Автомобильные дороги

       

                                3.7 Определение максимального продольного уклона дороги

 

       Максимальный продольный уклон устанавливается по условиям сцепления ведущих колес автомобиля с покрытием при трогании с места.

       По условиям сцепления при трогании с места:

                                   imax = g×j -f – j = 0,5 – 0,02 – 0,24 = 0,24

где   g- коэффициент сцепного веса - отношение веса, приходящегося на ведущие оси ко всему весу            

         автомобиля;

         j-коэффициент сопротивления инерции:

                                    

где   а = 0,5-ускорение;

         g = 9,8- ускорение силы тяжести;

        x- коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей автомобиля;

                                   z = 1 + 0,06 × K2 = 1 + 0,06 × 7,822 = 4,67

где К = 7,82-передаточное число в коробке скоростей.

 

 

                                 II Гидравлические расчеты водопропускных сооружений

 

                                                 1. Гидравлический расчет трубы

 

      Гидравлический расчет трубы включает в себя определение:

-диаметра трубы и  типа укрепления русла;

-высоты подпора воды  и высоты насыпи над трубой;

-длины трубы,

      Расчет безнапорных труб производится по табл. П-15 [2], которая составлена из условия, что трубы имеют уклоны, не менее критического iкр. Практически трубы укладываются по уклону местности. Так как он меньше критического более чем в два раза, то подпор, полученный по таблице, увеличивается на величину:

                                               l ∙ (iкр - iо) = 19,4 × (0,007-0) = 0,14 м,

где    l = 19,4 -длина трубы, м;

          iо = 0-уклон трубы;

          iкр = 0,007-критический уклон.

      Так как тип оголовка I и Qр = 1,9 м3/с, то принимаем d = 1,25 м, Н = 1,26 м, v = 2,5 м/с, с учетом

1 × (iкр-iо), Н = 1,40 м.

      По скорости протекания воды (табл. П-16) [2] назначается тип укрепления русла -каменная наброска из булыжника или рваного камня.

      Определяем высоту насыпи над трубой Ннас. Бровка земляного полотна на подходе к трубе возвышаться на 0,5 м над расчетным горизонтом с учетом подпора. Высота насыпи должна обеспечивать размещение над трубой дорожной одежды; в итоге получаем:     

                              Ннаc= d +0,5 + hдорожной одежды = 1,25 + 0,5 + 0,68 = 2,43 м

      Длина трубы определяется по выражению:

                    l = В + 2m × Ннас = 12,1 + 2 × 1,5 × 2,43 = 19,4 м,

где m = 1,5-коэффициент крутизны откоса насыпи

      Из таблицы П-17 [2] находим:

- толщину звена = 0,12 м;

- длину оголовка = 2,26 м.

                                       

                                                2. Расчет отверстия малого моста

 

                                                  2.1 Определение бытовой глубины

 

      Бытовую глубину устанавливают подбором положения горизонта высоких вод. Для этого задаются каким-либо значением бытовой глубины hб = 1,05 м, определяют площадь живого сечения w, смоченный периметр р и гидравлический радиус R:

                                        

 

 

 

                                                                                                  ,

где  i1 = 0,1;

         i2 = 0,06 - уклоны (рис 2.1)

                                         

                          

                                                            

        

         Далее по формуле Шези вычисляем бытовую скорость:

                                   

где   ip = 0,007-уклон русла.

                                                  

где     n = 0,04 - русловой коэффициент, устанавливаемый по табл.;

           у = 0,25 - показатель степени.

