с ПК 84+00 по ПК 85+00. Длина трассы составляет 9450 м. Автомобильная дорога на своем пути пересекает 2 реки на ПК 73+50 и на ПК 88+00, одну а/д на ПК 49+00 и одну ж/д на ПК 83+00.

 

 

        2.3 Сравнение вариантов трассы

 

        Далее выполним сравнение вариантов трассы по эксплуатационным, строительным и экономическим показателям. В данное работе сравнение вариантов трассы выполнено по эксплуатационным показателям, на основе которых лучшим является вариант, имеющий больше преимуществ.

 

Таблица 8 - Сравнение эксплуатационно-технических показателей вариантов трассы.

 

№

Показатели

Вариант №1

Вариант №2

Преимущества

Вариант №1

Вариант №2

1

Длина трассы Lтр,  км.

9900

9450

-

+

2

Коэффициент развития трассы

1,25

1,19

-

+

3

Количество углов поворота, шт.

4

3

-

+

4

Средняя величина угла поворота.

49,8

61,0

+

-

5

Минимальный радиус поворота,м.

800

700

+

-

6

Обеспечение видимости в плане.

>150

>150

=

=

7

Количество пересечений в одном уровне.

2

2

=

=

8

Количество пересекаемых водотоков.

1

2

+

-

9

Максимальный продольный уклон, %0 .

60

60

=

=

10

Протяженность участков не благоприятных для устойчивого земляного полотна.

0

0

=

=

11

Протяженность участков, проходящих по лесу, км.

900

1000

-

+

12

Объем земляных работ, м (насыпь/выемка)

425748,25/23630,87

377243,14/47172,63

-

+

13

Длина проектируемых ж/б мостов и путепроводов.

70

135

+

-

14

Количество ж/б труб

12

11

-

+

 

Вывод: согласно таблице сравнения по эксплуатационно-техническим показателям, наилучшим считается вариант, имеющий больше преимуществ. В данном курсовом проекте наиболее выгодным является вариант №2 .

      

 

 

    3Расчет труб для второго варианта трассы

 

    3.1 Определение площади водосборного бассейна и ее характеристик

          Для того чтобы найти водосборную площадь на карте проводим границы исходя из точек водораздела. На полученный план водосборного бассейна накладывается палетка, разлиновывается на квадратики одинаковой площадью согласно масштабу карты. Отмечаем и пересчитываем все целые квадратные сантиметры (n1), которые поместились на плане. Затем пересчитываем оставшиеся неполные квадратики (n2). Так как рассматриваемый бассейн является двускатным, производим его разделение по главному логу и расчеты берутся как для двух самостоятельных бассейнов. Площадь водосборного бассейна определяется по формуле (3.1):

 

                                                                                          (3.1)

 

где М – площадь (в масштабе карты) 1 см2, равная 0,01 км2;

n1, n2 – количество квадратов каждого размера, определяемого по карте;

  

     2 Определение уклона главного лога

 

     В общем случае уклон главного лога определяется между отметками лога у сооружения и отметкой верхней части лога, лежащей на водораздельной линии.

Определяем уклон главного лога (формула 3.2):

 

                                                                                                          (3.2)

 

где  – отметка у водораздела, м;

 – отметка лога у сооружения, м;

Z – длина главного лога, принимаемая как длина от водораздела до сооружения вдоль трассы.

;

;

;

;

;

 

     3 Определение уклона лога у сооружения

 

      Уклон лога у сооружения определяется как уклон между точками, одна из которых находит­ся на 100 – 200 м выше сооружения, а другая – на 50 – 100 м ниже по главному логу.

Желательно назначать точки на горизонталях с тем, чтобы не заниматься расчетом их отме­ток. Но при этом стремиться к тому, чтобы определенный уклон лога был как можно ближе к реальному уклону местности.

Уклон лога у сооружения определяется по формуле (3.3):

 

                                                                                                          (3.3)

 

где   – отметка точки расположенной вверх примерно на 100 м по главному логу;

 – отметка точки расположенной вниз примерно на 50 м по главному логу;

 – расстояние от верхней и нижней точек.

 

‰

20,0 ‰

19,2 ‰

50,0 ‰

6,7 ‰

 

     4 Определение коэффициента откосов берегов главного русла

 

     Для того чтобы определить коэффициент откосов берегов необходимо построить живое сечение водотока. По формуле (3.4) определяем значение коэффициента.

 

                                                   (3.4)

 

где  - расстояние от сооружения до точек водораздела, м;

 - высота между отметкой сооружения до высоты водораздела, м;

 

= 39,08;

= 32,00;

 = 105,85;

 = 25,29;

 = 37,15;

 

 

   Определение заложения склонов лога у сооружения

 

 

      3.2Максимальный 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 Qр% м3/c, заданной ежегодной вероятностью превышения Р% для равнинных и горных рек следует определять по формуле (3.7)

 

                                            Qp% = [ ] A,                                         (3.7)

 

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

    hр% - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грун­тового питания), мм, ежегодной вероятностью превышения Р=1%, определяемый в зависимости от коэффициента вариации Cv и отношения Cs/Cv этой величины, а также среднего многолетнего слоя стока h0, устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией;

                                                           (3.8)

 

 - средний многолетний слой стока, определяется по карте 15.3 [8], с учетом поправочного коэффициента 1.1, принимается равным 60.

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

 - принимается по карте 15.4 коэффициентов слоев стока талых, для Кировской  области принимается равным 0.55, 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 [8] кривые модульных коэффициентов слоев стока, принимаем равным 2.5

 

m - коэффициент, учитывающий неравенство статистических пара­ метров слоя стока и максимальных расходов воды, принимаемый  по рекомендуемому прил. 7 [8] равным 0.98;

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].

