Проектирование автомобильной дороги

          

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ  ТРАССЫ

АВТОМАГИСТРАЛИ ПО КАРТЕ

План трассы представляет собой  клотоиду. Для рассмотрения было предложено 2 варианта трассы для определения  из них наиболее экономичного по стоимости строительных работ, последующей эксплуатации дороги и себестоимости перевозок.

             1-й вариант.

Данный вариант проходит по местности  с пересеченным рельефом, отклоняясь от воздушной линии на запад, имеет 2 угла поворота 26° и 49°, в которые вписаны клотоидные кривые с радиусами 3289 и 2382м соответственно. Он пересекает речку и железную дорогу, в дальнейшем он проходит параллельно железной дороге на расстоянии 200 – 300м, повторяя её очертания. В конце перед пунктом назначения автомагистраль пересекает второй водоток – речку шириной 30м. Общая длина варианта составляет 7057,82м.

2-й вариант.

Данный вариант проходит по немного  местности с более пересечённым рельефом, он пересекает две речки  шириной 10 и 30м, отклоняясь незначительно на восток от воздушной линии, имеет 2 правых угла поворота: 20° и 52°, в которые вписаны клотоидные кривые с радиусами 3982 и 2300м. Дорога пересекает ряд понижений и обходит справа населённый пункт. Общая длина варианта составляет 6954,90м.

 

Варианты трассы в плане приведены в приложении 1.

Ведомость углов поворота, прямых, переходных и круговых кривых вычисляется  по (Ксенодохов В.И. Таблицы для проектирования и разбивки клотоидной трассы автомобильных  дорог.) и приведена в приложении 2 для обоих вариантов. Для 2-го варианта она также вычисляется пакетом программ «Credo»и приводится в приложении 3.

 

   

 

 

 

 

 

 

 

     4.СРАВНЕНИЕ  ВАРИАНТОВ АВТОМАГИСТРАЛИ

            4.1.Проектирование продольных профилей

Для сравнения вариантов автомагистрали необходимо построить сокращённые продольные профили, где проектная линия наносится исходя из минимума объёмов земляных работ. Продольный профиль 1-го варианта составляется вручную и представлен в приложении 9. Продольный профиль 2-го варианта составляется автоматически пакетом программ «Credo», и вместо него прилагается таблица параметров продольного профиля в приложении 4.

         4.2.Сравнение вариантов по физико-географическим  условиям 

                                                    трассирования 

 1-й вариант.

Данный вариант проходит по пересечённому  рельефу местности, в связи с  этим по данному варианту, в связи  с этим здесь почти не будет  мест, где застаивается вода. Такие  места будут только вблизи рек. Согласно розе ветров господствующее направление  ветров в зимнее время - южное, с точки зрения снегонезаносимости данный вариант имеет относительно благоприятное расположение.

2-й вариант.

Данный вариант проходит по более  пересечённому рельефу местности  и здесь не имеются места, где  будет застаивается вода. Здесь имеют место более крутые уклоны в связи с пересечением под прямым углом долины реки и попаданием трассы в углубления между сетью понижений. 

Вывод: С точки зрения физико-географических условий 1-й вариант более благоприятен, чем 2-й.

4.3.Сравнение вариантов по технико-эксплуатационным показателям

                       4.3.1.Сравнение по общей длине  трассы

 

1-й вариант: 7057,82м;

2-й вариант: 6954,90м.

 

               4.3.2.Сравнение по коэффициенту  удлинения трассы

 

Коэффициент удлинения трассы определяется по формуле 4.1:

                                                                                                             (4.1);

где: Lв – длина варианта, км;

L вл – длина воздушной линии, соединяющей пункты трассы 6313м.

1-й вариант: 2-й вариант:

 

          4.3.3.Сравнение  по средней величине угла поворота  трассы

 

Средняя величина угла поворота трассы определяется по формуле 4.2:

 

(рад);                                                                                        (4.2);

 где: a_ср – сумма всех углов поворота трассы в радианах;

          n – количество углов поворота.

