Дороги местного значения

Продольный  профиль дороги проектируют в тесной связи с планом трассы. При этом стремятся к наименьшему ограничению скорости, обеспечению безопасности движения, удобству водоотвода и к наилучшей защите дороги от снежных и песчаных заносов.

 

2.5  Поперечный профиль дороги.

Поперечным  профилем дороги называют изображение на чертеже сечения дороги плоскостью, перпендикулярно ее продольной оси. Дорогу располагают на земляном полотне, которое сооружают для обеспечения устойчивости проезжей части, сглаживания неровностей рельефа и отвода от дороги поверхностных вод.

Центральная часть земляного  полотна - проезжая часть – полоса поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей. Проезжую часть обычно укрепляют различными каменными и др. материалами,  устраивая дорожную одежду, верхний слой которой называется покрытием.

С обеих сторон к проезжей части примыкают обочины – это неукрепленные грунтовые полосы поверхности земляного полотна. Они создают боковой упор, служат местом временной стоянки автомобилей, используются для размещения на них строительных материалов в период ремонта дороги. Линии сопряжения обочин с проезжей частью называют кромками проезжей части.

Боковые поверхности  земляного полотна (насыпей, выемок, кюветов и пр.) выполняют в  виде  наклонных плоскостей - откосов. Различают внутренние и наружные откосы. Крутизна откоса зависит от качества грунта, высоты насыпи или глубины выемки, а так же от эксплуатационных требований, предъявляемых к дороге.

Бровки земляного  полотна – это линии сопряжения поверхностей обочин и откосов. Расстояние между бровками – это ширина земляного полотна. На продольном профиле дороги она служит проектной, или красной линией. 

Для отвода воды, стекающей  во время дождя и таяния снега  с поверхности дороги и прилегающей  к ней местности, устраивают боковые канавы – кюветы. Располагают вдоль дороги для осушения и  обеспечения водоотвода в выемках или при небольшой высоте земельного полотна. При выработке грунта для земляного полотна вдоль дороги устраивают резервы.

При проектировании поперечного профиля выдерживают следующие общие требования: 

• обеспечение безопасности дорожного движения;
• сохранение геометрических размеров и требуемой прочности в течение заданного срока службы;
• устойчивость к просадкам и морозному пучению;
• незаносимость снегом и песком;
• вписываемость в ландшафт местности. 

Для облегчения выбора рациональных форм поперечного сечения земляного полотна дороги на основе научных исследований, а так же опыта строительства и эксплуатации дорог составлены типовые поперечные профили для разных условий. По индивидуальным проектам поперечные профили земляного полотна проектируют только в особых случаях: в насыпях выше 12 м, в насыпях на поймах рек, староречий, болот и озер глубже 4 м; в выемках глубже 12 м; в выемках при неблагоприятных гидрогеологических условиях.

2.6 Расчет отверстий труб и малых мостов.

 Размеры отверстий труб и малых мостов определяют гидравлическим расчетом в зависимости от расчетного расхода воды, который должны пропускать эти сооружения. Расходы больших водотоков водосборной площадью более 100 км² обычно определяют гидрологическими расчетами с использованием многолетних натурных измерений расходов и уровней воды на гидрометрических постах в зоне предполагаемого дорожного строительства.

Для малых мостов и дорожных труб, устраиваемых на постоянных или временных (периодически действующих) водотоках, водосборная площадь которых выше места устройства сооружения не превышает 100 км², расчетные расходы вычисляют в соответствии с требованиями «Указаний по Определению расчетных гидрологических характеристик» (СН 435—72). Для этой цели могут быть использованы также региональные эмпирические  формулы, которые с большой точностью отражают местные условия.

В соответствии с действующими СНиП отверстия дорожных труб и малых деревянных мостов на сельскохозяйственных дорогах (IV и V категории) рассчитывают на расход 3% вероятности превышения (т. е. на такой расход воды, который может случиться три раза в 100 лет, или один раз в 33 года). Капитальные мосты на дорогах ниже III категории рассчитывают на расход 2% вероятности превышения (такой или больший расход возможен один раз в 50 лет).

