Курсовой проект по курсу:

Курсовой проект по курсу:

 «Основы проектирования автомобильной дороги III т.к. в Нижегородской области»

 

                                                 Выполнила: Булгакова В. И. гр.Б-931

                   Приняла: Волокитина О.А.

 

 

Воронеж 2017г.

 

                                            Оглавление

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.Цели и задачи курсового проекта

1.2.Состав проекта

ХАРАКТЕРИСТИКА ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГИ

ОБОСНОВАНИЕ КАТЕГОРИИ ДОРОГИ И РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ НОРМАТИВОВ

3.1.Установление технической категории дороги и назначение расчетной скорости движения автомобилей

3.2.Технические и эксплуатационные характеристики автомобилей

3.3.Определение продольных уклонов

   3.3.1.Определение наибольшего продольного уклона по динамической характеристике расчетного автомобиля

   3.3.2.Максимальные продольные уклоны, преодолеваемые легковым автомобилем

3.4.Расчет величины минимального радиуса кривой в плане

3.5.Определение расстояния видимости поверхности дороги и встречного автомобиля

3.6.Кривые в продольном профиле

3.7.Расчет ширины проезжей части и земляного полотна

   3.7.1.Определение пропускной способности одной полосы движения

   3.7.2.Определение числа полос движения

   3.7.3.Определение ширины одной полосы движения и ширины проезжей части дороги

   3.7.4.Определение ширины земляного полотна

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ НА КРИВЫХ МАЛОГО РАДИУСА

5.1.Проектирование переходной кривой в плане дороги

5.2.Проектирование виража на кривой

5.3.Определение величины уширения проезжей части дороги на кривых

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПРОДОЛЬНОМ ПРОФИЛЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

7.1.Определение объемов земляных работ

ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ТРАССЫ ПО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Введение

 Современная автомобильная дорога представляет собой комплекс сложных инженерных сооружений , обеспечивающий движение транспортного потока с высокими скоростями и необходимую безопасность, и комфортабельность движения.

Автомобильные дороги должны проектироваться и строиться таким образом, чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателей. Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных и климатических факторов (снежным заносам, увлажнению выпадающими осадками, поверхностными и грунтовыми водами и др.).  Эти особенности функционирования автомобильных дорог обязательно должны быть учтены при проектировании проектной линии продольного профиля (назначение руководящих рабочих отметок, контрольных отметок водопропускных сооружений) и земляного полотна. При проектировании автомобильной дороги необходимо в совершенстве владеть приемами оптимального выбора трассы на местности и сбора данных, необходимых для обоснования проектных решений, уметь рассчитывать технические нормативы дороги, обеспечивающие удобство и безопасность грузовых и пассажирских автомобильных перевозок. Многообразие природных условий Российской Федерации не допускает использования типовых проектов и трафаретных решений.

Поэтому от проектировщика, прежде всего, требуются творческий подход к проектированию автомобильных дорог, умение находить технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

 

1.1. Цели и задачи курсового проекта

Курсовое проектирование ставит своей целью обобщение и закрепление знаний, полученных студентами при изучении курса «Основы проектирования автомобильных дорог».

Курсовое проектирование должно научить - студентов грамотно производить технические расчеты, освоить навыки и методы проектирования автомобильных дорог, творчески подходить к решению конкретных инженерных задач и широко использовать в своей работе техническую, нормативную и справочную литературу.

При выполнении проекта студент должен учитывать новейшие достижения науки и техники в области проектирования и. строительства автомобильных Дорог как в нашей стране, так и за рубежом.

К выполнению курсового проекта № 1 следует приступить лишь после тщательного изучения первого раздела курса «Основы проектирования автомобильных дорог».

1.2.Состав проекта

Курсовой проект должен содержать следующие материалы:

• пояснительную записку с необходимыми расчетами,

• топографическую карту масштаба 1:10000 с вариантами трассы,

• продольные профили трассы по каждому варианту,

• поперечные профили земляного полотна дороги,

• схему принятой конструкции дорожной одежды,

• конструктивный чертеж детали проекта,

• подсчет объемов земляных работ, выполненный по таблицам и на ЭВМ.

 При оформлении материалов курсового проекта должны быть учтены

требования ГОСТов, Единой системы конструкторской документации (ЕСКД).

Пояснительная записка должна быть написана на одной стороне стандартных листов и по содержанию соответствовать последовательности изложения настоящих методических указаний.

Продольные профили вычерчиваются тушью на миллиметровой бумаге в два цвета: черный и красный.

Подсчет объемов земляных работ, выполненный на ЭВМ, прилагается в виде распечатки с указанием фамилии студента.