      Зная площадь сечения и скорость в бытовых условиях, находят расход:

                                       

                                       Q = ω∙vб = 14,7∙1,3 = 19,11 м3/сек

 

     Полученный расход Q сравнивают с расчетным Qр. При отличии Q от Qр, менее 10 % принимаем назначенную бытовую глубину и скорость за действительные:

                                                 (Q-Qp)/Qp∙100% = 0,6%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                         Рис. 2. 1. Живое сечение мостового перехода

                                                                                                          

 

 

 

                                 2.2 Установление схемы протекания воды под мостом

 

      Для установления схемы протекания воды под мостом (рис. 2.2) необходимо знать критическую глубину потока:

                                                     

 

 

где    vдоп = 3,4-скорость потока, при которой не размывается грунт или укрепление русла-каменная      

          наброска из булыжного камня;

          g = 9,8-ускорение силы тяжести.

          Так как hб = 1,05<1,3∙hк = 1,53 то истечение свободное и     

          водослив незатопленный (рис.2.2.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Рис. 2.2. Схема протекания воды в русле (незатопленный водослив)

   

 

                                       2.3 Определение величины отверстия моста

 

      При свободном истечении отверстие моста на уровне свободной поверхности определяют по формуле:

                                         ,

где e = 0,9-коэффициент сжатия потока, зависящий от формы устоев.

     Полученную величину округляем до типового размера Bтип = 6 м.

 

                                                      2.4 Уточнение расчетных данных

 

      Определим  фактическую скорость под мостом:

                               

      Определим глубину потока под мостом:

                                      

 

     Глубина потока перед сооружением:

                                 

где   j = 0,9 - коэффициент скорости, зависящий от формы опор.

 

     

 

 

 

 

                             2.5 Определение высоты и длины моста (рис. 2.3)

 

        Наименьшая высота моста находится по выражению:

 

                        Нм = Н + Z + К = 1,74 + 0,75+ 0,96 = 3,45 м,

 

где   Z = 0,75- наименьшее возвышение низа пролетного строения над ГВВ;

         К = 0,96- конструктивная высота моста;

   

          Длину моста находим по формуле:

    

           LМ = B + 2 ∙ m ∙ HM +∑d +2p + 2q = 6 + 2 ∙ 1,5 ∙ 3,45 + 2 ∙ 0,1 + 2 ∙ 0,3 = 17,15 м,

 

где   В = 6- отверстие моста;

         m = 1,5- коэффициент крутизны откоса насыпи;

         Нм = 3,45- высота моста;

         d = 0- ширина промежуточной опоры;

         р = 0,1- расстояние от передней грани устоя до основания насыпи;

         q = 0,3- расстояние от задней грани устоя до вершины откоса насыпи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              

                                     Рис. 2.3. Схема малого моста при устоях с обратными стенками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                III Проектирование продольного профиля земляного полотна, водоотвода

 

                                     1 Проектирование продольного профиля.

 

      Продольный профиль содержит линию поверхности земли (черный профиль), рельеф местности по оси дороги, грунтовый и гидро-грунтовый разрез и проектную линию (красный профиль). В целом продольный профиль характеризует геологические условия и высотное положение бровки земляного полотна.

      Высотное положение бровки относительно линии поверхности земли, оцениваемое рабочими отметками, в решающей мере определяет эксплуатационные, прочностные и экономические показатели дороги, а также ее долговечность.

      Для получения оптимальных результатов при проектировании продольного профиля должны быть обеспечены:

      -необходимые условия для движения автомобилей и экономически эффективной работы     

       автотранспорта;

      -плавность и безопасность движения автомобилей, достигающих расчетной скорости;

      -устойчивость, надежность и долговечность дороги;

      -бесперебойное функционирование дороги;

      -экономичность строительства дороги.

      Необходимые эксплуатационные условия обеспечиваются путем прокладывания проектной линии с пологими продольными уклонами.

      СНиП П-Д.5-72 рекомендует применять уклоны до 30%. При экономической нецелесообразности выполнения этой рекомендации   из-за рельефа местности, допускается применять продольные уклоны, не превышающие следующих максимальных значений: при категории дороги III-50‰.

     Плавность движения автомобилей достигается вписыванием в переломы проектной линии круговых вертикальных кривых, а безопасность - назначением таких радиусов вертикальных кривых, которые обеспечивают расчетные расстояния видимости (на выпуклых переломах) и ограничивают центробежную силу в пределах 5% от веса автомобиля (на вогнутых переломах).

