Проектирование строительства автомобильной дороги в районе г. Молодечно, Минской области

Содержание Введение Краткая характеристика района строительства

1.Определение основных технических нормативов автомобильной дороги

1.1 Установление технической категории

1.2 Определение радиусов горизонтальных кривых

2. Проектирование закругления малого радиуса

2.1 Проектирование плана закругления малого радиуса

3. Проектирование участка автомобильной дороги

3.1 План автомобильной дороги

3.2 Продольный профиль

3.3 Поперечные профили земляного полотна и проезжей части

4. Определение объемов работ

4.1 Определение объемов земляных работ

4.2 Определение объемов планировочных и укрепительных работ

4.3 Конструкция дорожной одежды Литература

ВВЕДЕНИЕ

Краткая характеристика района строительства.

Район строительства г. Молодечно, Минская область.

Климат умеренно континентальный, влажный.

Средняя температура наиболее холодного месяца января -5,8°С, самого тёплого июля +17,3°С.

Среднегодовое количество осадков 550−700мм.

Среднегодовая влажность 78%

Почвы преимущественно дерново-подзолистые.

Толщина снежного покрова при пятипроцентной обеспеченности 0,50 м.

Глубина промерзания грунта 0,80 — 1,20 м.

Тип местности по увлажнению — 2.

1.Определение основных технических нормативов автомобильной дороги проектирование строительство автомобильная дорога

1.1 Установление технической категории Ориентировочно категория дороги назначается по перспективной интенсивности движения Nt:

Nt = N0 (1 + 0,01 p) t — 1 = 3560(1 + 0.01*4,0)19=7500 авт./сут, где N0 — начальная интенсивность движения, авт./сут;

pежегодный прирост интенсивности, % (по заданию);

t — расчетный период (t = 20 лет).

По ТКП 45−3.03−19−2006 «Автомобильные дороги. Нормы проектирования» принимаем II категорию автомобильной дороги.

1.2 Определение радиусов горизонтальных кривых Минимальный радиус горизонтальной кривой вычисляют по формуле:

Rмин= V2/(127*(+iв)) = 1202/(127*(0,11+0,05)) =710 м, где V — расчетная скорость для дороги принятой категории, км/ч;

м — коэффициент поперечной силы по условиям удобства пассажиров;

м = 0,2 — 7,5 10−4 V = 0,2−7,5*10−4 V =0,2−7,5*10−4*120=0,11,

in — поперечный уклон проезжей части в долях единицы, принимается равным 0,05

Рекомендуемый радиус горизонтальной кривой для двухскатного поперечного профиля проезжей части равен:

Rрек= V2/(127*(-in)) = 1202/(127*(0,11−0,02))=1260 м ;

где — коэффициент поперечной силы;

iп — поперечный уклон проезжей части с двухскатным поперечным профилем, зависит от типа покрытия (iп =0,02).

Таблица 1. Таблица технических параметров проектируемой дороги.

2. Проектирование закругления малого радиуса

2.1 Проектирование плана трассы закругления малого радиуса Переходные кривые предназначены для постепенного нарастания центробежной силы при переходе автомобиля с прямой на круговую кривую. R переходной кривой — переменный. Изменяется от бесконечности до R в конце. В конце переходной кривой с=R, а S=L:

Схема закругления малого радиуса представлена на рис.

Элементы закругления с симметричными переходными кривыми Вычисляем длину переходной кривой L:

L=V3/(47*J*R)=1203/(47*0,3*850)=144,18 м;

где V — расчетная скорость для дороги принятой категории, км/ч;

J — допускаемая скорость нарастания бокового ускорения, м/с3, принимается равной 0,3 для радиусов закруглений 300 м и более в обычных условиях и 0,5

R — радиус круговой кривой.

Полученное значение L сопоставляем с минимальными по нормам проектирования и принимаем по интерполяции L=145 м.

Находим угол, на который уменьшается круговая кривая при вписывании одной переходной кривой:

=L*180/(2*R)= 145*180/(2*3,14*850)= 4.88 699 295 846 879 117 312о Проверяем условие возможности разбивки закругления с переходной кривой:

т. е. 40>2*4.88 699 295 846 879 117 312о;

где — угол поворота трассы.

Вычисляем длину круговой кривой К0:

К0=*R*(-)/180=3,14*850*(40 -2*4.88 699 295 846 879 117 312о)/180= 450,41 м;

Закругления с переходными кривыми выносим на местность методом прямоугольных координат Х и У, помещая начало координат в начало первой переходной кривой и в конец второй.

Находим координаты переходной кривой:

Хк = S — S5/(40*A4) = 145−1455/(40*351,074)= 142,90 м,

Yк = S3/(6*А2) — S7/(336*А6) =1453/(6*351,072) — 1457/(336*351,076)= 4,01 м А=LR=351,07 м, где, А — параметр переходной кривой;

Далее определяем смещение t и сдвижку p переходной кривой:

t = XК — R*sin =142,90−850*sin (4.88 699 295 846 879 117 312о)= 71,48 м;

p=YК — R (1-cos)=4,01−850(1-cos (4.88 699 295 846 879 117 312о)) = 1,0046 м;

где XК и YК — координаты конца переходной кривой, которые определяют при S=L.

Вычисляем тангенс закругления:

Т=(R+p)*tg (/2)=(850+1,0046)*tg (40/2)= 309,74 м.

Домер закругления малого радиуса равен:

D=2*(T+t) — (2*L+K0) = 2*(309,74+71,48) — (2*145+450,41)= 26,03 м.

Определяем пикетное положение основных точек закругления:

т.А (начало закругления) НЗ=ВУ-(Т+t)=3280 -(309,74+71,48) = 2898,78;

т.В (начало круговой кривой) НКК=НЗ+L=2898,78+145=3041,78;

т.С (конец круговой кривой) ККК=НЗ+L+K0=2898,78+145+450,41=3492,19;

т.Д (конец закругления) КЗ=НЗ+2L+K0=2898,78+2*145+450,41=3635,19;

Пикет середины закругления: ПКСЗ=ПК НЗ +L+=2898,78+145+450,41/2=3266,99

Проверка: КЗ=НЗ+2L+К0 =0,00+2*145+450,41=3635,19

КЗ=ПКВУ+T+t-D= 3280+309,74+71,48−26,03=3635,19

Для выноски круговой кривой вычисляем координаты Х и Y:

Х=t+R*sin (+(S-L)/R*180/)

Y=p+R[1-cos (+(S-L)/R*180/)]

где S — расстояние от начала закругления до рассматриваемой точки на круговой кривой.

Для выноски переходной кривой вычисляют координаты X и Y по предыдущим формулам, а для выноски круговой кривой (до ее середины) по следующим формулам:

где t, p — смещение и сдвижка

S — расстояние от начала закругления до рассматриваемой точки на круговой кривой.

Таблица 2. Координаты переходной кривой и круговой кривой

3. Проектирование участка автомобильной дороги

3.1 План трассы автомобильной дороги.

Проектирование плана трассы включает:

вынесение препятствий трассированию и контрольных точек;

нанесение вариантов плана трассы;

подбор радиусов и длин переходных кривых закруглений;

пикетаж и составление ведомости углов поворота, прямых и кривых;

составление чертежа «План трассы».

Нанесение вариантов плана трассы.

В курсовой работе рассматриваем два варианта плана трассы. Варианты плана трассы наносим методом упругой линии, очертание проволоки закрепляем на плане простым карандашом. После этого измеряем углы поворота трассы в местах изменения направления прямых, расстояние между вершинами углов, расстояние от начала и конца трассы до ближайшей ВУ, а также биссектрисы закругления.

Прокладываем трассу на плане местности. Это очертание представляет собой примерное положение трассы. Для обеспечения возможности выноски этой трассы на местность кривую заменяем ломаной прямой.

После этого измеряем углы поворота трассы в местах изменения направления прямых:

б1 = 36о;

б2 = 44 о;

расстояние между вершинами углов:

П2 = 905 м расстояния от начала и конца участка трассы до ближайших ВУ:

П1 = 1000 м;

П3 = 550 м;

биссектрисы закруглений:

Б1 = 55 м;

Б2 = 80 м.

Подбор радиусов и переходных кривых закруглений.

Закругления вписываем таким образом, чтобы выдерживались нормативы плана трассы (радиусы и длины переходных кривых и прямых вставок) и не было наложения соседних закруглений.

