Основы проектирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Проектирование кюветов.

 

Кюветы необходимо устраивать в выступах, на участках низких насыпей и нулевых отметках, там, где высота насыпи меньше глубины кювета.

Дно кювета располагают параллельно проектной линии ниже бровки земляного полотна на глубину кювета hк. Положение начала (конца) кювета определяют следующим образом.

Находим разность отметок оси дороги и бровки обочины:

∆У = iп  (0,5b1 + c) + io (a – c)=0,02*(0,5*6+0,5)+0,04(2-0,5)=0,13м

где iп , io – поперечные уклоны проезжей части и обочины;

b– ширина проезжей части двухполосной дороги;

a, c – ширина  обочины и укрепленной полосы.

 

    Вычисляют высоту насыпи, при которой начинается (заканчивается) кювет:                

hнк =  hк + ∆У= 0,8+0,13=1,02

 

     Проектирование кюветов  включает:

1.проектирование продольного профиля  дна кювета;

2.назначение укрепления кюветов.

Для предотвращения разрыва дно и стены кювета укрепляют. Принимают такие типы укрепления в зависимости от продольного уклона:

1)засев трав с планировкой  при уклонах до 20‰;

2) одерновка откосов и укрепление  дна гравием (щебнем) при продольных  уклонах дна до 30‰;

3) мощение откосов и дна камнем, бетонными плитами при уклоне 30-50‰;

4) перепады, быстротоки при уклоне >50‰.

 

6. Поперечные профили земляного полотна и проезжей части

 

Поперечные профили земляного полотна проектируем одновременно с продольным профилем дороги.

В курсовом проекте представляем 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.

1. Типовые поперечные профили  насыпей:

1) низкие насыпи  высотой до 2м. Заложение откосов 1 : 4 - 1 : 3 назначается по условиям безопасности движения. Нормы предусматривают крутизну откоса 1 : 3 для дорог ΙV категории.

 

2) высокие насыпи высотой от 2 м до 12м. Крутизна откосов назначается минимальной по условиям их устойчивости: m1 = 1,5 при мелких и пылеватых песках.

Для повышения устойчивости откоса нижнюю его часть при высоте насыпи более  6м проектируют более пологой (m2 = m1 + 0,25).

 

 

7. Проектирование дорожной одежды

 

Дорожная одежда включает 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. При песчаных грунтах, супесях и при первом типе местности дополнительный слой основания является подстилающим и устраивается на ширину проезжей части и укрепительных полос.

=0,002*0,58+0,6*0,26+5,5*0,07+1,5*0,09=0,677

 

Величину приведенной  интенсивности движения при проведении титульных экономических обследований.

Величину приведенной интенсивности движения на последний год срока службы дорожной одежды Np (ед/сут) определяют по формуле 1.6.11:

,  

где fпол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним(fпол=0,55);

       Nm - число проездов  в сутки в обоих направлениях  транспортных средств в физических единицах на конец срока службы.

Nm = 1150*(1+0,01*2,1)8-1 = 1330 авт/сут

     Sm cум - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Qрасч.

Выполненный расчет позволяет назначить уровень надежности материла покрытия, который необходимо обеспечить на стадии подбора состава (рис1. 5.1). Интенсивность 1330 выходит за пределы графика. Поэтому принимаем минимальное значение   0,7     .

 Определим суммарное число воздействий расчетного автомобиля за срок службы по формуле 1.6.12.

Коэффициент суммирования Кс определим по формуле 1.6.13

 где q – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

q=1+0.01p=1+0.01*2,1=1.021

Расчетное число расчетных дней в году (Трдг) за проектный срок службы конструкции (Тсл) устанавливают по данным специальных исследований. Расчетным считается день, в течение которого сочетание состояния грунта земляного полотна по влажности и температуре асфальтобетонных слоев конструкции обеспечивают возможность накопления остаточной деформации в грунте земляного полотна или малосвязных слоях дорожной одежды и верхних слоях асфальтобетона. Значение Трдг  южного дорожно-климатического района составит 130дней.

Значения коэффициента, учитывающего вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого принимаем из таблицы 6.2.3.

 

В нашем случае kn=1,31.

Тогда:

 

В  соответствии с заданием принимаем грунт земполотна в виде супеси тяжелой пылеватой. Для Брестской области  области по рис. 1.7.6  назначаем третий климатический район.

Назначим в качестве основного источника увлажнения атмосферные осадки, что соответствует схеме увлажнения №1 (Табл. 3 Приложения 3),. По таблице относительной нормативной влажности грунта (Табл. 2 Приложения 3), уровня надежности 0.85, третьего климатического района, первой схемы увлажнения относительная нормативная влажность для глины составит 0.67.

По формуле (1.7.1) определим влажность грунта с учетом неоднородности. Параметр (t) по таблице 1.7.1. составит 1.06.

 

Wр = Wтаб(1+0,1t) =0.67(1+0.1х1.06)=0.74

 

По таблице расчетных значений характеристик грунтов (табл. 1 Приложения 3) определим расчетные характеристики для суглинка тяжелого:

• модуль упругости – 180 МПА
• угол внутреннего трения – 41
• силу внутреннего сцепления – 0.02 МПа

 

 

 

 

Таблица 1.7.2 – Значения расчетных характеристик

Материал	Модуль упругости при температуре, МПа			Прочность на изгиб при 0оС, МПа	Угол внутр. трения φ, о	Внутр. сцепле- ние С, МПа	Коэффициенты m и а
	0 0С	10/20 0С	50 0С
1	2	3	4	5	6	7	8
Горячий, плотный, м/з а/б типа Б, марки 2 на битуме БНД 90/130	3600	2400 1200	420	9.5			5.0;5.4
Горячий, пористый, к/з а/б на битуме БНД 90/130	2200	1400 800	350	7.8			4;6.3
Щебень с применением битума		450			48	0.07
Песчано-гравийная смесь		180			41	0.02
Грунт ЗП – песок пылеватый		60			35	0,012

 

Таблица 1.10.1 – Минимально допустимый требуемый модуль упругости дорожной одежды

Категория дороги	Требуемый модуль упругости Етр, МПа дорожной одежды
	капитального типа при нагрузке группы:			облегченного Типа	переходного и низшего типа
	А1	А2	А3
I	230	270	310	—	—
II	220	250	280	—	—
III	200	—	—	180	—
IV	180	—	—	150	100
V, VI	—	—	—	100	80

 

Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии 1.10.4:

Еоб > Етiп

,                            

где Еоб - общий расчетный модуль упругости конструкции,  определяемый расчетом с помощью номограммы 1.7.8, МПа;

      Етiп - минимальный требуемый общий модуль упругости конструкции, Мпа по 1.10.5 или табл.1.10.1;

      Ктрпр - требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба, принимается в зависимости от требуемого коэффициента надежности.

Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции дорожной одежды при SNр > 4×104 (авт)  Етiп (МПа) вычисляют по формуле 1.10.5:

 

     Еmin = 98,65 [lg(SNр) - c] =98,65* (lg437988– 3,55)=206,3МПа       

где SNр - суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды

       с - коэффициент, зависящий от группы нагрузки (для группы нагрузки А1  с=3,55)

      Независимо от  результата расчета по формуле (1.10.5), требуемый модуль упругости  дорожной одежды должен быть  не менее указанного в  таблице 1.10.1.

                                                      Ефакт> Е тр

 

Т.к. по таблице 1.10.1. для нагрузки А1 и дороги IV-ой категории  значение Етр=180Мпа , примем: Етр= Еmin=206,3 МПа.

Значение  Ктрпр примем по табл. 1.4.2. В нашем случае оно составит 0.85.

Окончательно принимаем  Еобщ= Ктрпр * Е тр =206,3*0.85=175,4 МПа

 

Ведем расчет общего модуля упругости снизу вверх.

 

 

120 МПа < 190 МПа, следовательно конструкцию необходимо усилить за счет увеличения толщин нижних слоев.

8Проектирование водопропускной трубы

Труба распологается на ПК 9+ 00.

 

Определим расчетный расход ливневых вод

 

Исходные данные:

F = 1.1

L = 0.5

Jo = 10

 

Расчетный расход – объем воды (в м3), протекающий через данное поперечное сечение в секунду (м3/с).

 

Расчет ведется в следующей последовательности.

 

Определяем расчетную вероятность превышения при ливнях. Принимает ВП IV категория  - 2%.

 

Qp = 16.7 * ap * dp * F * φ* ky * kf   (1)

 

ap = a час * kf  (2)

 

dp = do * δc (3)

 

δc = 1 - ɣ * β * П  (4)

 

где ap – расчетная итенсивность осадков, соответсвует заданной ВП, мм/мин

а час – максимальная часовая интенсивноть по табл 14.2 = 0,82

kt – коэффициент редукции – табл. 14.3 = 1.20

dр – расходный коэффициент  склонового стока

do – коэф. Склонового стока по табл 14.4 = 0,6

δc – коэффициент учитывающий аккумуляцию дождевого стока

ɣ - коэффициент учиывающий проницаемость грунтов. 0,15 для песков.

β - коэффициент, учитывающий состояние почвогрунтов к началу формирования расчетного паводка, принимается равным 1,10–1,15 для песков.

П – поправочный коэффициент. Для РБ = 1.

F – площадь водосбора, км2 = 1,1

j – коэффициент редукции стока, в зависимости от пощади водосбора. = 0,5

Ky - коэффициент, учитывающий влияние  крутизны склонов на расчетный  расход, = 0,80

kf - коэффициент, учитывающий форму водосбора = F/L=2.2 отсюда  kf = 0,85

 

δc = 1 - ɣ * β * П  = 1 – 0.15 * 1.15 * 1 = 0.8275

 

dp = do * δc = 0.6 * 0.8275 = 0.4965

 

ap = a час * kf  = 0.82 * 1.20 = 0.984

 

Qp = 16.7 * ap * dp * F * φ* ky * kf   = 16.7 * 0.984 * 0.4965 * 1.1 * 0.5 * 0.8 * 0,85 = 3,51

 

 

Пропускная способность безоголовочных труб снижается

 

Q = Qp/0.83 = 3,675

 

По табл 14.8 и расходуопределяем диаметр трубы. D = 1.6

 

Определим длину трубы.

 

H он = 4,09 – 0,02 (0,5 + 6/2) – 0,04( 2 - 0,5) =3,96

 

Вычисляем теоретическую длину трубы

 

Lт = 10+2*1,5*3,96 = 21,88 м

 

Принимаем 9 звеньев по 2,5 м. Итого 22.5 м Это больше теоретической длины на 0,62 м

Смести начало и конец трубы от подошвы насыпи на 0,5*0,62 = 0,31 м. Тогда длина верховой части тубы L1 и низовой L2: