Реферат: Проектирование автомобильных дорог

Министерство образованияи науки Российской Федерации

Государственноеобразовательное учреждение высшего профессионального образования

«Алтайскийгосударственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Автотранспортныйфакультет

Кафедра «Организация ибезопасность движения»

Проектированиеавтомобильных дорог

 

Барнаул – 2009

Задание

Требуетсязапроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

– дорогарасполагается во II дорожно-климатической зоне, в Новосибирской области;

– категорияосновной автомобильной дороги – I;

– категорияпримыкающей автомобильной дороги – III;

– заданныйсрок службы дорожной одежды Тсл = 15 лет;

– заданнаянадежность Кн = 0,98;

– приведеннаяк нагрузке типа А1, интенсивность движения на конец срока службы:

– основнойавтомобильной дороги 10000 авт/сут;

– примыкающейавтомобильной дороги 2000 авт/сут;

– типдорожной одежды капитальный;

– приращениеинтенсивности q= 1,05;

– грунтрабочего слоя земляного полотна – супесь пылеватая с расчетной влажностью 0,7 WТ, относится ксильнопучинистым грунтам;

– материалдля основания – щебеночно-гравийно-песчаная смесь, обработанная цементом марки20;

– высотанасыпи составляет 1,3 м, толщина дорожной одежды – 0,69

– схемаувлажнения рабочего слоя земляного полотна – III;

– глубиназалегания грунтовых вод – 1,4 м.

– уголпримыкания второстепенной дороги – 1140

Расчет напрочность

 

Вычисляемсуммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле:

/>,          (1)

где Кс= 29,8 – коэффициент суммирования;

Трдг= 145 дней – расчетное число расчетных дней в году (Приложение 6);

Кn = 1,49 – коэффициент,учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (таблица. 3.3) [3]

/>

/> – приведеннаяинтенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

/> — расчетный срок службы(Приложение 6, таблица П. 6.4); [3];

q – показатель измененияинтенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

Для основнойдороги:

/> авт.

Дляпримыкающей:

/> авт.

Предварительноназначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров. За основупринимаем типовой проект для II дорожно-климатической зоны, приведенный с учетомместных условий.

Для расчетапо допускаемому упругому прогибу (Приложение 2таблица П. 2.5, Приложение 3таблица П. 3.2 и Приложение 3таблица П. 3.9); [3]

Таблица 3.1 –Расчетные параметры

№ Материал слоя h слоя, см

Расчет упругому прогибу, Е, МПа

Расчет по усл сдвигоустойчив.,

Е, Па.

Расчет на напряжение при изгибе

Е, МПа

R0, МПА

α m 1 Асфальтобетон плотный на БНД марки 60/90 8 3200 1800 4500 9,80 5,2 5,5 2 Асфальтобетон пористый на БНД марки 60/90 11 2000 1200 2800 8,00 5,9 4,3 3 Асфальтобетон высокопористый на БНД 60/90 20 2000 1200 2100 5,65 6,3 4,0 4 Слой из щебня, устроенного по способу пропитки вязким битумом 30 450 450 450 - - - 5

Песок пылеватый W0 = 0,70Wm

- 72 72 72 - - -

Расчет подопускаемому упругому прогибу ведем послойно, начиная с подстилающего грунта пономограмме рисунок 3.1; [3]

1) /> (2)

по Приложению 1 таблица П. 1.1 р= 0,6 МПа, D= 37 см

/> (3)

/> (4)

/> МПа

2) />; />; /> /> МПа

4) />; />; />

/>=0,36*2000=720 МПа

5) Требуемыймодуль упругости определяем по формуле:

Етр= 98,65 [lg(SNp) – 3,55] (5)

Для основнойдороги:

Етр= 98,65 [lg 26050884 – 3,55] = 381 МПа.

Дляпримыкающей:

Етр= 98,65 [lg 5210177 – 3,55] = 312 МПа.

6) Определяемкоэффициент прочности по упругому прогибу:

– дляосновной дороги:

/>

– дляпримыкающей:

/>

Требуемыйминимальный коэффициент прочности для расчета по допускаемому упругому прогибу –1,30 (таблица 3.1). [3]

/>

 

Следовательно,выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругомупрогибу, как для примыкающей так и для основной автомобильных дорог.

Рассчитываемконструкцию по условию сдвигоустройчивости в грунте.

Действующие вгрунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле:

/> (6)

Для определения/> предварительно назначеннуюдорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

В качестве нижнегослоя модели принимаем грунт (супесь пылеватая) со следующими характеристиками:(при W =0,7 /> /> = 26050884 авт.) />= 72 МПа (табл. П. 2.5),/> = /> и с = 0,004 МПа (табл. П. 2.4.)