Радиус кривых назначаем не менее рекомендуемого.

Ориентировочные радиусы закруглений определяем по величине биссектрисы Бi и угла поворота:

RБ1 = Б1 /(sec (б½) — 1) = 55/(sec (36/2) — 1) = 1068,75 = 1100 м,

RБi2= Бi /(sec (бi/2) — 1) = 80/(sec (44/2) -1) = 1018,66 м = 1050 м.

Поскольку вычисленные радиусы менее 2000 м, то необходимо ввести переходные кривые.

Длины переходных кривых на закруглениях с радиусами менее рекомендуемых назначаем в соответствии с нормами проектирования:

L1=120 м;

L2=120 м.

Вычисляем ориентировочные тангенсы круговых кривых, принимая сдвижку р=0:

Ti =Ri*tg (ai/2)

T1 = 1100•tg (36/2) = 357,41 м, Т2 = 1050•tg (44/2) = 424,23 м.

Проверяем достаточность длин прямых П1, П2, П3:

П1 = 1000 м > Т1 = 357,41 м;

П2 = 905 м > Т1 + Т2 = 357,41+424,23 =781,64 м.

П3 = 550 > Т2 = 424,23 м;

Пикетаж и составление ведомости прямых и кривых Пикетаж включает нанесение пикетов и плюсовых точек на трассе с помощью измерителя и установление пикетного положения углов поворота.

ПК ВУ1=НХ+П1=ПК 10+00;

ПК ВУ2=ВУ1+П2-Д1=ПК 18+80,99;

ПК КХ = ВУ2 + П3 — Д2 = ПК 23 + 88,43;

Проведём проверку: ПК КХ= ПiДi= ПК 23+88,43;

Для первого закругления:

угол в, на который уменьшается круговая кривая при вписывании одной переходной кривой:

=L*180/(2*R)= 120*180/(2*3,14*1100)= 3,125 224 328о Проверяем условие возможности разбивки закругления с переходной кривой:

т. е.

где б — угол поворота трассы.

Вычисляем длину круговой кривой K0:

К0=*R*(-)/180=3,14*1100*(36 -2*3,125 224 328)/180= 571,15 м;

Координаты переходной кривой:

Хк = S — S5/(40*A4) = 120−1205/(40*363,32 4)= 119,96 м,

Yк = S3/(6*А2) — S7/(336*А6) =1203/(6*363,32 2) — 1207/(336*363,32 6)= 2,18 м;

А=LR=363,32 м, Далее определяем смещение t переходной кривой:

t = XК — R*sin =119,96−1100*sin (3,125 224 328)= 59,99 м;

Определяем сдвижку p переходной кривой:

p=YК — R (1-cos)=2,18−1100(1-cos (3,125 224 328)) = 0,54 м;

Вычисляем тангенс круговой кривой:

Т=(R+p)*tg (/2)=(1100+0,54)*tg (36/2)= 357,59 м.

Вычисляем домер Д:

D=2*(T+t) — (2*L+K0)= 2*(357,59+59,99) — (2*120+571,15)= 24,01 м.

Для второго закругления:

=L*180/(2*R)= 120*180/(2*3,14*1050)= 3,274 044 544о

т. е.

К0=*R*(-)/180=3,14*1050*(44 -2*3,274 044 544о)/180= 686,34 м;

Хк = S — S5/(40*A4) = 120−1205/(40*354,96 4)= 119,96 м,

Yк = S3/(6*А2) — S7/(336*А6) =1203/(6*354,96 2) — 1207/(336*354,96 6)= 2,29 м;

А=LR=354,96 м,

t = XК — R*sin =119,96−1050*sin (3,274 044 544о)= 59,99 м;

p=YК — R (1-cos)=2,29−1050(1-cos (3,274 044 544о)) = 0,58 м;

Т=(R+p)*tg (/2)=(1050+0,58)*tg (44/2)= 424,46 м.

D=2*(T+t) — (2*L+K0)= 2*(424,46 +59,99) — (2*120+686,34)= 42,56 м.