Наибольший ливневый расход воды с малых (до 50 км²) водосборов для сооружений на сельскохозяйственных дорогах можно определить по упрощенной формуле  СОЮЗДОРНИИ (допускается в проектах сооружений стоимостью не более 5 тыс. р.), м³/с,

Q = Ψ (h-Z) ͫ Fⁿ,

где Ψ — геоморфологический параметр, характеризующий рельеф бассейна, определяется в зависимости от среднего уклона главного тальвега (лога), (табл.1); h - слой стока, мм, зависящий от географического положения водосборного бассейна (ливневого района), принятого процента обеспеченности,  категории почвогрунтов и времени от начала стока до конца ливня (табл. 2); Z - слой осадков на смачивание растительности, мм. Если водосборная площадь покрыта густой травой или кустарником, Z = 5...10 мм, лесом – Z= 10...14, для болот Z = 20...40 мм. m, n - показатели степени, примерно равные : m = 1,3...1,6; n = 1,0...2,3 (в зависимости от h – Z и F); F - водосборная площадь, км², определяют путем измерения в натуре или по карте с горизонталями.

Средний уклон лога определяют путем деления разности его высотных отметок в вершине и в точке  предполагаемого устройства сооружения, на развернутую длину тальвега. Для облегчения расчетов значения (h - Z) ͫ и Fⁿ приведены в табл. 3.

Вычисленный по приведенной  выше формуле расход не должен быть больше расхода полного стока Q = 0,56 (h - Z)F. В расчет принимают меньший из расходов, вычисленным по обеим формулам.

Расчет отверстий труб. Наибольший расчетный расход воды может протекать через трубу в условиях безнапорного, полунапорного и напорного гидравлического режима. Соответственно дорожные трубы разделяют на безнапорные,  полунапорные и напорные.

При безнапорном режиме вода на всем протяжении трубы имеет свободную поверхность. Опыт показывает, что труба работает в безнапорном режиме, пока глубина потока перед ней не превышает 1,2 ее диаметра. Следовательно, критерием протекания потока в трубе является условие H ˂ 1,2 hтр, где H – напор воды перед трубой, hтр – высота (или диаметр) трубы.

Пропускную способность Q трубы, работающей в безнапорном режиме, рассчитывают по формуле водослива с широким порогом

Q = mb √2g H³/²,

где m – коэффициент расхода; b – ширина отверстия трубы; g – ускорение свободного падения, м/с²; H – глубина воды перед входом в трубу, м.

Для круглых труб с  внутренним диаметром D эту формулу можно представить в виде

Q = 0,28D √2g H³/²

или, имея в виду, что  для безнапорных труб H ≤ 1,2D,

Q = 1,42D /²

По этой зависимости, зная наибольший расход водотока, можно  определить требуемый диаметр безнапорной  трубы или по известному диаметру рассчитать ее пропускную способность.

При глубине перед  дорожной трубой больше 1,2 ее диаметра начинается так называемый полунапорный режим. Он отличается неустойчивостью, выражающейся в колебаниях уровня воды перед трубой, ее всплесках и изменение пропускной способности во времени. Полунапорного режима стараются избегать путем изменения входного оголовка.

Если к тубе поступает  такой большой расход, что перед  входом в нее образуется глубина H которая в 1,4 раза больше диаметра трубы может наступить напорный режим, при котором труба по всей длине работает полным сечением. Для устойчивости напорного режима необходимо одновременное выполнение двух условий: напор (Н) должен быть более 1,4, а продольный уклон трубы (i) – меньше гидравлического уклона (уклона трения iтр), т.е. i < iтр. В случае истечения воды под уровень, т.е. когда глубина за трубой равна ее высоте (или больше нее), труба работает всегда полным сечением, независимо от указанного выше соотношения уклонов.

Напорные трубы экономичнее  безнапорных, так как могут пропускать те же расходы при меньших диаметрах, однако из-за больших глубин перед  входом они требуют устройства более высокой насыпи. Поэтому напорные трубы рекомендуется применять, когда дорога пересекает глубокие овраги и балки с крутыми склонами. В этом случае, по условиям проектирования, в продольном профиле предусматривают высокую насыпь.

Бровка земляного полотна  дороги на подходах к трубам и малым  мостам должна возвышаться над расчетным  уровнем воды (с учетом подпора) не менее чем на 0,5 м при безнапорном  режиме и не менее чем на 1 м  при напорном и полунапорном режиме.