Модуль упругостиверхнего слоя модели вычисляем по формуле, где значения модулей упругостиматериалов, содержащих органическое вяжущее, назначаем по табл. П. 3.2 [3]при расчетной температуре плюс 20/>

/> МПа            (7)

По отношениям/> и /> и при /> = /> с помощью номограммы (рис. 3.3.)находим удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки: />= 0,018 МПа.

Такимобразом: Т = 0,018 *0,6 = 0,0108 МПа.

Предельноеактивное напряжение сдвига /> вгрунте рабочего слоя определяем по формуле:

/>, (8)

где /> = 0,004 МПа, /> = 1,0.

/> – сцепление в грунтеземляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетомповторности нагрузки (Приложение 2, табл. П. 2.6 или табл. П. 2.8);

k – коэффициент,учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоемнесущего основания.

/> — глубина расположенияповерхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

/> – средневзвешенный удельныйвес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см;

/>= 8 + 11 + 20 + 30 = 69 см.

/>=/> (Приложение 2 табл. 2.4.),/>= 0,002 кг/см/>

/>, (9)

где 0,1 – коэффициентдля перевода в МПа.

/>= 1,29, что больше />=1,00 (табл. 3,1).

Следовательно,конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигу.

Рассчитываем конструкциюпо условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

Действующие впесчаном слое основания активное напряжение сдвига вычисляем по формуле:

/> (10)

Дляопределения /> предварительно назначеннуюдорожную конструкцию приводим к двухслойной расчетной модели.

Нижнему слоюмодели присваивают следующие характеристики: /> МПа(п. 2.4); />=/>и с =0,004 МПа таблица (П. 2.4)[3];

Модульупругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле, где значения модулейупругости материалов, содержащих органическое вяжущие, назначаем по таб. П 3,2при расчетной температуре +20 С (таблица. 3,5). [3];

/> МПа (11)

По отношениям/> и /> и при /> с помощью номограммы (рис. 3.2)находим удельное активное напряжение сдвига:/>МПа

Такимобразом: Т=0,022*0,6=0,0132 МПа

Предельноеактивное напряжение сдвига /> впесчаном слое определяем по формуле, где /> МПа,/>

/>

/>(таб. П. 2.6)

/> />

/>

/>

По таблице (3.1)[3] />, следовательно условие посдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Рассчитываемконструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению отрастяжения при изгибе.

Расчетвыполняем в следующем порядке:

а) Приводимконструкцию к двухслойной модели. Где нижний слой модели – часть конструкциирасположенная ниже пакета асфальта бетонных слоев, т.е. щебеночное основание игрунт рабочего слоя. Модуль упругости нижнего слоя модели определяем пономограмме рис. 3.1 как общий модуль для двухслойной системы.

/>МПа

К верхнемуслою относятся все асфальтобетонные слои.

Модульупругости верхнего слоя устанавливаем по формуле:

/> МПа. (12)

б) Поотношениям /> и /> по номограмме (рисунок. 3.4)[3]

/>

Расчетноерастягивающие напряжение вычисляем по формуле:

/> МПа (13)

в) Вычисляемпредельное растягивающее напряжение при

/>МПа для нижнего слояасфальтобетонного пакета (табл. П. 3.1)

/>= 0,10 (таблица П. 4.1)[3];

t = 1,71 (таблица П. 4.2)[3];

/>

m = 4; /> = 6,3 (табл. П. 3.1);

– дляосновной дороги:

/>

/>= 0,85 (табл. 3.6)

/> МПа;

– дляпримыкающей:

/>

/>= 0,85 (табл. 3.6)

/> МПа;

/>

/> (по табл. 3.1)

Следовательно,выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.

Графическаячасть

Выполняетсяна двух ватманах формата А1 и А2.

Построениепоперечного профиля дороги и Т – образный перекресток строим в соответствии со СНиП 2.05.02–85. Толщинудорожной одежды, для построения поперечного профиля, берем из расчета приведенного выше.

Расчет«Коробовых кривых»

/>

Рисунок 2 – Разбивка сопряжения проезжей части на пересечениях ипримыканиях

Сопряжение кромок проезжих частей пересекающихся дорогосуществляется с учетом категории дороги, с которой происходит съезд. Съездвыполняют по коробовой кривой, состоящей из трех круговых кривых (рис. 1):входной /> с радиусом поворота /> и центральным углом />=15°, средней АДВ срадиусом /> (наименьший радиуссопряжения для дороги, с которой происходит съезд) и центральным углом />, где /> – угол поворотасопряжения, и выходной кривой /> срадиусом поворота /> (где /> – наименьший радиуссопряжения двух примыкающих дорог) и центральным углом /> =20°. Значения радиусов взависимости от категорий примыкающих дорог приведены в табл. 1.