Пикетное положение точек для первого закругления:

НЗ=ВУ-(Т+t)=1000 -(357,59+59,99) = 582,42;

НКК=НЗ+L=582,42+120=702,42;

ККК=НЗ+L+K0=582,42+120+571,15=1273,57;

КЗ=НЗ+2L+K0=354,96+2*120+571,15=1393,57;

Пикетное положение точек для второго закругления:

НЗ=ВУ-(Т+t)=1880,99 -(424,46+59,99) =1396,54;

НКК=НЗ+L=1396,54+120=1516,54;

ККК=НЗ+L+K0=1396,54+120+686,34=2202,88;

КЗ=НЗ+2L+K0=1396,54+2*120+686,34=2322,88.

Для составления ведомости прямых и кривых на каждом закруглении при известных значениях, R, L вычисляют остальные элементы закругления, пикетные положения основных точек закругления, длины оставшихся прямых участков трассы и их румбы Румб (магнитный или истинный) — острый угол между ближайшим концом меридиана (магнитного или истинного) и направлением прямой. В курсовом проекте вычисляют магнитный румб. Для этого с помощью карты местности сначала определяется дирекционный угол ДУ1 прямой П1. Дирекционный угол — угол между вертикальной линией 1 километровой сетки карты и направлением прямой. Так, для прямой ВУ1 — ВУ2 дирекционный угол равен ДУ1

ДУ1 = 73є; ДУ2 = 106є; ДУ3 =75є.

Далее в курсовом проекте вычисляем магнитный азимут:

где — угол между вертикальной линией сетки карты и магнитным меридианом, указан внизу карты местности.

По полученной величине азимута А1 вычисляем значение магнитных азимутов и румбов остальных линий. Так, азимут линии П2 будет равен

.

Азимут линии П3:

По величине азимутов, А вычисляют румбы линии:

если 0? А? 90, то румб равен СВ: А;

если 90 < А? 180, то румб ЮВ: (180-А);

если, то румб ЮЗ: (А-180);

если, то румб СЗ: (360-А).

Румб линии П1: 90? А2? 180, ЮВ:

0? А1? 90, СВ:

0? А3? 90, СВ:

Таблица 3. Ведомость углов поворота, прямых и кривых

Правильность составления ведомости прямых и кривых проверяют:

по длине трассы

;

2412,44−0,00=674,95+1257,49+2*240=2412,44

по домерам

.

2*(782,05+2*59,99)-(2*240+1257,49)= 24,01+42,56=66,57

Проверка выполняется.

3.2 Продольный профиль Проектирование продольного профиля включает:

нанесение исходной информации;

назначение контрольных точек и руководящих отметок;

составление вариантов проектной линии;

проектирование кюветов.

Нанесение исходной информации.

К исходной информации относятся:

а) план трассы;

б) чёрный профиль по оси трассы;

в) геологическое строение местности по оси дороги.

План трассы составляют по данным топографической карты. Обозначают угодья, пересекаемые дороги, водотоки, линии связи и электропередач, временные репера, положения вершин углов поворота и направления поворота трассы. По данным ведомости углов поворота, прямых и кривых наносят элемента плана оси дороги: прямые, закругления, указывают номера пикетов и километры.

Чёрный профиль — продольный профиль поверхности земли вдоль оси трассы. Для его построения по карте в горизонталях на всех пикетах, переломах местности, в местах пересечения с водотоками, автомобильными и железными дорогами определяем отметку поверхности с точностью до 1 см.

Параллельно ей на расстоянии 2 см проводят вторую сплошную тонкую линию и соединяют одновременно точки этих профилей вертикальными кривыми.

Для начала на предварительном варианте нашей трассы мы наносим пикеты через каждые 100 м (масштаб 1:5000). Пикеты начинаем наносить с начала хода и до конца хода, за одно сравнивая с данными, полученными в ведомости углов поворота, прямых и кривых, чтобы, полученные значения в ведомости совпадали на карте при разбивке пикетов. В курсовом проекте трасса имеет длину 2412,44метров, следовательно, при разбивке пикетажа мы получаем 24 целых пикетов. Определяем черные отметки пикетов и плюсовых точек (дороги, самых высоких и низких точек).

Назначение контрольных и руководящих отметок.