Наименьшие отверстия труб под насыпями сельскохозяйственных дорог принимают при длине трубы до 15 м – 0,75 м, от 15 до 20 м – 1 м, свыше 20 м – не менее 1,25 м; на съездах и на внутрихозяйственных дорогах возможно применение труб диаметром 0,5 м.

Чтобы установить стоимость трубы, кроме диаметра ее отверстия, надо знать также ее длину Lт, которую определяют с некоторым приближением (без учета конструкции оголовков) по зависимости

L = B + 2mH

где B – ширина земляного полотна, м; m – коэффициент заложения откоса насыпи; H – высота насыпи у трубы, м.

Гидравлический  расчет малых мостов. Мосты (а не дорожные трубы) проектируют, когда дорога пересекает водотоки с большими расчетными расходами (более 5 - 8 м³/с); на постоянно действующих водотоках, где независимо от расхода возможно образование ледостава, на болотах, заболоченных землях, периодически затопляемых логах.

Что бы установить размер моста надо знать бытовые условия  водотока, т. е. его скорость и глубину  при прохождении расчетного расхода  через створ до постройки моста.

Если поперечный профиль лога в месте, где он пресекается дорогой, имеет треугольную форму, бытовые условия потока определяют по следующей схеме.

1. Определяют модуль расхода, или расходную характеристику К

К = Q / √iо,

где Q – расчетный расход, м³/с; iо – продольный уклон лога в зоне намеченного сооружения.

2. Определяют геометрическую характеристику створа I

I = 1/i1 + 1/i2,

где i1i2 – уклоны склонов поперечного сечения лога в месте его пересечения с дорогой.

3. Вычисляют бытовую глубину, м,

hб = m³√K/I,

где m – параметр, учитывающий состояние поверхности русла.

Если мост перекрывает  водоток по всей ширине при наибольшем расчетном расходе, то отверстие моста гидравлически не рассчитывают. Это может быть при очень крутых берегах, узких и глубоких водотоках. Однако такие условия встречаются редко.

Не требуется гидравлического  обоснования размеров моста через  мелиоративный канал, если опоры моста находятся вне воды.

Отверстие моста обычно рассчитывают для условий измененного  режима водного потока. Устройство подходов к мосту в виде земляных насыпей уменьшает живое сечение водотока и создает подпор, а следовательно, увеличивает скорость протекания воды под мостом по сравнению с бытовой. Стеснение потока подходами допускается при условии, что его скорость под мостом при максимальном расходе может быть больше бытовой.

Экономически целесообразно  делать отверстие уже (мост короче), но укреплять русло в зоне моста от размыва. Обычно это делают при длине моста до 20м.

Если к высоте моста  прибавить отметку поверхности  земли под мостом, получим высотную отметку его проезжей части (отметку контрольной точки), через которую или выше нее должна пройти проектная линия дороги на продольном профиле.

При проектировании малых  мостов их отверстия иногда можно  принимать без предварительного расчета. Но для этого необходимо знать глубину и ширину разлива воды при паводке.

В случае замены пришедшего в негодность моста новый строят на месте старого или рядом с ним. Отверстие нового моста принимают равным отверстию старого, если последний «справлялся» с пропуском паводка.

Габариты и расчетные нагрузки мостов. Мосты и трубы должны гарантировать пропуск автомобилей, тракторов и различных сельскохозяйственных машин. Для этого они должны иметь определенные размеры в поперечном измерении, определяемые габаритом. Габаритом моста принято называть контур на его поперечном разрезе, ограничивающий пространство, свободное от каких-либо конструкций и предназначенное для безопасного движения транспорта. Согласно СНиП, на дорогах IV и V категорий мосты должны иметь габариты соответственно Г-8 и Г-7. Это значит, что ширина их проезжей части между бордюра ми или колосоотбойными брусьями должна быть равна соответственно 8 и 7 м. Габариты искусственных сооружений для пропуска полевых дорог и скотопрогонов (при отсутствии специальных требований заинтересованных  организаций) принимают соответственно: ширину 6 и 4 м, высоту 4,5 и 2,5 м.

При расчете несущих  конструкций мостов и дорожных труб на прочность учитывают все возможные  нагрузки и воздействия: собственную  массу, массу движущегося транспорта, динамические нагрузки, давление  
грунта, воды, ветра, льда и др.

Глава 3. План трассы. Расчеты

Курсовой проект заключается в построении продольного  и      поперечного профиля дороги. Порядок выполнения проекта: