Міністерство освіти Російської Федерації
Курсова робота
з дисципліни «Дослідження і проектування транспортних споруд» на тему:
«Проект автомобільної дороги Ваніно-Лідога»
АВТОМОБІЛЬНА ДОРОГА, ТРАСА, поздовжньому профілі, ПОПЕРЕЧНИЙ ПРОФІЛЬ, Природно-кліматичні умови, ТЕХНІЧНІ НОРМАТИВИ, ТРАНСПОРТНА МЕРЕЖА, КЕРІВНІ ВІДМІТКИ.
У курсовій роботі розглянуті питання проектування основних елементів автомобільної дороги Ваніно-Лідога в Хабаровському краї. Проектування виконано у відповідності з вимогами СНиП 2.05.02-85.
Для заданих початкового і кінцевого пунктів ділянки траси запропонований варіант траси, для якого проведені розрахунки напрямків, кутів повороту, елементів заокруглень, розбитий пікетаж і складена відомість елементів плану траси. Поздовжній профіль запроектований в основному по загортання в насипах 1,5 ... 2,0 м.
Детально запроектований поперечний профіль земляного полотна на ПК 15 +00, для якого зроблені необхідні розрахунки параметрів земляного полотна і резервів, визначені площі поперечного перерізу і обчислені ширини постійного і тимчасового відводів землі.
ЗМІСТ
1. ТЕХНІЧНІ НОРМАТИВИ НА ПРОЕКТУВАННЯ ... .......... 5
1.1. Загальні вимоги ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......... 5
1.2. Технічні нормативи СНиП ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ........ 6
1.3. Розрахунок технічних нормативів ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .......... 7
1.3.1. Найбільший поздовжній ухил ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ....... 7
1.3.2. Мінімальна відстань видимості поверхні дороги ... ... .... 8
1.3.3.Мінімальное відстань видимості зустрічного автомобіля ... .... 8
1.3.4.Мінімальний радіус опуклої вертикальної кривої ... ... ... ... ... 9
1.3.5.Мінімальний радіус увігнутій вертикальній кривій ... ... ... ........ 9
1.3.6. Мінімальний радіус кривої в плані ... ... ... ... ... ... ... ... ........... 10
2 ПРОЕКТУВАННЯ ПЛАНУ ТРАСИ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ........ 11
2.1. Опис запропонованого варіанту траси ... ... ... ... ... ... ... ......... 11
2.2. Обчислення напрямків і кутів повороту ... ... ... ... ... .. ... ... ...... 11
2.3. Розрахунок елементів заокруглень ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ......... 13
2.4. Обчислення положення вершин кутів повороту ... ... ... ... ... ... .... 15
2.5. Обчислення пікетажні положень і довжин прямих вставок ... .. 16
2.6. Основні технічні показники траси ... ... ... ... ... ... .... ... ..... 16
3. Проектуванні поздовжнього профілю ... ... ... ... ... .... 19
3.1. Визначення керівних відміток ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... .... 19
3.2. Визначення позначок поверхні землі по осі траси ... ... .. ... .20
3.3. Проектна лінія поздовжнього профілю ... ... ... ... ... ....................... 21
3.4. Визначення відміток по ламаній лінії поздовжнього профілю ... .22
3.5. Розрахунок вертикальних кривих ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ................... 25
3.6. Визначення положення точок з нульовими відмітками ... .. ... ... ..... 25
4. ПРОЕКТУВАННЯ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФІЛЮ Землян ЩІЛЬНЕ ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... .32
4.1 Типи поперечних профілів земляного полотна ... ... ... ... .. ... ... .32
4.2 Розрахунок поперечного профілю земляного полотна на ПК 15 +00 ....................................... .................................................. ......................... 32
4.2.1 Вихідні дані для проектування ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... 32
4.2.2 Визначення геометричних параметрів поперечного профілю земляного полотна ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 33
4.2.3. Визначення ширини смуги відведення ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .33
4.2.3. Розрахунок площ поперечного перерізу ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 34
ВИСНОВОК ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..... 35
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ... ... ... ... ... ... ... .... 36
1. ТЕХНІЧНІ НОРМАТИВИ НА ПРОЕКТУВАННЯ
1.1. Загальні вимоги
Якщо дозволяють умови прокладання траси, незалежно від категорії автомобільної дороги необхідно при призначенні елементів плану та поздовжнього профілю керуватися рекомендаціями п.4.20 СНиП 2.05.02-85, які наведені в табл. 1.