 

Qp1%1 = [ ]  0.10 = 0,32

Qp1%2 = [ ]  1,52 = 3,68

Qp1%3 = [ ]  0.07 = 0,23

Qp1%4 = [ ]  0.30 = 1,94

Qp1%5 = [ ]  0.26 = 1,77

 

     3.3Максимальный сток воды рек дождевых паводков

 

      Максимальные мгновенные расходы воды рек дождевых павод­ков Qр%, м3/с, для водосборов с площадями, указанными в рекомен­дуемом прил. 17 [8], следует определять по формуле (3.9) предельной интен­сивности стока

 

                                                                               (3.9)

 

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 130 [8];

j -  сборный коэффициент стока, определяемый по формуле (3.11);

lр% - 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 9;

 

А – площадь водосбора

 

    Гидроморфометрическая характеристика русла исследуемой реки  определяется по формуле (3.10)

 

                                          (3.10)

 

где  - средняя длина безрусловых склонов водосборов;

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

iв - средний уклон водосбора;        

j - сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов определяется по формуле (3.11):

 

                                                      (3.11)

 

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

jо - сборный коэффициент стока для водосбора, со средним уклоном водосбора iв =30‰, принимается по рекомендуемому прил. 24 [8], равным 0.27.

п5 – эмпирический коэффициент, принятый по прил 24 [8], равный 0,9;

п6 – эмпирический коэффициент, принятый для лесостепной зоны, равный 0,07;

 

 

 

 

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

 

L1 = 0,400 км;

L2 = 1,300 км;

L3 = 0,300 км;

L4 = 0,750 км;

L5 = 0,550 км;

 

Определяем густоту речной сети водосбора, формула (3.12):

 

                                                                                                                 (3.12)

где L – длина главного лога;

      А – водосборная площадь

 

;

;

;

;

;

 

 

Определяем среднюю длину безрусловых склонов водосбросов:

 

                                                                                                          (3.13)

 

;

;

;

;

;

 

 

Определяем гидроморфометрические характеристики склонов водосборов по формуле (3.10):

 

;

;

;

;

;

 

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

 

τ 1 = 24 мин;

τ2 = 62 мин;

τ3 = 18 мин;

τ4 = 36 мин;

τ5 = 30 мин;

 

Определяем средневзвешенный уклон русел водосборов по формуле (3.14):

 

                                     (3.14)

 

где hл, hп – высота левого и правого водораздела;

lл, lп – длина склонов водосбросного бассейна.

 

;

;

;

;

;

 

 

     Определяем гидроморфологические характеристики русел водосбросов, формула (3.15):

 

                              (3.15)

 

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;

ip – 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 2 % 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. дождевого паводка.

 

     3.4Расчет отверстий труб с учетом аккумуляции воды у сооружения

 

     Аккумуляция учитывается во всех случаях расчета по преобладающему ливневому стоку. В результате аккумуляции воды перед трубой образуется пруд. Время прохождения воды через трубу увеличивается по сравнению с продолжительностью паводка, вследствие чего происходит снижение расчетного сбросного расхода в сооружении по сравнению с максимальным поводочным расходом , что приводит к значительному уменьшению отверстия трубы.

     Вычисляется объем стока, по формуле (3.16):

 

                                                                           (3.16)

 

где    ачас  - интенсивность ливня часовой продолжительности в зависимости от ливневого района и вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков, мм/мин. По табл. 15.1. [8] ачас = 0,82;

φ  - коэффициент редукции;

kt - коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности. Определяется по табл. 15.2 [8].

α – коэффициент потерь потока, зависящий от площади бассейна.

 

  Объём пруда при различных величинах подпора, определяется по формуле:

 

                                       (3.17)

 

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

 

 

 

         m1, m2 — крутизна склонов лога (3.18);

         iл – средний уклон водосбора

 

                             (3.18)

 

где L1 и L2 – расстояние от правого и левого водораздела до лога сооружения;

H1 и H2 – отметка правого и левого водораздела по оси дороги;

H0 – отметка лога у сооружения

 

Расход воды в сооружении с учетом аккумуляции определяется по формуле (3.19):

 

                                                                                                   (3.19)

 

где Q’ – максимальный расход воды;

λ – коэффициент аккумуляции.

 

Коэффициент аккумуляции зависит от отношение, формула (3.20):

 

                                                  (3.20)

 

Труба 1

 

 = 148,74 ;

 = 78,05 м;

 = 57,32 ;

 0,39

 

 

При  = 0,39, тогда  = 0,42 [11], определяем значение Q, согласно формуле (3.19):

 

 = 0,31 /с

 

К этим параметрам подходит типовая круглая труба диаметром  0,75 м [11].

 

Труба 2

 

 = 1652,20 ;

 = 63,38 м;

 = 727,53 ;

 0,44

 

 

При  = 0,44, тогда  = 0,34 [11], определяем значение Q, согласно формуле (3.19):

 

 = 1,95 /с

 

К этим параметрам подходит типовая круглая труба с диаметром  1,25 м [11].

 

 

Труба 3

 

 = 144,16 ;

 = 136,36 м;

 = 65,05 ;

 0,45

 

При  = 0,45, тогда  = 0,33 [11], определяем значение Q, согласно формуле (3.19):

 

= 0,25 /с

 

К этим параметрам подходит типовая круглая труба диаметром 0,75 м [11].