1-й вариант:                                         2-й вариант:

 

                                  4.3.4.Сравнение по среднему радиусу  закругления

 

Средний радиус закругления определяется по формуле 4.3

                                                                                                       (4.3);

где: SK – общая длина всех кривых варианта, м;

1-й вариант: 2-й вариант:

 

 

 

4.3.5.Сравнение по относительной  длине участков с близкими  к предельным уклонами в прямом и обратном направлениях

 

Относительная длина участков с  близкими к предельным уклонами определяется по формуле 4.4, (для уклонов, отличающихся от предельных до 10 ⁰/₀₀):

                                                                                           (4.4);

 где: Lпред – сумма длин участков с уклонами, близкими к предельным, т.е.

отличающимися от предельных до 10 ⁰/₀₀;

Относительная длина участков с  уклонами близкими к предельным составляет:

1-й вариант: 2-й вариант:

 

4.3.6.Сравнение по условному  среднему уклону дороги в прямом  и обратном направлениях

 

Определяется по формуле 4.5:

                                                                                               (4.5);

где: l_k, i_к – соответственно длины и уклон "к" - го участка (при подсчете берутся только подъемы).

Условный средний уклон дороги в прямом и обратном направлениях составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:  

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление: 23,1 ⁰/₀₀;

Обратное направление: 23,36 ⁰/₀₀.

                              4.3.7.Сравнение по безопасности  движения

 

Осуществляется с помощью графиков коэффициентов аварийности представленных:

1-й вариант - Приложение 9;

2-й вариант - Приложение 6.

Анализируя графики коэффициентов  аварийности можно сказать, что  оба варианта отвечают требованиям  безопасности т.к. Кавар на всем протяжении обоих вариантов не превышает  норму. Самое большое значение: 0,63 – для 1-го варианта и 1,0 – для 2-го варианта.

 

      4.4.Сравнение  по транспортно - эксплуатационным  показателям

Для этого составляем таблицу для  определения суммарного расхода  горючего и скорости движения автомобиля. В таблице также определяем дорожное сцепление - y, которое приравнивается к динамическому фактору – Д находится по (Порожняков B.C. «Автомобильные дороги. Примеры проектирования»).

                                                                                                        (4.6);

где: j - коэффициент поперечного сцепления, равный 0,02;

       i – уклон дороги, подъёмы – со знаком плюс, спуски – со знаком минус.

Расход топлива определяется по (Методические указания к курсовому проекту " Проект автомагистрали " Тюмень 1995 г.).  

 

Определение скорости движения  и расхода горючего для автомобиля. Таблица 4.1
Пикетажное значение		Расстояние, м	Прямое направление					Обратное направление
			y	Vк	Lk/Vk	Qk	Qk/Lk	y	Vк	Lk/Vk	Qk	Qk/Lk
от	до
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0+00	2+00	200	0,005	90	0,0022	32	0,064	0,035	90	0,0022	74	0,148
2+00	9+00	700	-0,007	90	0,0078	25	0,175	0,047	60	0,012	70	0,49
9+00	10+00	100	0,02	90	0,0011	52	0,052	0,02	90	0,0011	52	0,0052
10+00	16+00	600	0,06	50	0,012	83	0,498	-0,02	90	0,0067	25	0,15
16+00	20+00	400	0,02	90	0,0044	52	0,208	0,02	90	0,0044	52	0,208
20+00	24+50	450	-0,01	90	0,005	25	0,11	0,05	50	0,009	70	0,315
24+50	27+00	250	0,06	50	0,005	83	0,208	-0,02	90	0,0028	25	0,063
27+00	35+00	800	0,012	90	0,0089	41	0,328	0,028	90	0,0089	64	0,512
35+00	38+50	350	-0,02	90	0,0039	25	0,088	0,06	50	0,007	83	0,291
38+50	47+00	850	0,031	90	0,0094	68	0,578	0,009	90	0,0094	39	0,332
47+00	60+00	1300	-0,015	90	0,014	25	0,325	0,055	50	0,026	77	1,001
60+00	70+58	1058	0,02	90	0,012	52	0,55	0,02	90	0,012	52	0,55

             S=7,058км             S=0,0807         S=3,184                   S=0,102       S=4,112                                           

 

                       4.4.1.Сравнение по средней скорости движения

 

Сравнения производятся по таблице 4.1 и  приложении 7.