Чертежи деталей проекта, поперечных профилей земляного полотна, конструкции дорожной одежды выполняются на листе чертежной бумаги формата А1 тушью или карандашом в масштабах, удобных для рассмотрения.

На всех чертежах приводятся ссылки на действующие ГОСТы и технические нормы. В правом нижнем углу чертежа помещается штамп, форма которого дается в методических указаниях по оформлению чертежей в курсовых и дипломных проектах.

Местоположение.

    Нижегородская область занимает выгодное географическое положение, находясь на пересечении Волги, главной реки Европейской части России, с широтными магистралями, связывающими Центральную Россию с восточными частями страны - Уралом, Сибирью и Дальним Востоком. На северо-западе область граничит с Костромской областью, на северо-востоке – с Кировской, на востоке – с республиками Марий-Эл и Чувашия, на юге – с Мордовией, на юго-западе – с Рязанской областью, на западе – с Владимирской и Ивановской областями. Общая протяженность границ составляет 2300 км. Область вытянута в меридиальном направлении. С юга на север протяженность территории составляет около 400 км, с запада на восток в наиболее широкой южной части — около 300 км. Река Волга делит область на две части — Левобережье (Заволжье) и Правобережье, которые сильно отличаются друг от друга по природно-климатическим условиям. Заволжье представляет собой равнину, являющуюся частью Волжско-Окской низины. Высота наиболее пониженных заболоченных участков вдоль левого берега Волги и Ветлуги здесь всего 50—70 м над уровнем моря. В Заволжье много песчаных дюн, грив, нередко встречаются скопления валунов, немало болот, торфяников, озер. Правобережье Оки и Волги представляет собой волнистую равнину, образованную так называемым Алатырским валом, который является крайним северным выступом Приволжской возвышенности. Высота местности достигает здесь 180—250 м над уровнем моря. Возвышенность к Оке и Волге круто обрывается, образуя так называемые горы — Стародубье, Перемиловские, Дятловы, Фаддеевы. Горы сильно изрезаны глубокими оврагами, оползнями. Алатырский вал расчленен понижениями, образованными долинами рек Теши, Сережи, Пьяны, Алатыря. На территории Правобережья сильно развита овражно-балочная сеть в связи с преобладанием мягких осадочных пород. Во многих местах, где неглубоко встречаются отложения пермских известняков и гипсов, образуются карстовые формы рельефа в виде провалов, воронок, ям, пещер. Это наблюдается по рекам Пьяна и Сережа, а также вдоль левого берега реки Оки около г. Дзержинск.

Климат.

   В целом область находится в зоне умеренно-континентального климата. Средняя годовая температура воздуха изменяется от 3,0 на севере до 4,5ºС. на юге области. За год выпадает около 600—650 мм осадков в Заволжье и 500—550 мм в Правобережье, две трети которых выпадает в виде дождя. С сентября по май в области преобладают южные и юго-западные ветры, а в летние месяцы — северо-западные. Среднегодовая скорость ветра составляет 3-4 м/с.

   Зима в Нижегородской области продолжается с начала ноября до конца марта. Средняя месячная температура ноября составляет −3 — −5 °C. Средняя месячная температура воздуха января в области составляет −11 — −13ºС. Абсолютные минимальные температуры воздуха составляют −47, −48ºС на севере и −42, −44ºС на юге области. Максимальные температуры в течение зимних месяцев могут достигать положительных значений до 3-6ºС. Устойчивый снежный покров ложится обычно 15-20 ноября в Заволжье и 20-25 ноября на юге области. Снежный покров лежит обычно 150—160 дней. Высота снежного покрова к концу марта достигает примерно полуметра, а в лесу — 70-80 см. За зимний сезон по области выпадает около 160—200 мм осадков. Среднемесячные скорости ветра в зимний период выше, чем в теплый, и составляют 3,5-4,5 м/с.

   Весна в области протекает относительно быстро, особенно в Правобережье. Повышение средней месячной температуры воздуха от марта к апрелю составляет обычно 9-10ºС. В начале апреля почти одновременно по всей области средняя суточная температура воздуха переходит через 0ºС в сторону её повышения. Сход снежного покрова происходит обычно 12-15 апреля на юге и 20-25 апреля на севере области. При затоках арктического холодного воздуха в первой декаде мая температура воздуха может понижаться до −3 — −6ºС. Заморозки возможны и в конце мая и в начале июня. Количество осадков весной составляет по области 70-90 мм. Средняя скорость ветра 3-4 м/с.