На автомобільних дорогах 2-ї категорії в переломи поздовжнього профілю потрібно вписувати вертикальні криві при алгебраїчній різниці похилів 5 і більше проміле. Довжина прямих вставок не повинна перевищувати для 2-ї категорії 2000 м.
Таблиця 1.
Рекомендовані технічні нормативи
Найменування нормативу | Значення нормативу |
Поздовжній ухил, ‰ | Не більше 40 |
Відстань видимості для зупинки автомобіля, м | Не менше 250 |
Радіус кривої в плані, м | Не менш жовтня 2000 |
Радіус опуклої вертикальної кривої, м | Не менше 15000 |
Радіус увігнутій вертикальній кривій, м | Не менше 5000 |
Довжина опуклої вертикальної кривої, м | Не менше 300 |
Довжина увігнутій вертикальній кривій, м | Не менше 100 |
1.2. Технічні нормативи СНиП
Проектована автомобільна дорога Ваніно-Лідога за СНіП 2.05.02-85 віднесена до 2-ї категорії, для якої розрахункова швидкість прийнята 120 км / ч. За величиною розрахункової швидкості призначені технічні нормативи на проектування елементів плану траси, поздовжнього і поперечного профілів, які наведені в табл. 2.
Таблиця 2.
Технічні нормативи СНиП
Найменування нормативу | Значення нормативу |
1. Категорія дороги | 2 |
2. Розрахункова швидкість, км / год | 120 |
3. Число смуг руху, штук | 2 |
4. Ширина смуги руху, м | 3, 7 травня |
5. Ширина проїзної частини, м | 7, 50 |
6. Ширина узбіччя, м | 3,75 |
7. Укріплені смуга узбіччя, м | 0,5 |
8. Ширина земляного полотна, м | 15,0 |
9. Дорожньо-кліматична зона | 2 |
10. Тип покриття | вдосконалять. |
11. Поперечний ухил проїзної частини,% о | 20 |
12. Матеріал зміцнення узбіч | гравій |
13. Поперечний ухил узбіч,% о | 40 |
14. Найменший радіус кривої в плані, м | Жовтень 2000 |
1 5. Відстань видимості для зупинки автомобіля, м | 250 |
16. Відстань видимості зустрічного автомобіля, м | 450 |
17. Найбільший поздовжній ухил,% о | 40 |
18. Найменший радіус опуклої вертикальної кривої, м | 15000 |
19. Найменший радіус увігнутій вертикальній кривій, м | 5000 |
1.3. Розрахунок технічних нормативів
1.3.1 Найбільший поздовжній ухил
Для розрахунку максимального поздовжнього ухилу прийнятий автомобіль ЗІЛ-130, який рекомендується в якості еталонного транспортного засобу для оцінки проектних рішень при проектуванні автомобільних доріг.
Приймаючи швидкість руху автомобіля по дорозі постійної, з рівняння руху автомобіля отримаємо розрахункову формулу для обчислення величини максимального поздовжнього ухилу i (max) = D - f,
де D - динамічний фактор автомобіля; f - Коефіцієнт опору коченню.
Динамічний фактор для автомобіля ЗІЛ-130 прийнятий по динамічній характеристиці для 3-ї передачі, тому що більш потужні 1 і 2 передачі призначені для руху автомобіля з місця і виконання маневрів в складних дорожніх умовах. Для 3-й передачі автомобіля ЗІЛ-130 значення динамічного фактору має максимальне значення D = 0,105. Коефіцієнт опору коченню для автомобільної дороги 2-ї категорії з асфальтобетонним покриттям прийнятий рівним 0,02. Тоді максимальний поздовжній ухил дорівнює i (max) = 0,105 - 0,020 = 0,085 або 85 проміле.
1.3.2. Мінімальна відстань видимості поверхні дороги
Відстань видимості поверхні дороги визначається на горизонтальній ділянці дороги. Для забезпечення безпеки руху мінімальна відстань видимості поверхні дороги повинно бути не менше розрахункової величини гальмівного шляху для зупинки автомобіля перед можливою перешкодою. Звідси мінімальна відстань видимості поверхні дороги визначається за розрахунковою формулою для оцінки величини гальмівного шляху:
S n = V / 3,6 + V 2 / (85 * (φ + f)) +10 = 120 / 3,6 + 120 2 / [85 (0,45 + 0,02) + 10] = 321.62м ,
де Sn - мінімальна відстань видимості поверхні дороги, м; φ - коефіцієнт поздовжнього зчеплення, який для нормальних умов зволоженого асфальтобетонного покриття прийнятий рівним 0,45; V - розрахункова швидкість руху, прийнята для 2-ї категорії автомобільної дороги 120 км / год; f - коефіцієнт опору коченню, прийнятий для асфальтобетонного покриття рівним 0,02.