Контрольными точками продольного профиля являются пересечение с железными и автомобильными дорогами, водотоками. При пересечении автодорог в одном уровне контрольная отметка проектной линии равна отметке проезжей части по оси пересекаемой дороги.

Если по понижению местности к дороге подходит вода, то ее пропускают под дорогой с помощью труб или мостов. Трубы устанавливают на суходолах или небольших ручьях. Диаметр трубы назначаем 1,0 м.

У труб контрольная отметка равна:

1. ПК 13+25

а) по засыпке над трубой Нпр = Нч + d + t + 0,5 + Нд.о. + (0,5b+c) in,

Нпр = 148,88+1+0,1+0,5+0,8+(0,5*7+0,75)*0,02=151,37.

б) по возвышению бровки обочины над уровнем поверхностных вод (УПВ), равным 0,5 м при безнапорном режиме:

Нпр = УПВ + 0,5(1,0) + (0,5b + c) in + (a — c) io,

Нпр = 149,78 + 0,5+ (0,5*7+0,75)*0,02+(3−0,75)*0,04=150,46

2. ПК 20+60

а) Нпр = 143,70+1+0,1+0,5+0,8+(0,5*7+0,75)*0,02=146,19

б)Нпр = 144,60+0,5+(0,5*3,5+0,75)*0,02+(3−0,75)*0,04=145,28

3. Для моста

Нпр =РУВВ +Z +hc =140,6+1+1+1,5=144,10

Проектную линию следует стремиться проектировать по обертывающей. Руководящие рабочие отметки hp вычисляют:

а) по обеспечению снегонезаносимости дороги на открытых участках:

б) по обеспечению хорошего водного режима земляного полотна на участках 2-го типа местности по увлажнению:

Составление проектной линии.

На листе миллиметровой бумаги вычерчиваем черный профиль для проектной линии. Проектную линию проектируем методом тангенсов. Для этого намечаем на профиле контрольные точки и положение руководящих рабочих отметок.

С помощью шаблонов вертикальных кривых графически намечаем ориентировочное положение проектной линии.

ПК0+00 до ПК 3+00

Вписываем кривую радиусом 10 000 и с уклоном 30%0, длина кривой 300 м, Н (верш.)=144,00H (к/к)= 144,00

ПК 3+00 до ПК 6+00

Проводим кривую радиусом 10 000 и с уклоном 30%о длиной 300 м Н (верш.)=153,50H (к/к)=153,50

ПК 6+00 — ПК 15+55

Проводим линию с уклоном 0%о длиной 955 м ПК 15+55 — ПК 17+47

Вписываем кривую радиусом 8000 и с уклоном 24%0, длина кривой 192 м, Н (верш.)=153,50,H (к/к)= 153,50

ПК 17+47 — ПК 20+60

Вписываем кривую радиусом 13 000 и с уклоном 24%0, длина кривой 312 м, Н (верш.)=147,46

ПК 20+60 — ПК 21+90

Проводим линию с уклоном 0%о, длиной 241 м ПК 21+90 — ПК 24+12,44

Проводим линию с уклоном 10%о длиной 222,44 м

H (к/п)=149,68.

Нанесение геологического профиля.

Геологическое строение местности наносим по данным задания ниже линии чёрного профиля в масштабе 1:50. Вдоль трассы через 200−300 м намечаем шурфы глубиной до 2.0м или скважины (в выемках, у искусственных сооружений).

Геологический профиль снизу ограничивается пунктирной тонкой линией. Проводим вертикальные линии, соответствующие пикетам и плюсовым точкам, как на чёрном профиле.

Шурфы на геологическом профиле обозначаем в виде колонки шириной 4 мм, скважины — шириной 2 мм. У колонки снизу обозначаем положение слоя грунта, считая от поверхности, глубину шурфа.

По заданию грунт-суглинок легкий пылеватый.

3.3 Поперечные профили земляного полотна и проезжей части Поперечные профили земляного полотна проектируем одновременно с продольным профилем дороги.

В курсовом проекте представлены типовые поперечные профили земляного полотна в соответствии с рабочими отметками, видом грунта с учетом обеспечения устойчивости откосов, требований безопасности движения, незаносимости дороги снегом, минимальной стоимости строительства.

Тип 1 для низких насыпей до 3 м;

Тип 2 для высоких насыпей от 3 до 6 м.