   Началом лета принято считать переход средней суточной температуры воздуха через 15ºС, обычно это происходит в конце мая в Правобережье и в конце первой декады июня в Заволжье. Лето в Нижегородской области сравнительно короткое и умеренно-теплое, длится оно около 70-90 дней. Интенсивность роста температуры в летние месяцы замедляется, а с конца июля уже начинается медленное её понижение. Средняя месячная температура июля колеблется от 17,5 на севере до 18,5ºС на юге области. Июль — самый теплый месяц года. Летом температурный режим устойчивее, чем в другие сезоны, междусуточная изменчивость более плавная. Максимальные дневные температуры повышаются до 25-30ºС, а иногда до 35-37ºС. Осадки в течение года выпадают неравномерно, большая их часть выпадает в теплый период и преимущественно в летний сезон. Наибольшее количество осадков, 75-85 мм, обычно приходится на июль. Средние месячные скорости ветра летом составляют 2,5-3,5 м/с.

   Осенний период начинается с заморозков в воздухе и на почве после перехода средней суточной температуры воздуха через 15ºС в сторону её понижения, обычно это наблюдается в конце августа на севере и в начале сентября на юге области. Средняя месячная температура в сентябре составляет 10-11ºС, а к ноябрю понижается до −3 — −4ºС. Безморозный период длится на севере области 110—120 дней, а в правобережье 130—140 дней. Средняя месячная температура октября 3-4ºС. Устойчивый переход средней суточной температуры воздуха через 0ºС в сторону понижения происходит в самом начале ноября. Ночные заморозки сменяются морозами, прогревание днем приводит к оттепелям, уменьшается продолжительность солнечного сияния, резко увеличивается число пасмурных дней (от 1-2 летом до 13-15 в октябре, ноябре). В целом за осенний сезон выпадает 110—130 мм осадков. Средние месячные скорости ветра растут, и составляют 3-4 м/с. Вегетационный период 165—175 дней.

Почвенные и водные ресурсы.

    На территории области распространены дерново-подзолистые, подзолистые и серые лесные почвы. Дерново-подзолистые и подзолистые почвы занимают все Левобережье и юго-западные районы. Серые лесные почвы занимает большую часть Правобережья. По составу это в основном суглинки. Светло-серые лесные почвы приурочены к повышенным участкам и верхним частям склонов. На юго-востоке области встречается чернозем.

   Нижегородская область расположена в основном в лесной зоне. Около 48% ее территории покрыто лесами. Основным типом растительности являются хвойные леса. Лесные массивы сосредоточены в северных и центральных районах области, где лесами занято более 80% площади. На юге области преобладают луга, по местоположению - материковые и пойменные, по составу травостоя - разнотравные, остепненные. Имеются твердолиственные леса, но площадь их составляет 2%.

      Речная сеть области густа и включает свыше 9000 рек и ручьёв. По её территории протекают крупнейшие реки европейской части России — Волга и её правый приток Ока. В нижегородском Заволжье протекают левые притоки Волги — Ветлуга, Керженец, Узола, Линда. Они несут свои воды среди густых таёжных и смешанных лесов.

     В правобережье протекают притоки Волги и Оки. Среди притоков Волги выделяются Сура, текущая по границе с Чувашией, Кудьма, Сундовик. В Оку несёт свои воды Тёша. В восточной части Правобережья течёт Пьяна.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

Современная автомобильная дорога должна обеспечивать удобное, безопасное и экономичное движение автомобильного транспорта и в то же время обладать высокими эстетическими качествами. Обеспечение указанных требований достигается соблюдением принципов ландшафтного проектирования / 3,5,13 / и соблюдением рекомендуемых СП 34.1330.2012 технических нормативов для данной категории дороги.

Перед тем как приступить к проектированию дороги в плане - трассированию, - необходимо тщательно изучить прилагаемую к заданию топографическую карту (масштаб, топографические знаки, характер рельефа местности, высотные и контурные препятствия и т.д.). Выбор направления

 

 

трассы между заданными пунктами определяется категорией дороги, особенностью рельефа местности, гидрологическими и иными условиями.

На карте в горизонталях проектируется не менее двух вариантов трассы дороги между заданными пунктами. Трассирование дороги по карте выполняется в следующей последовательности:

- начальная и конечная точка трассы дороги соединяются на карте по «воздушной линии»;

- определяются места обхода трассой дороги контурных и высотных препятствий, пересечения водоемов, автомобильных и железных дорог с учетом обслуживания населенных пунктов, т.е. назначаются «контрольные точки»;

- по предлагаемому направлению трассы выявляются определяющие элементы рельефа и ситуации (формы рельефа, лесные массивы, водные поверхности, сады, населенные пункты и др. сооружения и т.д.);

- прокладывается трасса, ось трассы изображается в виде ломаной линии;

- углы поворота последовательно нумеруются вдоль трассы (ВУ-1, ВУ-2 и т.д.);

- транспортиром измеряются все углы поворота и румб первого участка дороги, румбы последующих прямых участков трассы определяются расчетом;

- в точках перелома трассы дороги вписываются кривые допускаемого радиуса;

- по каждому из вариантов трассы производится разбивка на пикеты, километры;

- составляется ведомость прямых и кривых участков трассы дороги в плане (табл. П.3.1).