Средняя скорость движения потока по вариантам вычисляется по формуле 4.7:

 

                                                                                                     (4.7);

где: V_k – скорость движения расчётного автомобиля (для 1-го варианта) или потока автомобилей (для 2-го варианта), км/ч;

 

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное  направление:

2-й вариант:

Прямое направление: 64,8км/ч;

Обратное направление: 57,1км/ч.

 

 

4.4.2.Сравнение по минимальному  времени пробега автомобиля по  дороге

 

 

 Осуществляется по формуле 4.8:

                                                                                                      (4.8);

 

Минимальное время пробега автомобиля по дороге составляет:

1-й вариант:

Прямое  направление:

Обратное  направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

 

4.4.3.Сравнение по виртуальной  длине трассы по скорости движения

 

Осуществляется по формуле 4.9:

 

                                                                                         (4.9);

 

где: Vmax – максимально возможная скорость движения расчетного автомобиля   ( 90км/ ч ).

 

Виртуальная длина трассы по скорости движения составляет:

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

2-й вариант:

Прямое направление:

Обратное направление:

4.4.4.Сравнение по виртуальной  длине трассы по расходу горючего

 

Осуществляется по данным из таблицы 4.1 и приложения 8 по формуле 4.10:

                                                                         (4.10);

 

где: Qmin – наименьший расход горючего при движении с максимальной скоростью: 25 л/100 км;

Q_k – расход горючего на "к" - ом участке, определяемый по экономической характеристике автомобиля.

 

Виртуальная длина трассы по расходу  горючего составляет:

 

 

 

1-й вариант:

Прямое направление:

Обратное  направление:

2-й вариант:

Прямое  направление:

Обратное  направление:

                     4.4.5.Сравнение по показателю расхода  горючего

 

Осуществляется по формуле 4.11:

                                                                                                         (4.11);

Показатель расхода горючего составляет:

1-й вариант:

Прямое  направление:  

Обратное  направление:

2-й вариант:

Прямое  направление:

Обратное направление:

4.4.6.Сравнение по показателю  скорости движения

 

Осуществляется по формуле 4.12:

                                                                                                       (4.12);

Показатель  скорости движения составляет:

1-й вариант:

Прямое  направление:

Обратное  направление:

2-й вариант:

Прямое  направление:

Обратное направление:  

 

                  4.5.Сравнение по общестроительным  показателям

          4.5.1.Сравнение  по объему земляных работ и  их стоимости

 

Для определения объёмов земляных работ  для 1-го варианта составляем сводную таблицу объёмов земработ, а для 2-го варианта – объёмы берём с приложения 5. Для ручного варианта объёмы берутся по («Таблицы для подсчёта объёмов земляных работ», под ред. Митина). Объёмы даются на ширину насыпи или выемки в 15м, в нашем же случае, при ширине земляного полотна 28,5м, нужно ввести поправку на недостающий объём. Она считается по формуле:

Vдоп=L*hср*В, м³;                                                               (4.13);

 Где: L – длина участка, м;

         Hср – средняя высота насыпи на этом участке, м;

         В – ширина недостающей части земполотна, м;

      

 Поправка на разность отметок  считается тогда, когда разность  отметок при L>50м больше 2м, и при L<50м больше 1м по формуле:

                                                  

                   m*( H₁ - H₂ )²

       DV = --------------------- * L, м³;                                             (4.14);

                         12

 

где: m - заложение  откосов, m = 1,5;

      L - длина  выбранного  участка, м;

      H₁ и H₂ - отметки насыпи  в точках 1и 2 ;

 

Поправка на дорожную одежду учитывается  по формуле:

 

V=B_до*h_до;  м³;                                                                                                   (4.15);

 

 Где: B_до – ширина дорожной одежды, м;

         h_до – толщина дорожной одежды, м;

 

Результаты подсчёта объёмов земработ представлены в таблице 4.2.

 

 

  

Таблица  4.2

Сводная ведомость  объемов  земляных  работ