Таблица 1

Категория дороги, с которой происходит съезд Категория дороги, на которую происходит въезд Радиусы сопряжения, м

Величина тангенсов, м, при углах примыкания />

/>

/>

/>

110°

/>

/>

I III 50 25 45 43,77 43,89

Круговые кривые при радиусе менее 100 м разбивают через 5 м.

1. Находим начало и конец коробовой кривой (точки /> и />) по формулам:

/>; (13)

/>. (14)

Твх = 0,2679*50 +(0,0353*50 + 25) ((sin39,50* sin700– 0,9659 sin (70–39,5))/0,5*0,94 + (25 + 0,062*45)*0,9394/0,91 = 42,12 м.

Твых= (0,0353*50 + 25)*0,9659/0,91 + (25 + 0,0642*45)*(0,64*0,91 – 0,9397*0,51)/0,51*0,91+ 0,364*45 = 53,6 м.

Для расчета и построения пользоваться табличными значениями.

Твх= 43,77 м; Твых =43,89 м.

2. Определяем координаты входной и выходной кривой сопряжениясъездов от точек /> и /> по табл. 2 (ординаты оттангенсов).

Таблица 2.

Входная кривая (/>=15°), м

Выходная кривая (/>=20°), м

/>=50 м

/>=45 м

/>

/>

/>

/>

5,00 0,26 5,00 0,29 10,00 1,01 10,00 1,13 12,94 1,71 15,45 2,45

х1 = 10, у1 =1,01; х3 = 10, у3 = 1,13.

Разбивкусредней кривой АДВ осуществляем с помощью таблиц для разбивки кривой ординатамиот хорды. Для этого в створе А-В (см. рис. 1) откладываем половинухорды, которую определяем по формуле АС=СВ=/> илитабл. 3. Закрепляем точку С. От середины хорды С производим разбивкукривой в направлении к А и В. Ординату середины кривой АВ, определяемую поформуле /> или по табл. 3.

АС = 7,52 м,СД = 1,16 м.

По даннымзначениям строим радиусы поворотов.

Ширину полосы движения главнойдороги I категорий принимаем равной 3,75 мв обе стороны от пересечения на длине не менее 900 м.

Ширинупроезжей части второстепенных дорог в пределах пересечения для всех категорийпри двухполосном движении назначают не менее 7 м на длине не менее 50 м.

Ширину полосыдвижения на съездах канализированных пересечений, считая от места примыкания кпроезжей части основной дороги, принимают по табл. 1. равной 4 м.

Съездыпересечений в одном уровне проектируют с переходными кривыми, рассчитанными напеременную скорость движения. Длина их должна быть не менее значений,приведенных в табл. 2.

Из условияудобства разбивки съездов очертание кромок проезжей части проектируюткоробовыми кривыми, параметры которых указаны на рис. 1 и в табл. 3.

Ширина полосдвижения должна обеспечивать беспрепятственный поворот автомобилей с прицепом.Для этого на прямых участках ширина проезжей части съезда без возвышающихсябортов должна быть не уже 3,5 м, у начала островков ширина съезда должнабыть не уже 4,5–5,0 м, у выезда на главную дорогу 6,0 м;

Очертанияостровков должны обеспечивать пересечение потоков под оптимальными дляследующего маневра углами. Слияние и разделение потоков должно происходить подострыми углами, что ускоряет процесс включения автомобиля в поток или выходаего из потока. Пересечения потоков целесообразны под углами, близкими к 90°.

Неиспользуемаяповерхность пересечения закрывается островками; форма островков определяетсяпересечением право- и левоповоротных съездов;

Углыостровков, направленные навстречу движению, округляются кривыми радиусом 1 м.В вершину центрального островка, расположенного на второстепенной дороге,вписывается кривая радиусом 1,5–2 м.

Длябезопасности выполнения левых поворотов с главной дороги на проезжей части привысокой интенсивности движения устраивают дополнительные полосы, отделяемые отполосы транзитного движения направляющими островками или разметкой.

Припересечении и примыкании на дорогах I категории рекомендуется устраивать с применениемдвухуровневых развязок, с использованием переходно-скоростных полос. Правыйповорот рассчитывают с помощью «Коробовых кривых».