      Вертикальные кривые необходимо вписывать в переломы, где алгебраическая разность смежных уклонов Di равна или превышает на дорогах III категории 10‰. Подъемы считаются положительными уклонами, спуски отрицательными. Величина Di на переломах попутных уклонов (два подъема или спуска) определяется как разность сопрягаемых уклонов, а на переломах встречных уклонов (спуск и подъем, подъем и спуск)- как их сумма.

     Наименьшие значения параметров продольного профиля, при которых еще обеспечиваются плавность и безопасность движения автомобилей, приведены в таблице 10 СНиП. В проектах следует стремиться к применению возможно больших значений параметров - это повышает удобство и безопасность движения.

 

                                      2 Требования к проектированию кюветов

 

      На вертикальных кривых кюветы повторяют реальное круговое очертание бровки земляного полотна. Проектирование кюветов производится в такой последовательности:

   1. по величинам рабочих отметок устанавливаются места, где необходимо устройство кюветов.

   2. задается уклон дна кювета и тип укрепления;

   3. на чертеж вчерне наносится линия дна кювета;

   4. аналитически определяется расстояние от ближайшего пикета до точек с нулевыми рабочими отметками и до точек пересечения дна кювета с черным профилем (для этого необходимо рассмотреть получившуюся на чертеже геометрическую фигуру:

треугольник или трапецию, а так же составить и решить соответствующую пропорцию);

   5. указываются проектные отметки дна кювета на всех его переломах, на пикетах и в местах выхода на поверхность;

   б. записываются проектные уклоны кюветов;

   7. указываются расстояния между переломами и производится привязка к пикетажу точек начала и конца кювета, а также точек с нулевыми отметками;

   8. выполняется проверка вычислений (отметки дна кюветов в местах выхода на поверхность должны соответствовать отметкам земли; разность между проектными отметками бровки земляного полотна и проектными отметками дна кювета должна быть равной принятой глубине кювета; кроме того, в соответствии должны находиться указанные расстояния, уклоны и отметки);

   9. производится окончательное оформление чертежа и соответствующих граф. Проектные данные, относящиеся к кюветам, проставляются красной тушью.

 

                                                     IV Конструкция дорожной одежды

 

      Дорожная одежда является наиболее ответственным элементом, поэтому от правильного ее проектирования зависят как прочность и долговечность, так и общая стоимость дороги. Нежесткими называются одежды, слои которых либо не обладают сопротивлением изгибу, либо обладают им в малой степени.

      При конструировании нежесткой одежды необходимо:

   -учесть назначение дороги, ее категорию, состав и интенсивность движения, удельное давление на     

   покрытие и размер отпечатков пневматиков автомобилей, климатические и грунтово- 

   гидрогеологические условия строительства, наличие дорожно-строительных материалов и их  

   расчетные параметры;

   -определить рекомендуемый тип покрытия;

   -установить материал основания, а также необходимость введения в конструкцию морозозащитных  

   и дренирующих слоев;

   -принять минимальную толщину конструктивных слоев по технологическим требованиям.

 

      Проектирование нежестких одежд состоит: 

 

1. В выборе материалов конструктивных слоев,

2. Назначении числа этих слоев,

3. Размещении их в конструкции,

4. Определение толщины каждого слоя на основе прочностных расчетов,

5. Расчетов на морозоустойчивость.

    

     Из табл. 25 СНиП выбираем усовершенствованное капитальное из смесей асфальтобетона покрытие, укладываемое в теплом или холодном состоянии. Из методических указаний рис.24 выбираем асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании (рис .4.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 Рис 4.1. Схема дорожной одежды

1-Мелкозернистый асфальтобетон. 2-Крупнозернистый асфальтобетон. 3-Слой щебня, обработанного битумом. 4-Щебеночный слой. 5-Морозозащитный песчаный слой.