Для данного поперечного профиля:

ПК 0+00 — ПК 0+82 принимаем тип 1

ПК 0+82 — ПК 1+60 принимаем тип 2

ПК 1+60 — ПК 12+88 принимаем тип 1

ПК 12+88 — ПК 13+82 принимаем тип 2

ПК 13+82 — ПК 18+18 принимаем тип 1

ПК 18+18 — ПК 20+89 принимаем тип 2

ПК 20+89 — ПК 24+12,44 принимаем тип 1

4. Определение объемов работ

4.1 Определение объемов земляных работ Объемы земляных работ включают объемы насыпей, выемок, присыпных обочин, кюветов, снимаемого плодородного слоя.

По заданию необходимо произвести расчет объемов земляных работ на участке ПК6+00- ПК9+00;

Проектируемый участок автомобильной дороги на ПК6+00- ПК9+00 проходит по снегонезаносимому участку местности в насыпи. Рабочие отметки насыпи равны 1,31 м, 0,88 м, 0,73 м и 0,56 м на пикетах ПК6+00, ПК7+00, ПК8+00 и ПК9+00 соответственно. Заложение откосов земляного полотна в насыпи 1:3 (1-ый тип поперечного профиля) по условиям безопасности движения. Плодородный слой имеет толщину 0,20 м. Дорожная одежда включает покрытие 0,12 м, основание 0,20 м и дренирующий слой толщиной 0,48 м.

Для принятой конструкции дорожной одежды вычисляют ширину верха земполотна В, снижение? h бровки верха земляного полотна относительно проектной линии (оси проезжей части). Предварительно определяют разность отметок оси проезжей части и бровки обочины? У, а также разность отметок проектной линии и бровки верха земляного полотна:

Y=i0*(a-c)+iп (0,5*b+c)=0,04*(3−0,75)+0,02*(3,5+0,75)=0,18 м где Н — толщина дорожной одежды по оси проезжей части;

i3n — поперечный уклон верха земляного полотна (i3n=0.03);

m — заложение отоса насыпи;

in — поперечный уклон проезжей части;

b — ширина проезжей части;

c — ширина укрепительной полосы;

a — ширина обочины.

Ширина верха земляного полотна:

В = Вп + 2m (?h — ?y)=13+2* 3*(1.096−0.18)=18,50 м;

где Вп — ширина дорожного полотна (расстояние между бровками обочины).

Определение объемов насыпей Средняя высота насыпи на ПК 1+00 — ПК 2+00 (1):

Средняя высота насыпи на ПК 2+00 — ПК 3+00 (2):

Средняя высота насыпи на ПК 3+00 — ПК 4+00(3):

Объем насыпи на участке ПК 1+00 — ПК 3+00 длиной? = 300 м равен:

где m — заложение откоса насыпи;

h — средняя высота земляного полотна в насыпи;

Объем плодородного слоя толщиною hnc, снимаемого из-под насыпи:

Общий объем насыпи:

4.2 Определение объемов планировочных и укрепительных работ Определение объемов присыпных обочин В случае насыпей вычисляют объем присыпных обочин:

Определение объемов планировочных работ Площадь откосов насыпей Ан вычисляется по формулам:

насыпь высотой откоса до 6 м где h1, h2 — рабочие отметки по концам участка выемки или насыпи длиной l;

?Y — разность отметок оси и бровки, определяется по формуле;

l1 — длина образующей откоса при высоте откоса, равной 1 м:

м

4.3 Конструкция дорожной одежды Дорожная одежда включает в себя покрытие, основание и дополнительный слой основания. При этом, если грунты земляного полотна — пылеватые, то дополнительный слой основания является дренирующим и устраивается на всю ширину земляного полотна.

Поперечный профиль проезжей части и дорожной одежды вычерчивают в масштабе 1:100 или 1:50. Вертикальный — 1:50, горизонтальный — 1:100.

Литература

Яцевич И. К., Кононова Е. И. Методические указания по выполнению курсового проекта № 1 «Основы проектирования» по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог» для студентов специальности 70.03.01"Автомобильные дороги" Минск — 2008 г.

ТКП 45−3.03−19−2006. Автомобильные дороги. Нормы проектирования. Мн.2006.