1.3.3. Мінімальна відстань видимості зустрічного автомобіля
Мінімальна відстань видимості зустрічного автомобіля визначається з умови забезпечення гальмування двох автомобілів рухаються назустріч один одному, тобто одно подвоєною довжині гальмівного шляху: S а = 2 * S n = 2 * 321.62 = = 643.24 м.
1.3.4. Мінімальний радіус опуклої вертикальної кривої
Мінімальний радіус опуклої вертикальної кривої визначається з умови забезпечення видимості поверхні дороги днем. Розрахункова формула виходить підстановкою відстані видимості поверхні дороги в рівняння опуклої вертикальної кривої. Значення мінімального радіуса опуклої вертикальної кривої обчислюється за формулою R (вип) = S n 2 / (2 * H г) = 321.62 2 / (2 * 1,2) = 43099.76 м, де S n - мінімальна відстань видимості поверхні дороги, яке одно 321.62 м (див. п. 1.3.2); H г - піднесення очей водія над поверхнею дороги, що приймається 1,2 м.
1.3.5. Мінімальний радіус увігнутій вертикальній кривій
Мінімальний радіус увігнутої кривої виконується за двома критеріями: забезпечення видимості поверхні дороги вночі при світлі фар і обмеження перевантаження ресор.
Розрахунок мінімального радіуса увігнутою кривою з умови забезпечення видимості виконується за формулою
R (вогню) = Sn 2 / 2 * [Нф + Sn * Sin (α / 2)] = 321.62 2 / 2 * [0,7 + 321.62 * 0,0175)] = 8172.7 (м),
де Нф - піднесення центру фари над поверхнею дороги, що приймається 0,7 м; α - кут розсіювання світла фар, що дорівнює двом градусам.
Визначення мінімального радіуса увігнутій вертикальній кривій з умови обмеження перевантаження ресор виконується таким чином, щоб перевантаження ресор складала не більше 5% від загальної сили тяжкості транспортного засобу. З рівності допустимого перевантаження ресор і величини відцентрової сили величина мінімального радіуса увігнутій вертикальній кривій визначається так:
R (вогню) = 0,157 * V 2 = 0,157 * 120 2 = 2260.8 (м).
З отриманих результатів розрахунків в якості розрахункового мінімального радіуса вертикальної увігнутою повинна бути прийнята найбільша, яка забезпечує дотримання обох критеріїв і в даному випадку дорівнює 8172.7 м.
1.3.6. Мінімальний радіус кривої в плані
Мінімальний радіус кривої в плані визначається з умови сприйняття відцентрової сили при русі транспортного засобу по закругленню, тобто потрібно забезпечити стійкість автомобіля проти заносу і перекидання, а також комфортні умови руху.
Розрахункова формула:
R (min) = V 2 / [127 * (m + i (поп)] = 120 * 120 / [127 * (0,1 + 0,02)] = 944.9 (м), (2.8)
де m - коефіцієнт поперечної сили (рекомендується приймати рівним 0,1); i (поп) - поперечний ухил проїзної частини, який для асфальтобетонного покриття приймається рівним 0,02.
2. ПРОЕКТУВАННЯ ПЛАНУ ТРАСИ
2.1. Опис запропонованого варіанту траси
Трасування виконується на заданій топографічній карті місцевості масштабу 1:10 000 з перетином горизонталей через 2,5 м. Для визначення координат вершин кутів, початку і кінця траси на кілометровій сітці карти призначені умовні координати.
Поставлене ділянку траси між точками А і Б автомобільної дороги Ваніно-Лідога розташований в горбистій місцевості. Початкова точка траси А задана на північно-західному схилі в верхів'ях бічний долини одного пагорба. Кінцева
точка Б перебуває на південно-східному. Основний напрямок траси по повітряній лінії - східний.
У кінці першого кілометра траса має південно-східний напрямок і розташовується на схилі бічний долини. На ПК 3 +44 траса повертає направо, що обумовлено зміною напрямку бічної долини і дозволяє вкласти трасу вздовж горизонталей. Поворот траси здійснюється за заокругленню з радіусом кривої 1000м.
Після ПК 25 траса повертає ліворуч.
2.2. Обчислення напрямків і кутів повороту
Вершина кута повороту | Координати, м | |
Х | У | |
НТ | 3660,00 | 260,00 |
ВУ 1 | 3650,00 | 1200,00 |
ВУ 2 |
1470,00 | 2350,00 | |
КТ | 1270,00 | 3610,00 |
Довжина повітряної лінії між початком і кінцем траси
L в = [(ХНТ-Хкт) 2 + (Унт-УКТ) 2] 1 / 2 = [(3660-1270) 2 + (260-3610) 2] 1 / 2 = 4115,17 (м).
Відстань між початком траси і вершиною 1-го кута повороту
S 1 = [(ХНТ-Х1) 2 + (Унт-У1) 2] 1 / 2 = [(3660-3650) 2 + (260-1200) 2] 1 / 2 = 940 (м).
Відстань між вершинами 1-го і 2-го кутів повороту
S 2 = [(Х1-Х2) 2 + (У1-У2) 2] 1 / 2 = [(3650-1470) 2 + (1200-2350) 2] 1 / 2 = 2464,73 (м).
Відстань між вершинами 2-го і кінцем траси
S 3 = [(Х2-Хкт) 2 + (У2-УКТ) 2] 1 / 2 = [(1470-1270) 2 + (2350-3610) 2] 1 / 2 = 1275,77 (м).
Дирекційні кути
D 01 = Arccos [(X 1-ХНТ) / S 1] = Arccos [(3650-3660) / 940] = - 89,4 °, тому що дирекційний кут негативний і лінія НТ - ВУ1 має Ю-В напрямок. Отримане значення дирекційного кута необхідно відняти з 180 °. Тоді остаточно позитивний напрямок дирекційного кута буде D 01 = 180 ° - 89,4 ° = 90,6 °
r 01 = 89,4 °
D 12 = Arccos [(X 2-Х1) / S 2] = Arccos [(1470-3650) / 2464,73] = - 27,81 °, тому що дирекційний кут негативний і лінія НТ - ВУ1 має Ю-В напрямок. Отримане значення дирекційного кута необхідно відняти з 180 °. Тоді остаточно позитивний напрямок дирекційного кута буде D 12 = 180 ° - 27,81 ° = = 152,19 °
r 12 = 27,81 °
D 2 N = Arccos [(X кт-Х2) / S 3] = Arccos [(1270-1470) / 1275,77] = - 81,98 °, тому що дирекційний кут негативний і лінія НТ - ВУ1 має Ю-В напрямок. Отримане значення дирекційного кута необхідно відняти з 180 °. Тоді остаточно позитивний напрямок дирекційного кута буде D 2N = 180 ° - 81,98 ° = = 99,02 °
r 2 N = 81,98 °
Рис. 1. Схема до визначення відстаней між вершинами кутів, напрямків і кутів повороту траси.
Величина 1-го кута повороту:
U 1 = D 12 - D 01 = 152,19 ° - 90,6 ° = 61,59 °
Величина 2-го кута повороту:
U 2 = D 2 N - D 12 = 99,02 ° - 152,19 ° = 53,17 °
Контроль 1. Різниця сум лівих і правих кутів повороту повинна бути дорівнює різниці дирекційних кутів початкового і кінцевого напрямків траси:
S U лев - S U прав = D 2 N - D 01
61,59 ° - 53,17 ° = 99,02 ° - 90,6 °
8,42 ° = 8,42 ° - вірно
2.3. Розрахунок елементів заокруглень
Елементи 1-го заокруглення.
Кут повороту U 1 = 61,59 °; радіус кругової кривої R 1 = 1000 м. Тангенс заокруглення:
Т1 = R 1 * Tg (U 1 / 2) = 1000 * Tg (61,59 ° / 2) = 596 (м).
Крива заокруглення: К1 = R 1 * π * U 1 / 180 ° = 1000 * 3,1416 * 61,59 ° / 180 ° = 1074,95 (м).
Домер заокруглення: Д1 = 2 * Т1 - К1 = 2 * 596 - 1074,95 = 117,05 (м).
Бісектриса заокруглення: Б1 = R 1 * [(1 / Cos (U 1 / 2)) -1] = 1000 * [(1 / Cos (61,59 ° / 2) -1] = 164,14 (м).
Елементи 2-го заокруглення.