Левоповоротныекривые рассчитываются индивидуально, но радиусы кривых не должны быть менее 30 м.

Переходно-скоростныеполосы используются автомобилями, съезжающими на дорогу или выезжающими на нее.Полосы торможения дают возможность без помех для основного потока снизитьскорость движения перед выездом с дороги, полосы разгона – повысить скорость и,не останавливаясь в процессе движения по участку маневрирования выбрать восновном потоке приемлемый интервал для въезда на дорогу.

Ширинупереходно-скоростных полос назначают равной ширине основных полос проезжейчасти, но не менее 3,5 м.

Согласно СНиП2.05.02–85 длину переходно-скоростных полос определяют как сумму длин отдельныхсоставляющих их участков:

– длиннаполосы разгона 180 м;

– длиннаполосы торможения 80 м;

– Длинаотгона полосы разгона и торможения, 80 м.

Проектированиепересечений с каплевидными и треугольными островками на второстепенных дорогах

/>

Рисунок 1 – Порядок проектирования пересечений с каплевидным итреугольным островком-указателем на второстепенной дороге

Рекомендуемые параметры каплевидных островков: длина около 25 м,ширина 5–2 м, смещение островка от кромки крайней полосы главной дороги 2–4 м.Рекомендуемые параметры треугольных островков-указателей: смещение островка откромки крайней полосы главной дороги 1 м, ширина полосы движения междукаплевидным и треугольным островками 5 м, стороны островка должны быть,как правило, не менее 5 м и не более 20 м, углы островка выполняютсяс закруглениями радиусом 0,5 м, ширина полосы движения, примыкающая ктреугольному островку справа, с главной дороги на второстепенную принимаетсяравной 4,5 м.

Порядок проектирования следующий:

1. Наносим ось второстепенной дороги (линия 1).

2. Находим на оси точку, расположенную на расстоянии 10 м откромки главной дороги (точка 2).

3. Проводим через эту точку ось каплевидного островка под углом 5°к оси дороги с наклоном вправо (линия 3).

4. Проводим две вспомогательные линии на расстоянии 1,5 мсправа и слева от оси каплевидного островка (линия 4).

5. Проводим две круговые кривые радиусом не менее 12 м так,чтобы каждая из них касалась вспомогательной линии по этапу 4 порядкапроектирования и ближайших кромок полос, с которой или на которую происходитсъезд на главную дорогу. (дуги 5 и 6)

6. Вычерчиваем очертание передней части островка между этими двумякривыми по этапу 5 порядка проектирования радиусом 0,75 м.

7. Из того же центра, что и кривая съезда с главной дороги, поэтапу 5 проводим кривую, отстоящую от последней на расстоянии 5 м, т.е.определяем границы приближения треугольного островка-указателя. (дуга 7)

8. К кривой по этапу 7 проводим касательную, параллельную осивторостепенной дороги (линия 8).

9. Параллельно кромке главной дороги на расстоянии 1 мпроводим линию, определяющую границу приближения треугольного островка. (линия9)

10. От вершины угла пересечения прямых по этапам 8 и 9 откладываемминимальные длины (по 5 м) сторон треугольного островка и из концаотрезков вычерчиваем сопрягающие кривые радиусом 0,5 м. (дуги 10, ихобозначают пунктирной линией)

11. Из тех же центров, что и сопрягающие кривые (этап 10),намечаем дуги радиусом 5 м, определяющие границы приближения кромки полосык островкам (дуги 11, их обозначают пунктирной линией).

Ближе этих линий коробовая кривая не должна проходить.

12. Параллельно кромке проезжей части главной дороги проводимлинию на расстоянии ширины полосы торможения, равной, как правило, ширинеосновных полос. При необходимости учитывают отделение полосы торможения от основных.(линия 12)

13. Из того же центра, что и дуги 5 и 7, проводим дугу радиусомболее дуги 5 на 4,5 м и определяем границу полосы движения, прилегающей ккаплевидному островку. (дуга 13)

14. Проводим к дуге 13 касательную, имеющую схождение к осивторостепенной дороги в 5° (линия 14).

15. Рассчитываем коробовую кривую, сопрягающую съезд с главнойдороги на второстепенную (см. расчет коробовых кривых), вычерчиваем ее ипереносим на пересечение с учетом расположения линий 12, 11 и 14. (дуга15)

16. Уточняем параметры и расположение треугольногоостровка-указателя: проводим линию, параллельную кромке съезда; в углыпересечения этой линии и линий 8 и 9 вписываем кривые радиусом 0,5 м инаходим очертания треугольного островка-указателя. (дуга 16)

17. Определяем зону маркировки перед треугольным островком,продолжая линию бортового камня на закруглении и линию кромки основной полосы(дуга 17).