 

Труба 4

 

 = 617,86 ;

 = 50,57 м;

 =150,51 ;

 0,24

 

При  = 0,24, тогда  = 0,64 [9], определяем значение Q, согласно формуле (3.19):

 

 = 1,32 /с

 

К этим параметрам подходит типовая круглая труба с диаметром 1,0 м [11].

 

Труба 5

 

 = 461,11 ;

 = 74,31 м;

 =128,82 ;

 0,28

 

 

При  = 0,28, тогда  = 0,57 [9], определяем значение Q, согласно формуле (3.19):

 

 = 1,16 /с

 

К этим параметрам подходит типовая круглая труба с диаметром 1,0 м [11].

 

         Определяем отметку подпертого горизонта отнесенную к бровке земляного полотна (формула 3.20):

 

                                                                                    (3.20)

 

где О – отметка трубы по оси дороги;

 - глубина пруда;

В – ширина земляного полотна поверху;

 - уклон лога у сооружения.

 

 = 201,73 м;

 = 186,22 м;

 = 212,01 м

 = 144,25 м;

 = 148,92 м;

 

Минимальная высота насыпи по верховой бровке принимается исходя из формулы (3.21):

 

                                                                       (3.21)

 

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;

м

м;

м;

 

Длина трубы при постоянной крутизне откосов насыпи, определяется по формуле (3.22):

 

                                                                        (3.22)

 

;

;

  

;

;

 

  4 Выбор дорожной одежды

 

     Конструкцию дорожной одежды принимаем типовую. Покрытия дорожных одежд капитального типа принимает двухслойными, т.к. Np > 1500 ед/сут.

Слой покрытия устраиваем из плотной асфальтобетонной смеси марок I-II.     Верхний слой основания устраиваем из пористого (или высокопористого) асфальтобетона марок I-II, "черного" щебня и плотных смесей, обработанных с применением органического вяжущего в установке, щебня, обработанного органическими вяжущими методом пропитки.

Для нижнего слоя основания применяем каменные материалы I-III класса прочности, укрепленные неорганическими вяжущими или без укрепления. Для подстилающего слоя применяем сыпучие материалы – ПГС, рядовой гравий, цементогрунт.

    Таким образом, число слоев – 4. Основание проектируем на 0,3-0,5 м шире покрытия с целью обеспечения нормальных условий работы прикромочной части дорожной одежды.

 

     4.1 Назначение дорожной одежды

 

     Конструкции дорожной одежды назначается согласно СНиП 2.05.02-85* с учетом средних сроков службы дорожной одежды до капитального ремонта.

    Согласно СНиП 2.05.02-85*, срок службы до капитального ремонта:

  • усовершенствованных покрытий - 15 лет;
  • усовершенствованных облегченных покрытий - 10 лет;
  • переходных и низших покрытий - 8 лет.

    Тип покрытий определяется категорией дороги. Прежде чем назначать варианты конструкции дорожной одежды, необходимо дать характеристику и сделать выводы о дорожно-строительных материалах заданного района.

     Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.

     Дорожная конструкция - система дорожная одежда плюс рабочий слой земляного полотна.

     Процедура проектирования дорожной одежды включает:

  • выбор вида покрытия;
  • назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;
  • предварительная оценка необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер с учетом ДКЗ, типа грунта рабочего слоя земляного полотна, и схема увлажнения рабочего слоя на различных участках;
  • оценка целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;
  • предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных и проектных условий работы.

 

     4.2   Расчет дорожных одежд

     Расчет конструкции нежестких дорожных одежд производится согласно отраслевым дорожным нормам - ОДН 218.046-01.

     Дорожная одежда с переходным или низшим типом покрытия рассчитывается по двум критериям: по величине упругого прогиба, на растяжение при изгибе.

  1. Определяем интенсивность движения на расчетный срок эксплуатации.

     Согласно СНиП 2.05.02-85* для одежд с переходным типом покрытия срок эксплуатации 8 лет.

     Считаем расчетную приведенную интенсивность движения (формула 4.1):

                            

                                                      (4.1)

 

     где   и   – коэффициенты характеризующие отношение интенсивности движения данного года к интенсивности первого года эксплуатации. Определяется по таблице в зависимости от годового прироста интенсивности Р =7%.

 710 авт/сут

 

 

Таблица 9 - Расчетная приведенная интенсивность движения (Np)

 

Марка автомобиля

Процентный состав

Кол-во

авт/сут

Нагрузка на ось, т

Коэффициент приведения

МАЗ 500

15

149

10

1,25

ЗИЛ 130

31

310

6,9

0,7

ГАЗ-53

16

159

5,6

0,7

ГАЗ-24

19

189

5,6

-

Автобусы

19

189

7

0,7

Итого

 

996

 

 
  1. Определяем Np (расчетная приведенная интенсивность движения) по формуле:

                                        Np=fпол∑NmSm сум, ед/сут,                                     (4.2)

 

где fпол – коэффициент, учитывающий число полос движенияи распределения движения по ним, определяем по табл. 3.2;

     Nm – число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-ой марки;

    Sm сумм – суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-ой марки к расчетной нагрузке Qрасч  определяемый в соответствие с приложением 1.

 

Np = 0,55∙(149∙1,25+310∙0,7+159∙0,7+189∙0,7) = 356 ед/сут

  1. Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы [7]:

Для расчета по допускаемому упругому прогибу и условию сдвигоустойчивости по формуле (4.3):

 

                                      (4.3)

 

где Кс – коэффициент суммирования (Приложение 6, табл. П.6.5) [9];

 Трдг – расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (Приложение 6, табл. П.6.1) [9];

Кn – коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (таблица 3.3) [9]

 

271990,46  авт/сут

 

 

 Расчет по допускаемому упругому прогибу

  1. Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:
  • для расчета по допускаемому упругому прогибу (Приложение 2 табл. П.2.5, Приложение 3 табл. П.3.2. и Приложение 3 табл. П.3.8) [9];
  • для расчета по условию сдвигоустойчивости (Приложение 2 табл.П.2.4, приложение 3 табл. П.3.2 и Приложение 3 табл. П.3.8) [9];
  • для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному

разрушению от растяжения при изгибе (Приложение 3 табл. П.3.1 и Приложение 3 табл. П.3.8) [9]

 

Вариант 1

 

таблица 10 - 1 вариант дорожной одежды

№

Материал слоя

h

слоя, см

Расчет по допустимому упруг, прогибу, [7] Е, МПа

Расчет по усл. сдвигоустойчивости [7], Е, МПа

Расчет на растяжение при изгибе [7]

Е, МПа

Ro, МПа

  

m

1

Грунт, уплотненный цементом  с последующей поверхностной обработкой

12

500

750

750

 

 

 

2

Неукрепленный грунтощебень

18

700

370

370

 

 

 

3

Подзолистые почвы

-

41

41

41

-

-

-

 

  1. Расчет по допускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме (рис. 5) [9]:

 

1) ;

 

По Приложения 1 табл. П. 1.1  р=0,6 МПа, D = 37 см

 

;

 

             = 0,13·700 = 91 МПа

 

2)  = 0,057;        ;

 

   = 0,12·1600 = 192 МПа

 

3) Требуемый модуль упругости определяем по формуле (4.4):

Етр = 98,65[lg(SNp) - 3,55]                                                 (4.4)

 

Етр = 98,65[lg271990,46- 3,55] = 186 МПа

 

6) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

 = 1,03

 

     Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,02 (табл. 3.1) [9].

     Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

 

  1. Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте

В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт  со следующими характеристиками: (при Wp = 0,7Wт и SNp =271990,46  авт/cут) Ен = 41 МПа (табл. П.2.5.) [7]; j = 12° и с = 0,004 МПа (табл. П.2.4) [7].

     Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле (3.5), где значение модулей упругости материалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по таблице  П.3.2 [7] при расчетной температуре +20 оС (табл 3.5) [7]:

 

 : ,                                       (4.6)

 

где п - число слоев дорожной одежды;

Ei - модуль упругости i-го слоя;

hi - толщина i-го слоя

 

= 522 МПа

 

По отношениям 12,73 и     и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 6) [9] находим удельное активное напряжение сдвига:

   = 0,026 МПа.

 

Т = 0,026×0,6 = 0,0156 МПа.

 

     Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (4.7):

 

Tnp = сNkд + 0,1gсрzопtgjСТ,                                   (4.7)

где сN - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки (Приложение 2, табл П.2.6 или табл П.2.8) [9];

kд - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения kд равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях [9].

zоп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, [9] см;

gср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, [9]  кг/см3;

jСТ  - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки [9]

Для расчетов принимаем:

СN = 0,004 МПа;

kд   = 1,0;

Zоп = 12+18 = 30 см;

jСТ  = 35°

gср = 0,003

Тпр = 0,004∙1 + 0,1×0,003×30×tg 35° = 0,0152 МПа,

где  0,1 - коэффициент для перевода в МПа

 

           что больше   

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

 

    В данном случае, при выбранных вариантах дорожной одежды расчет на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе не выполняется, так как данные конструкции не имеют монолитных слоев.

 

     4.Проверка конструкции на морозоустойчивость

 

      В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.

 

Таблица 11 – Теплофизические свойства материалов слоев дорожной одежды

 

Материал

Толщина слоя hод(i), м

Коэффициент теплопроводности -lод(i) Вт/(мК) (Табл. П.5.1) [9],

Грунт уплотненный цементом с последующей поверхностной обработкой

Неукрепленный грунтощебень

0,12

 

 

0,18

0,75

 

 

0,52

 

  1. По карте рис. 4.4[9] находим среднюю глубину промерзания zпр(сp) , для условий г. Киров zпр(сp) = 1,70 м и по формуле (4.11) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпр:

 

                               zпр = zпр(cp)×1,38 = 1,7×1,38 = 2,35 м                            (4.11)

 

При zпр от 2 до 3 метров lпр(ср) определяют по формуле:

 

                                  lпуч ср = lпуч ср 2,0 × [a + b (zпp - c)],                                 (4.12)

 

где lпуч ср 2,0 - величина морозного пучения при zпp = 2,0 м (рис. 8) [9]

 

а = 1,0; b = 0,16; с = 2,0 при 2,0 < zпp < 2,5;

a = 1,08; b = 0,08; с = 2,5 при 2,5 < zпp < 3,0.

 

lпуч ср = 8,50∙[1+0,16(2,35-2,0)] =3,45 м

 

  1. По таблицам и графикам находим коэффициенты КУГВ = 0,43 (рис. 4.1): Кпл = 1,2 (табл. 4.4); Кгр = 1,1 (рис. 4.5); Кнагр = 0,92 (рис. 4.2); Квл = 1,1 (рис. 4.6) [9].

 

По формуле 4.13 находим величину пучения для данной конструкции:

 

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Квл = 3,45×0,43×1,2×1,1×0,92×1,1 = 1,98 см.

 

Для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3[7] составляет 4 см, следовательно морозозащитный слой не назначается.