Кут повороту: U 2 = 53,17 °; радіус кругової кривої R 1 = 1500 (м).
Тангенс заокруглення: Т2 = R 2 * Tg (U 2 / 2) = 1500 * Tg (53,17 ° / 2) = 750,65 (м).
Рис. 2. Схема до визначення елементів заокруглення
Крива заокруглення: К2 = R 2 * π * U 2 / 180 ° = 1500 * 3,1416 * 53,17 ° / 180 ° = 1391,99 (м).
Домер заокруглення: Д2 = 2 * Т2 - К2 = 2 * 750,65-1391,99 = 109,31 (м).
Бісектриса заокруглення: Б2 = R 2 * [(1 / Cos (U 2 / 2)) -1] = 1500 * [(1 / Cos (53,17 ° / 2) -1] = 177,34 (м).
Перевірка 2. Дві суми тангенсів за вирахуванням суми кривих повинні бути рівні сумі домеров:
2å T-å K = åД;
2 * (596 +750,65) - (1074,95 +1391,99) = 117,05 +109,31;
226,36 = 226,36, тобто перевірка виконується.
2.4. Обчислення положення вершин кутів повороту
Пікетажне положення початку траси прийнято L (НТ) = ПК 0 +00,00.
Пікетажне положення вершини 1-го кута повороту:
L (ВУ1) = L (НТ) + S1 = 0,00 + 940 = 940 (м) або ПК9 + 40,00 (м).
Пікетажне положення вершини 2-го кута повороту:
L (ВУ2) = L (ВУ1) + S2-Д1 = 940 +2464,73-117,05 = 3287,68 (м) або ПК32 + 87,68 (м).
Пікетажне становище кінця траси:
L (КТ) = L (ВУ2) + S3-Д2 = 3287,68 +12075,77-109,31 = 4454,14 (м) або ПК44 + 54,14 (м).
Довжина траси:
L Т = L (КТ) - L (НТ) = 4454,14 (м).
Перевірка 3. Сума відстаней між вершинами кутів повороту за вирахуванням суми домеров повинна бути дорівнює довжині траси:
å S-åД = L Т; 4680,5-226,36 = 4454,14; 4454,14 = 4454,14; тобто перевірка виконується.
Рис.3. Схема до визначення пікетажні положень початку
і кінця заокруглення.
2.5. Обчислення пікетажні положень і довжин вставок.
Пікетажне становище почало 1-го заокруглення:
L (НК1) = L (ВУ1)-Т1 = 940-596 = 344 (м) або ПК3 + 44,00 (м).
Пікетажне становище кінця 1-го заокруглення:
L (КК1) = L (НК1) + К1 = 344 +1074,95 = 1418,95 (м) або ПК14 +18,95 (м).
Пікетажне становище почало 2-го заокруглення:
L (НК2) = L (ВУ2)-Т2 = 3287,68-750,65 = 2537,03 (м) або ПК25 +37,03 (м).
Пікетажне становище кінця 2-го заокруглення:
L (КК2) = L (НК2) + К2 = 2537,03 +1391,99 = 3929,02 (м) або ПК39 + 29,02 (м).
Довжина 1-й прямої вставки:
P 1 = L (HK 1) - L (HT) = 344 (м).
Довжина 2-й прямої вставки:
P 2 = L (HK 2) - L (КК1) = 2537,03-1418,95 = 1118,08 (м).
Довжина третього прямої вставки:
P 3 = L (КТ) - L (КК2) = 4454,14 -3929,02 = 525,12 (м).
Перевірка 4. Сума прямих вставок і кривих повинна бути дорівнює довжині траси:
åР + åК = L Т;
1987,2 +2466,94 = 4454,14; 4454,14 = 4454,14, тобто перевірка виконується.
2.6. Основні технічні показники траси
Отримані в п.п. 2.2-2.5 результати розрахунку елементів плану траси систематизовані в табл. 3-відомості кутів повороту, прямих і кривих.
Коефіцієнт розвитку траси:
К Р = L T / L = 4454,14 / 4115,17 = 1,08
Протяжність кривих з радіусом менше допустимого R доп = 800м-ні.
Протяжність кривих в плані з радіусом менше 2000м, для яких потрібно пристрій перехідних кривих і віражів, становить:
L ПКВ = К1 + К2 = 1074,95 +1391,99 = 2466,94 (м).
Таблиця 3.
Відомість кутів повороту, прямих і кривих
Точ-ка |