18. К дуге окружности 5 проводим касательную, которая имеетсхождение к оси второстепенной дороги под углом 5° и идет параллельно линии 14(линия 18).

19. Определяем место, где линии 18 и 4 имеют схождение 1,5 м,и вписываем кривую удаленной части каплевидного островка. Вычерчиваем островок.(дуга 19)

20. Выполняем сопряжение кромки второстепенной дороги с линиейотгона от ширины 4,5 м к ширине, принятой на перегоне, радиусом не менее250 м, оставляя прямой участок перед коробовой кривой. (дуга 20)

Разбивку правой части сопряжения второстепенной дороги производимв соответствии с принятой схемой пересечения с учетом наличия или отсутствияполосы разгона.

При проектировании полосы разгона пользуемся приемами третьейчасти методики (этапы 12–15 и 20‑й порядка проектирования). Треугольныйостровок в правой части, как правило, не выполняют, чтобы не осложнятьпонимания пересечения водителями, делающими левый поворот с главной дороги. Приразбивке сопряжения учитывают отделение полосы разгона от основной полосы.

Проектированиепереходно-скоростных полос на главной дороге для правоповоротных илевоповоротных съездов в одном уровне

1.Переходно-скоростные полосы следует предусматривать на пересечениях и примыканияхв одном уровне в местах съездов на дорогах I–III категорий, в том числе кзданиям и сооружениям, располагаемым в придорожной зоне: на дорогах I категории при интенсивности50 прив. ед/сут и более съезжающих или въезжающих на дорогу (соответственно дляполосы торможения или разгона); на дорогах II и III категорий – при интенсивности200 прив. ед/сут и более.

Натранспортных развязках в разных уровнях переходно-скоростные полосы для съездов,примыкающих к дорогам I–III категорий, являются обязательном элементом независимо отинтенсивности движения.

2. Длинупереходно-скоростных полос следует принимать по таблице 2.1.

Таблица 2.1

Категории дорог Предельный угол, %, на Длина полос полной ширины, м, для Длина отгона полос разгона и спуска подъеме разгона торможения торможения, м I‑б и II

40

20

-

-

-

-

20

40

140

160

180

200

230

110

105

100

95

90

80

80

80

80

80

III

40

20

-

-

-

-

20

40

110

120

130

150

170

85

80

75

70

65

60

60

60

60

60

Данная дорогаимеет 1 категорию, с предельным углом на спуске и подъеме 0 0/00,с длиной полосы разгона – 180 м, полосы торможения – 100 м, длинойотгона полос – 80.

3. Длинаучастка Lн, предназначенная для накопления поворачивающихсяавтомобилей, определяется по табл. 2.2.

Таблица 2.2

Интенсивность движения по главной дороге,

Длина участка Lн, в зависимости от доли левоповоротного движения с главной дороги, %

авт./сут 10 20 30 40 2000 40 40 60 90 3000 40 50 70 110 4000 50 70 90 130 5000 70 90 120 160 6000 100 120 160 210

В даннойкурсовой работе Lп = 120 м, т. к. доля левоповоротного движения сглавной дороги составляет 20%.

Список литературы

1. Курс лекции«Автомобильные дороги»

2. Автомобильные дороги: СНиП 2.05.02–85. – Введ. 1985–01–01. –М. – 1.

3. Проектированиенежестких дорожных одежд: ОДН 218.046–01 – Введ. 2001–01–01. – М. – 1.

4. Правила применениядорожных знаков, разметки, светофоров, дорожных ограждений и направляющихустройств: ГОСТ Р 52289–2004. – Введ. 2006–01–01. – М.: Изд-во: «РОСДОРНИИ»Росавтодора, 2004.

5. Технические средства организации дорожногодвижении./> Знаки дорожные./> Общие техническиетребования: ГОСТ Р 52290–2004. – Введ. – 2006–01–01. – М.: Изд-во: «РОСДОРНИИ» Росавтодора, 2004.

6. Проектированиеавтомобильных дорог. Часть I. Бабков В.Ф., Андреев О.В. – М.: Транспорт, 1987 –386 с.

7. Проектированиеавтомобильных дорог. Часть II. Бабков В.Ф., Андреев О.В. – М.:Транспорт, 1987 – 406 с.

8. Проектированиеавтомобильных дорог. Красильщиков И.М., Елизаров Л.В. – М.:Транспорт, 1986 – 215 с.