 

Вариант 2

таблица 12 - 2 вариант дорожной одежды

№

Материал слоя

h

слоя, см

Расчет по допустимому упруг. прогибу [7],  Е, МПа

Расчет по усл. Сдвигоустойчивости [7], Е, MПа

Расчет на растяжение при изгибе [7]

Е, МПа

Ro, МПа

  

m

1

Щебень слабых пород укрепленный битумом, с последующей поверхностной обработкой

  8

600

370

370

-

-

-

2

Щебень слабых пород

24

450

220

220

-

-

-

3

Песок

28

300

120

120

-

-

-

4

Подзолистые почвы

-

41

41

41

-

-

-

 

1) ;      ; 

 

                 = 0,33·300 = 99 МПа

 

2)  = 0,22;        ;

 

            = 0,36·450 = 162 МПа

 

3)   = 0,25;        ;

 

               = 0,30·650 = 195 МПа

 

4) Определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

 

 = 1,05

 

     Требуемый минимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу 1,02 (табл. 3.1) [9].

     Следовательно, выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

 

 

     Расчет конструкции по условию сдвигоустойчивости в грунте

 

     Действующие в грунте или в песчаном слое активные напряжения сдвига вычисляют по формуле (4.5):

Т = ∙ р,                                                  (4.5)

где  - удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм;

        р - расчетное давление от колеса на покрытие. Для определения  предварительно назначенную дорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

 

2 . Рассчитываем конструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте

   В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт  со следующими характеристиками: (при Wp = 0,7Wт и SNp = 271990,46  авт.) Ен = 41 МПа;

j = 12° и с = 0,004 МПа [9].

    Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляют как средневзвешенный по формуле (4.6):

 

= 199,03  МПа

 

По отношениям     4,85  и         и при j = 12° с помощью номограммы (рис. 3.3) [9] находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,022 МПа.

 

Т = 0,026×0,6 = 0,0156 МПа.

 

Предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя определяем по формуле (4.7):

 

Zоп =24+28+8= 60 см;

 

Тпр = 0,004 + 0,1×0,003×60×tg 35° = 0,0148 МПа,

 

     что больше    

 

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

 

    В данном случае, при выбранных вариантах дорожной одежды расчет на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе не выполняется, так как данные конструкции не имеют монолитных слоев.

 

4.Проверка конструкции на морозоустойчивость

 

      В районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях, наряду с требуемой прочностью и устойчивостью должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожных одежд.

 

Таблица 13 – Теплофизические свойства материалов слоев дорожной одежды

 

Материал

Толщина слоя hод(i), м

Коэффициент теплопроводности -lод(i) Вт/(мК) (Табл. П.5.1)[9]

Щебень слабых пород, укрепленный битумом с последующей поверхностной обработкой

Щебень слабых пород

0,08

 

 

0,24

0,52

 

 

1,39

Песок

0,28

1,91

 

  1. По карте рис. 4.4[9] находим среднюю глубину промерзания zпр(сp) , для условий г. Киров zпр(сp) = 1,70 м и по формуле (4.11) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпр:

 

zпр = zпр(cp)×1,38 = 1,70×1,38 = 2,35 м

 

При zпр от 2 до 3 метров lпр(ср) определяют по формуле:

 

                                  lпуч ср = lпуч ср 2,0 × [a + b (zпp - c)],                                 (4.12)

 

где lпуч ср 2,0 - величина морозного пучения при zпp = 2,0 м;

а = 1,0; b = 0,16; с = 2,0 при 2,0 < zпp < 2,5;

a = 1,08; b = 0,08; с = 2,5 при 2,5 < zпp < 3,0.

 

lпуч ср = 6,0∙[1+0,16(2,35-2,0) ]=2,44 м

 

  1. По таблицам и графикам находим коэффициенты КУГВ = 0,43 (рис. 4.1): Кпл = 1,2 (табл. 4.4); Кгр = 1,1 (рис. 4.5); Кнагр = 0,92 (рис. 4.2); Квл = 1,1 (рис. 4.6) [9].

 

По формуле 4.13 находим величину пучения для данной конструкции:

 

lпуч = lпуч(ср)×Кугв×Кпл×Кгр×Кнагр×Квл = 2,44×0,43×1,2×1,1×0,92×1,1 = 1,40 см.

 

Для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения согласно табл. 4.3[7] составляет 4 см, следовательно морозозащитный слой не назначается.

 

 

     5  Продольный профиль

 

      Продольный профиль показывает разрез поверхности земли по оси дороги, положение поверхности покрытия по оси, грунтовый разрез и размещение всех искусственных сооружений. Основной задачей при проектировании продольного профиля является нанесение проектной линии. Так как рельеф местности холмистый, проектную линию наносим по секущей, то есть с выемками и насыпями.

 

     5.1 Руководящая рабочая отметка

 

     Для проектирования продольного профиля необходимо вычислить рабочую отметку (формула 5.1). На всем протяжении трассы поверхностный сток обеспечен, грунтовые воды залегают глубоко, следовательно, расчет ведем для 1 типа местности – сухие места [7]:

 

                                                                              (5.1)

 

где  hд.о. – толщина дорожной одежды, м;

b – ширина проезжей части, м;

iпр.ч – уклон проезжей части, в тысячных.

 

hрук = 0,30 +6,0/2 ∙ 0,02 = 0,36 м

 

Далее необходимо посчитать руководящую отметку на незаносимость дороги снегом (формула 5.2).

 

                                     hснрук  = Нсн + hбр +c∙ iоб+b/2∙ iпр.ч.                           (5.2)

 

где  Нсн  - высота снежного покрова [6];

hбр- минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова;

с – ширина обочины

 – уклон обочины, в тысячных

 

hснрук= 0,18 + 0,5 + (2,0-0,5)∙ 0,04 + (6,0 /2+0,5)∙ 0,02=1,09 м

 

Сравнивая hрук и hснрук, к расчету принимаем с большей величиной.

Проектирование продольного профиля заключается в установлении положения поверхности покрытия по оси дороги относительно поверхности земли. Проектную линию наносим сопрягающими прямыми участками с продольными уклонами, не превышающими принятых для проектирования, в этом случае проектная линия получается в виде ломаной, в переломы которой вписываются переходные кривые.

 

     5.2  Расчет вертикальных кривых

 

     Исходя из полученных рабочих отметок можно сказать что данный тип местности относится к равнинной и слабохолмистой, из этого следует что для проектирования проектной линии лучше всего взять метод по обертывающей.

     В данном методе предусмотрено вписывания вертикальных кривых. Элементы вертикальных кривых определяются по формулам:

 

 

К = R( )                                              (5.3)

 

T = K/2 =                                              (5.4)

 

Б = R                                                (5.6)

 

где К – длина кривой, м;

Т – тангенс, м;

Б – биссектриса, м;

R – принятый радиус;

( ) – алгебраическая разность уклонов, выраженных в тысячных.

 

Вычислив длину кривой и величину тангенса можем найти пикетажное положение начала и конца вертикальной кривой.

 

                                                          НК = ПК  – Т                                            (5.7)

 

                                                          КК = ПК  + Т                                            (5.8)

 

где ПК  - пикетажное положение точки перелома

 

Уклоны на подъемах принимаются со знаком «плюс», а на спуске со знаком «минус».

 

Трасса №1

 

 = 11,8 + 2,1 = 13,9‰ = 0,0139

= 7000۰0,0139 = 97,3 м

 = 97,3/2 = 48,65 м

 = = 0,17

 

 = - 2,1 – 49,6 = 51,7‰ = 0,0517

= 3226,31۰0,0517 = 166,8 м

 = 166,8/2 = 83,4 м

 =  = 1,08 м

 

 = 49,6 – 52,4 = 2,8‰ = 0,0028

= 40000۰0,0028 = 112 м

 = 112/2 = 56 м

 = = 0,04 м

 

 = 52,4 + 4,2 = 56,6‰ = 0,0566

= 8500۰0,0566 = 481,10 м

 = 481,10/2 = 240,55 м

 = = 3,40 м

 

 = - 4,2 – 6,0 = 10,2‰ = 0,0102

= 7800۰0,0102 = 79,56 м

 = 79,56/2 = 39,78 м

 = = 0,10 м

 

 = 6,0 + 8,4 = 14,4 ‰ = 0,0144

= 12000۰0,0144 = 172,80 м

 = 172,80/2 = 86,4 м

 =  = 0,31 м

 

 = - 8,4 – 2,9 = 11,3‰ = 0,0113

= 8000۰0,0113 = 90,4 м

 = 90,4/2 = 45,2 м

 = = 0,13 м

 

 = 2,9 + 2,5 = 5,4‰ = 0,0054

= 20000۰0,0054 = 108 м

 = 108/2 = 54 м

 = = 0,07 м

 

 = - 2,5 - 4,0 = 6,5‰ = 0,0065

= 16000۰0,0065= 104 м

 = 104/2 = 52 м

 = = 0,08 м

 

 = 4,0 + 4,1 = 8,1‰ = 0,0081

= 10000۰0,0081 = 81 м

 = 81/2 = 40,5 м

 = = 0,08м

 

 = - 4,1 + 23,6 = 19,5‰ = 0,0195

= 14000۰0,0195 = 273,0

 

 = 273/2 = 136,5 м

 =  = 0,67 м

 

 = - 23,6 + 17,9 = 5,7‰ = 0,0057

= 29298,25۰0,0057 = 167 м

 = 167/2 = 83,5 м

 = = 0,12 м

 

 = - 17,9 + 21,6 = 3,7‰ = 0,0037

= 20000۰0,0037 = 74 м

 = 74/2 = 37 м

 = = 0,03 м

 

 = - 21,6 + 40,0 = 18,4‰ = 0,0184

= 14000۰0,0184 = 257,60 м

 = 257,6/2 = 128,8 м

 = = 0,59 м

 

 = - 40,0 + 3,2 = 36,8‰ = 0,0368

= 4453,70۰0,0368 = 192,4 м

 = 192,4/2 = 96,2 м

 = = 1,04 м

 

 = - 3,2 + 14,3 = 11,1‰ = 0,0111

= 15000۰0,0111 = 166,5 м

 = 166,5/2 = 83,25 м

 = = 0,23 м

 

 = - 14,3 + 30,0 = 15,7‰ = 0,0157

= 10000۰0,0157 = 157,0 м

 = 157/2 = 78,5 м

 = = 0,31 м

 

 = - 30,0 + 41,3 = 11,3‰ = 0,0113

= 10000۰0,0113 = 113 м

 = 113/2 = 56,5 м

 = = 0,16 м

 

 = - 41,3 + 17,9 = 23,4‰ = 0,0234

= 5000۰0,0234 = 117 м

 = 117/2 = 58,5 м

 = = 0,34 м

 

 = - 17,9 + 47,5 = 65,4‰ = 0,0654

= 3000۰0,0654 = 196,2 м

 = 196,2/2 = 98,1 м

 = = 1,60 м

 

