Основы проектирования

 

 

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ТРАНСПОРТНЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Кафедра «Проектирование дорог»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

«Основы проектирования»

по дисциплине «Проектирование автомобильных дорог»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                 Выполнил :студент гр.

                                                                                                

                                                                                                 Руководитель :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Минск 2016

 

Содержание

 

1.Введение. Краткая  характеристика района строительства

2.Определение  основных технических параметров  дороги

2.1Установление технической категории

2.2Определение наименьшего радиуса кривой в плане

3.1Проектирование вариантов плана трассы

3.2Подбор радиусов круговых и длин переходных кривых

3.3Пикетаж и составление ведомости прямых и кривых

4Продольный профиль

4.1Определение отметки поверхности земли по оси трассы

4.2Назначение контрольных и руководящих отметок

4.3Составление варианта  проектной линии

4.4Определение продольных уклонов

4.5Расчет параметров вертикальных кривых

5 Проектирование кюветов.

6Поперечные профили земляного полотна и проезжей части

7Проектирование дорожной одежды

8Проектирование  водопропускной трубы

9Определение объемов земляных работ

Заключение

 

1.Введение. Краткая характеристика района строительства

 

Курсовой проект выполнен согласно заданию, выданному кафедрой “Проектирование дорог” 16.06.2015г и включает основные этапы проектирования автомобильных дорог.

 Проектируемый участок расположен  в г.Минске. Климат района умеренно-континентальный с теплым летом  и умеренно холодной зимой. Средние температуры воздуха в январе -4,8°С и в июле +18,0°С. Толщина снежного покрова 5% обеспеченности составляет 0,40м.

По степени увлажнения, район строительства представлен тремя типами местности:

1-ый тип на участках, где уклон  более 20‰;

3-ий тип для заболоченных  участков;

2-ой тип для всех остальных.

 

2.Определение  основных технических параметров  дороги

2.1Установление технической категории

 

Ориентировочно категорию дороги назначаем по перспективной интенсивности движения Nt (t = 20 лет)

 

N t = N0 (1 + 0,01 p ) t – 1 ,

 

где    N0 – начальная интенсивность движения, авт./сут;

p – ежегодный прирост интенсивности движения.

Подставляем исходные данные в формулу:

 

Nt = 1150*(1 + 0,01 *2,1 ) 20 – 1 =1707 авт./сут.

 

Согласно таблице, для дорог республиканского назначения полученная интенсивность движения 1707 авт./сут соответствует дороге IV технической категории. Для дороги IV технической категории расчетная скорость движения составляет 80км/ч. Принимаем:

 

Число полос движения – 2,

Ширина полос движения – 3м,

Ширина обочины 2м,

      в т.ч. укр. полосы – 0,5м,

Ширина дорожного полотна 10м.

 

Определение расчетного расстояния видимости

 

Расчетное расстояние видимости определяем по схемам:

1) остановка автомобиля перед  препятствием;

2) торможение двух автомобилей, двигающихся навстречу друг другу;

3) обгон легковым автомобилем  грузового автомобиля при наличии  встречного движения;

4) боковая видимость.

По первой схеме расчетное расстояние видимости S1 называют видимостью поверхности дороги:

 

S1 = Vp*tp / 3,6 + Kэ*Vp2 / [254 ( φ1 – i )] + lзб,

 

где Vp  – расчетная скорость движения автомобиля (км/ч) для дороги принятой технической категории, принимается  по таблице;

       tp – время реакции водителя и включения тормозов, tp =2,6 с;     

       Kэ –  коэффициент, учитывающий эффективность действия  тормозов, величину которого можно принять равной 1,3 – для легковых автомобилей и 1,85 – для остальных;

       φ1–  коэффициент продольного сцепления, φ1 = 0,4 – 0,5;

        i– продольный уклон участка дороги, равный максимально допустимому  для принятой категории дороги (0,06);

        lзб– зазор безопасности ( lзб = 5м ).

 

S1 = 80*2,6 / 3,6 + 1,3*802 / [254 ( 0,5 – 0,06)]+5=137 м

 

По Нормам расчетное расстояние видимости поверхности дороги равно 100м для расчетной скорости 80км/ч. Для дальнейших расчетов принимаем S1 равное 137м.

По второй схеме расчетное расстояние видимости встречного автомобиля равно

 

S2 = Vp * tp/1,8 + Kэ * φ1 * Vp2 / 127(φ12 – i2) + lзб

 

S2 = 80 * 2,6/1,8 + 1,3 * 0,5 * 802 / 127(0,52 – 0,062) + 5=253,5 м

 

По схеме обгона расчетное расстояние видимости вычисляют по формуле:

 

S3 = V12/ [1,8*(V1 – V2)]+ Kэ * V1(V1 + V2)/ (127 * φ1)+ [Kэ* V22/(254* φ1) + lзб] * 2V1/(V1 –V2), 

 

где   V1 и V2 – скорости движения легкового и грузового автомобилей.

При обгоне легковой автомобиль обгоняет грузовой. Скорость последнего на 30% ниже конструктивной, т.е. равна V2 =46км/ч. Встречный автомобиль (легковой) движется с расчетной скоростью V1 =80км/ч.

 

S3 = 802/ [1,8 * (80 – 46)] + 1,9 * 80 * (80 + 46)/ (127 * 0,45) + [1,9 * *(46)2/(254*0,45) + 5] * 2 * 80 / (80 -46) = 558,9м

 

Боковую видимость вычисляем по формуле

 

Sбок = 2*S1*Vn / Vp,

 

где 

Vn -  скорость бегущего пешехода, пересекающего дорогу (Vn = 10км/ч);

Vp – расчетная скорость движения автомобиля для дороги принятой технической категории;

S1  - расчетное расстояние видимости по первой схеме.

 

Sбок = 2 * 137 * 10/ 80=35м

                                    

Расчетное расстояние видимости по второй схеме не нормируется. Боковая видимость для дорог  IV категории – 15м.

Полученное значение расчетного расстояния видимости S1 и Sбок сопоставляем с Нормами и для дальнейшего проектирования принимаем большие значения, т.е. S1 = 137м и Sбок=35м.

 

 

2.2Определение наименьшего радиуса кривой в плане

 

Горизонтальные кривые

 

Минимальный радиус горизонтальной кривой вычисляем для случаев: односкатного (вираж) и двухскатного поперечных профилей проезжей части по формуле:

,  

 

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

         μ - коэффициент поперечной силы по условиям удобства пассажиров;

 

μ = 0,2 - 7,5 * 10-4 V  ,    

 

         i  - поперечный уклон проезжей части в долях единицы, принимается для виража  со знаком «плюс», для двухскатного поперечного профиля со знаком «минус».

 

μ = 0,2 - 7,5 * 10-4 *80= 0,14

 

Минимальный радиус горизонтальной кривой для двухскатного поперечного профиля проезжей части составляет:

 

 

Принимаем минимальный радиус = 420м.

 

3План трассы автомобильной  дороги

 

Проектирование плана трассы включает:

1)  выяснение препятствий трассированию  и контрольных точек;

2)  проложение вариантов плана  трассы;

3)  подбор радиусов и длин  переходных кривых закруглений;

4)  пикетаж и составление ведомости  углов поворота, прямых и кривых;

5)  составление чертежа "План трассы".

В курсовом проекте исходной информацией для проектирования плана трассы являются карта местности масштабом 1:10000, начальный и конечный пункты и направления входа в них, препятствия трассированию.

 

3.1Проектирование вариантов плана трассы

 

Вариант плана трассы проектируем методом упругой линии с помощью гибкой линейки с учетом контрольных точек и препятствий.

Полученное криволинейное очертание плана трассы представляет примерное положение трассы (предварительный вариант). Для обеспечения возможности выноски этой трассы на местность кривую заменяем ломаной прямой (рис. 3.1).

После этого измеряют углы поворота трассы (α1  , α2  , α3) в местах изменения направления прямых, расстояние между вершинами углов (П2, П3), расстояние от начала (точка А) и конца (точка В) участка трассы до ближайших ВУ, а также биссектрисы закруглений Б1, Б2, Б3.

 

 

Рис. 3.1. Схема замены криволинейного плана трассы ломаным очертанием

 

3.2Подбор радиусов круговых и длин переходных кривых

 

Вписываем в углы поворота закругления таким образом, чтобы новое положение трассы примерно соответствовало положению предварительного варианта трассы, выдерживались нормативы плана трассы (радиусы и длины переходных кривых и прямых вставок), не было накладки соседних закруглений.

Радиус кривых назначаем не менее рекомендуемого. Ориентировочные радиусы закруглений определяем по величине биссектрисы Бi и угла поворота αi по формуле

 

,

 

Вычисляем ориентировочные тангенсы круговых кривых, принимая сдвижку p = 0 по формуле

 

 

По карте:

α1 =54

П1=22*50=1100м

П2=11*50=550м

Б=2,1*50=105м

 

Ориентировочно радиусы закруглений определяют по величине биссектрисы Бi и угла поворота

 

Rбi=Бi/(1/cos(a/2)-1)

R1=105/(1/cos(540/2)-1)= 875м

 

Вычисляют ориентировочные тангенсы круговых кривых, принимая смещение начала закругления равным ti= 0,5 Li  и сдвижку Р=0.

 

Ti=Rбi*tg(ai/2)

T1=875*tg(540/2)=446 м;

 

Смещение начала закругления принимают равным ti = 0,5 Li=0,5*100=50м.

Проверяют достаточность длин прямых П1 , П2 для размещения общих тангенсов .

1100 >446+50

550>446+50.

 

Проверка выполнена.

 

 

 

Схема закругления малого радиуса представлена на рис.3.2

 

Проектирование плана закругления малого радиуса ведем в следующей последовательности.

Вычисляем длину переходной кривой по формуле:

 

, м,      

 

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

      R    - радиус круговой кривой (по заданию);

       J    -допускаемая скорость нарастания бокового ускорения, м/с3, принимается равной 0,3 для радиусов закруглений 300м и более.

 

Подставляя данные в формулу получаем:

 

 

Рис. 3.2. Элементы закругления с симметричными переходными кривыми

 

Полученные значения L сопоставляем с минимальными по нормам проектирования

L=100м.

Далее находим угол β (рис. 3.2), на который уменьшается круговая кривая при вписывании одной переходной кривой:

, градусы.

Подставляя данные, получаем:

 

Проверяем условие возможности разбивки закругления с переходной кривой

 

,      

 

  где α - угол поворота трассы (по заданию).

Условие выполняется, следовательно, никаких изменений в длину переходной кривой или угла поворота трассы вносить нет необходимости.

Вычисляем длину круговой кривой К0:

 

  ,   

 

где - угол поворота трассы в градусах.

 

 

Закругления с переходными кривыми обычно выносят на местность методом прямоугольных координат X и Y, помещая начало координат в начало первой переходной кривой (см. т. А на рис. 3.2) и в конец второй (т.Д.).

Координаты переходной кривой:

 

Xв=L- L3/(40*R2)

Yв=L2 /(6 * R) – L4/ (336 * R3)

,

Xв=100- 1003/(40*8752)= 99,97м

Yв=1002 /(6 *875) – 1004/ (336 * 8753) =1,904м

Определяем смещение t:

t=99,97 – 875*sin(3,26)=50.21 м

Определяем сдвижку р:

p=1,904 – 875*(1 – cos3,26)= 0,489

Вычисляем тангенс Т и домер D по формулам:

 

Т = (R + р) tg (α/2).

 

D = 2 (T + t) - (2L + К0)

 

Подставляя данные, получаем:

 

Т = (875 + 0,489)*tg(54/2) = 446,08м

D = 2*(446,08+50,21) – (2*100+725) = 67,58 м

 

 

 

 

 

 

3.3Пикетаж и составление ведомости прямых и кривых

 

Пикетное положение основных точек закругления определяем по формулам:

т.А (начало закругления)           НЗ = ВУ – (Т + t) =1100 - (446+50)=651 ;

т.В (начало круговой кривой)   НКК = НЗ + L=651+100=751;

т.С (конец круговой кривой)    ККК = НЗ + L + К0=651+100+725=1476;

т.Д (конец закругления)           КЗ = НЗ + 2L + К0=651+2*100+725=1576.

 

Результаты вычислений заносим в таблицу (3.2).

 

Таблица 3.2

       Пикетажное положение  основных точек закругления

Точка закругления	ПК+
НЗ(т.А)	6+51
НКК(т.В)	7+51
ККК(т.С)	14+76
КЗ(т.Д)	15+76