 = 47,5 – 20,0 = 27,5‰ = 0,0275

= 7000۰0,0275 = 192,5 м

 = 192,5/2 = 96,25 м

 = = 0,66 м

 

 = 20,0 – 50,5 = 30,5‰ = 0,0305

= 5000۰0,0305 = 152,5 м

 = 152,5/2 = 76,25 м

 = = 0,58 м

 

 

 

Трасса №2

 

 = 11,8 + 2,1 = 13,9‰ = 0,0139

= 7000۰0,0139 = 97,3 м

 = 97,3/2 = 48,65 м

 = = 0,17

 

 = - 2,1 – 49,6 = 51,7‰ = 0,0517

= 3226,31۰0,0517 = 166,8 м

 = 166,8/2 = 83,4 м

 =  = 1,08 м

 

 = 49,6 – 52,4 = 2,8‰ = 0,0028

= 40000۰0,0028 = 112 м

 = 112/2 = 56 м

 = = 0,04 м

 

 = 52,4 + 10,0 = 62,4‰ = 0,0624

= 10000۰0,0624 = 624 м

 = 624/2 = 312 м

 = = 4,87 м

 

 = - 10,0 + 6,4 = 3,6‰ = 0,0036

= 48888,9۰0,0036 = 176 м

 = 176/2 = 88 м

 = = 0,08 м

 

 = -  6,4 + 24,4 = 18,0 ‰ = 0,0180

= 10000۰0,0180 = 180 м

 = 180/2 = 90 м

 =  = 0,41 м

 

 = - 24,4 - 29,7 = 54,3‰ = 0,0543

= 3400۰0,0543 = 183,94 м

 = 183,94/2 = 91,97 м

 = = 1,24 м

 

 = 29,7 – 9,6 = 20,1‰ = 0,0201

= 6000۰0,0201 = 120,6 м

 = 120,6/2 = 60,3 м

 = = 0,30 м

 

 = 9,6 + 37,9 = 47,5‰ = 0,0475

= 8000۰0,0475= 380 м

 = 380/2 = 190 м

 = = 2,26 м

 

 = -37,9 + 8,6 = 29,1‰ = 0,0291

= 3200۰0,0291 = 93,76 м

 = 93,76/2 = 46,88 м

 = = 0,34 м

 

 = - 8,6 + 31,4 = 22,8‰ = 0,0228

= 10000۰0,0228 = 228,0

 = 228/2 = 114 м

 =  = 0,65 м

 

 = - 31,4 + 39,6 = 8,5‰ = 0,0085

= 10000۰0,0085 = 85 м

 = 85/2 = 42,5 м

 = = 0,08 м

 

 = - 39,6 + 65,2 = 25,6‰ = 0,0256

= 12000۰0,0256 = 307,2 м

 = 307,2/2 = 153,6 м

 = = 0,98 м

 

 = - 65,2 + 10,0 = 75,2‰ = 0,0752

= 2563,8۰0,0752 = 192,8 м

 = 192,8/2 = 96,4 м

 = = 1,81 м

 

 = 10,0 – 33,6 = 23,6‰ = 0,0236

= 5000۰0,0236 = 118 м

 = 118/2 = 59 м

 = = 0,35 м

 

 = 33,6 + 16,7 = 50,3‰ = 0,0503

= 8000۰0,0503 = 402,4 м

 = 402,4/2 = 201,2 м

 = = 2,53 м

 

 = - 16,7 – 18,7 = 35,4‰ = 0,0354

= 5581,9۰0,0354 = 197,6 м

 = 197,6/2 = 98,8 м

 = = 0,86 м

 

 = 18,7 + 19,6 = 38,3‰ = 0,0383

= 7300۰0,0383 = 279,59 м

 = 279,59/2 = 139,80 м

 = = 1,34 м

  

     5.3  Определение нулевых точек

 

Расчет положения нулевых точек ведется по формуле (5.9):

 

                                                                                               (5.9)

 

где Х – расстояние от пикета до точки нулевых работ, м;

Z – расстояние между пикетами, м;

hлев, hправ – рабочие отметки смежных насыпи и выемки, м;

 

Трасса №1:

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

Трасса №2:

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

 м

 

     6 Поперечные профили земляного полотна

 

      Поперечный профиль земляного полтона - изображение поверхности земли и земляного полотна (насыпи или выемки с водоотводными канавами, подсыпками разного рода и т. д.) в плоскости, перпендикулярной оси земляного полотна.    Различают поперечные профили типовые и специальные.

     Типовые поперечные профили  устанавливают основные (постоянные) размеры земляного полотна (ширину основной площадки и ее очертание, крутизну откосов, ширину берм, размеры кюветов) в нормальных условиях для насыпей средней высоты и выемок средней глубины, возводимых из однородных грунтов при надежном основании.

     Специальные поперечные профили применяются во всех случаях, когда имеется отклонение от обычных условий возведения земляного полотна при необходимости расчета его устойчивости и прочности с учетом всех местных особенностей (рода грунтов, характера их напластования, наличия грунтовых вод, размывающего действия текучей воды и т. п.). По специальным поперечным профилям строятся, например, насыпи высотой более 12 м и выемки глубже 12 м м, насыпи и выемки в условиях мерзлоты, в сейсмических районах, на косогорах, при устройстве вторых путей, насыпи в поймах рек. Вычерчиваются поперечные профили обычно в масштабе 1:100— 1:200.

   Земляное полотно отсыпается из привозного грунта - супеси.Супесь – это смесь песка и суглинка, это рыхлая горная порода. Она состоит из глинистых, пелитовых, пылевых, песчаных и алевритовых частиц. Частицы эти имеют форму чешуек и пластин. Между этими частицами есть расстояние, которое называют порами. Чем они меньше – тем лучше грунт удерживает воду. Сами частицы воду не пропускают. В супеси может содержаться от 10% до 30% глинистых частиц. Она обладает числом пластичности равным 0,01-0,07. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость – от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см2, при пористости 0,7 – 2,5 кг/см3. Соединяя в себе благоприятные качества песка и глины, супесь характеризуется хорошей сыпучестью и низким уровнем пыльности.Супесь практически не подвержена пучению за счёт её возможности удерживать малое количество влаги. Сопротивление грунта составляет примерно 300 кПа. Суглинок более пластичен, чем супесь.

    Удельный вес супеси составляет 2,68-2,72 г/см3, угол внутреннего трения φ=20°, модуль деформации Е=380кгс/см2, объемный вес влажного грунта γ=1,9 т/м3, коэффициент фильтрации составляет 1,0-0,4 м/сут, число пластичности 1-7, содержание песчаных грунтов от 2 до 0,05 мм в % по весу - 50% . Эти свойства особенно востребованы при возведении насыпей при строительстве дорог и засыпки заболоченных территорий. Использование супеси позволяет снизить затраты, поскольку данный материал стоит дешевле песка или глины.

 

 

     7 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. Зная общее количество земляных работ на строительном объекте, возможно определить потребное количество машин, рабочей силы, а также сроки строительства.

     В качестве исходных данных при подсчете объемов земляных работ необходимы поперечные профили дороги в характерных точках трассы и рабочие отметки с продольного профиля.

 

 

    7.1   Определение профильных объемов

 

    Объемы насыпей и выемок можно определить по формулам (7.1) и (7.2):

 

 ,                                      (7.1)

 

 ,                                       (7.2)

 

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

F – площади сечения насыпи или выемки, м;

M -  коэффициент заложения откоса;

L – длина участка между смежными точками, м.

 

Экономические показатели вариантов дорожных одежд

 

        Наименование слоя

 

Измеритель

 

Толщина     слоя, см

 

Стоимость (тыс.руб.)

1

2

3

4

Вариант I

 

 

 

Грунт уплотненный цементом, с последующей поверхностной обработкой

Неукрепленный грунтощебень

100 м2

 

 

100 м2

0,12

 

 

0,18

9,52

 

 

18,22

ИТОГО:

 

 

27,74

Щебень слабых пород, укрепленный битумом с последующей поверхностной обработкой

Щебень слабых пород

Песок

100 м2

 

 

 

100м2

100м2

8

 

 

 

24

28

10,14

 

 

 

16,56

9,32

ИТОГО:

 

 

36,02

 

     Экономическое сравнение вариантов дорожной одежды проводилось по СНиП IV-5-82 Сборнику № 27 « Автомобильные дороги. Сборники единых районных единичных расценок на строительные конструкции и работы».

     В результате экономического сравнения наиболее выгодным является вариант дорожной одежды №1.

 

Список используемой литературы

 

  1. Бабков В.Ф., Андреев О.В «Проектирование автомобильных дорог в 2х частях»Издание второе, переработанное и дополнительное – М.:Транспорт;1987-368с
  2. Автомобильные дороги. 8/2007.–Москва: изд. Дороги,2007 - 104 с.
  3. Карташкова Л.М ., Штерн В.О. «Проектирование автомобильных дорог»учебное пособие 2006-136с
  4. Митин Е.А. Таблицы для разбивки кривых на автомобильных дорогах/Н.А Митин- М .: Недра, 1987-468с.
  5. Митин Н.А. Таблицы для подсчета объемов земляных работ на автомобильных дорогах/Н.А Митин – Изд.2-е, переработанное дополненное. М.: «Транспорт», 1977-544с.

6.СНиП 2.01.01.-82 – Строительная климатология

  1. CНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.- Взамен СНиП II.Д.5-72 и СН 449-72.- М.: ГУПЦПП, 2002-55 с. (поправка 3-87; изм. 1-БСТ 5-87; изм. 2-БСТ 12-88; изм. 3-БСТ 11-90; изм. 4-БСТ 7-95; изм. 5 согласно Постановления Госстроя России от 30.06.2003 г. № 132, БСТ 11-2003).
  2. СП 33-101-2003 - Определение основных расчетных гидрологических характеристик
  3. ОДН 218.046-01 – Проектирование нежестких дорожных одежд
  4. Васильев, А.П. Справочная энциклопедия дорожника/ А.П. Васильев. -М.: Ви АртПлюс, 2005. – 647с.
  5. Бочин В.А. Справочник инженера-дорожника/В.А.Бочин. – М.: Транспорт, 1980. – 512с.
  6. Федотов, Г.Я. Проектирование автомобильных дорог: справочник инженера-дорожника/ Г.Я.Федотов.-М.:Транспорт,. 1989. – 437 с - ISBN 5 – 277 – 00447 - 5.
  7. Строительство автомобильных дорог/ Под ред. В.К.Некрасова. – М.: Транспорт, 1980. – Т. 1 416с.

Чертежи:

 

 

Изыскания и проектирование транспортных сооружений

 

Изыскания и проектирование транспортных сооружений

 

 

 

 

Скачать: 5614.rar

Категория: Курсовые / Курсовые по автомобильным дорогам

А также:
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
 

Привет студент

Copyright © 2012-2023 PRIVETSTUDENT.COM
Образовательный сайт
Правообладателям
Наверх