Разбивку пикетажа ведут от начала трассы до вершины первого угла поворота, и устанавливают его пикетажное значение. Например, вершина угла поворота, (ВУ № 1) имеет пикетажное значение ПК 7+80 (рис. 4.1). Для того чтобы продолжить разбивку пикетажа, необходимо определить значения начала (НК) и конца (КК) закругления, вынести пикеты на кривую и продолжить разбивку пикетажа до вершины следующего угла поворота.

Рис. Схема разбивки закругления

 

Угол поворота (α) измеряется транспортиром, величина радиуса (R) закругления назначается, исходя из условий рельефа, с учетом технической категории дороги. Параметры круговой или составной кривой - тангенс (Г), длину кривой (К), биссектрису (Б), домер (Д) - находят по таблицам  /9/ или рассчитывают по формулам

T=R tg ( α /2),

Б =R [sec ( α /2)-1],

                    К= πR α/180,

                  Д=2Т-К

где R - принятый радиус вписываемой круговой кривой, и., α - величина угла поворота, град.

Пикетажное значение начала закругления (НК) и конца закругления (КК) определяются по схемам:

ПК НК = ПК ВУ1 – Т

ПК КК = ПК НК + К

 

Геометрическое положение точки начала кривой (НК) на трассе легко определить, если отложить от вершины угла поворота величину тангенса назад по ходу пикетажа, а положение точки конца кривой (КК) - вперед по ходу трассы. Пропущенные пикеты в пределах закругления расставляются по кривой с учетом масштаба карты.

При заполнении ведомости углов поворота, прямых и кривых (табл. П.3.1) величины Р - длина прямой вставки и S - расстояние между вершинами углов определяют по схемам:

Р₁= ПКНК-ПКНТ,

Р₂= ПКНК2-ПККК1,

Р₃ = ПККТ-ПККК,

где ПК НТ, ПК КТ - пикетажные положения начала и конца трассы; ПК НК, ПК КК, ПК НК2, ПК НК1 - пикетажные положения начала и конца закруглений.

S₁ = ПК ВУ1 - ПК НТ,

S₂ = (ПК ВУ2 - ПК ВУ1) + Д1

S₃ = (ПК КТ – ПКВУ2) + Д2

где ПК ВУ 1, ПК ВУ2 - пикетажные положения вершин углов, полученные при разбивке пикетажа по трассе; Д1 - величина домера для соответствующего угла поворота, м.

1 Вариант трассы имеет длину равной 3,00км.     

 2 Вариант трассы имеет длину равной 2,70 км.     

 

 Первый вариант трассы:  

Угол поворота 1 равен α= 29  , радиус R= 1000м.

Т₁=1000 ∙ 0,25862 = 258,62 м.

К₁=1000 ∙ 0,50615  = 506,15 м.

Д₁=1000 ∙ 0,01109  = 11,09 м.

Б₁=1000 ∙ 0,03290 = 32,90 м.

 

ВУП№1 ПК 12+60                        НК1   ПК 10+01                           

 -          Т1 2+59                           +     К1 5+07

   НК1 ПК    10+01                           КК1 ПК     15+08

 

Р₁= 10+01 - 0+00= 10+01 = 1001 м.         

Р₂= 22+54 - 15+08 = 7+46 = 746 м.

P₃= 34+50 - 28+82 = 5+48 = 568 м.

S₁= 12+60 - 0+00 = 12+60 = 1260 м.

S₂= (26+00 - 12+60 ) + 0+11= 13+51 = 1351 м

S₃= (34+50 - 26+00 ) + 0+64= 9+94 = 914 м.

Угол поворота 2 равен α= 60 , радиус R= 600 м.

 

Т₂= 600 ∙ 0,57735 = 346,41 м.

Б₂= 600 ∙ 0,15470 = 92,82 м.

К₂= 600 ∙ 1,04720 = 628,32 м.

Д₂= 600 ∙ 0,10750 = 64,5 м.

 

ВУП №2  ПК 26+00                           НК2  ПК     22+54

 -           Т2  3+46                            + К2         6+28

НК2 ПК    22+54                          КК2 ПК 28+82

 

Второй вариант трассы:

Угол поворота 1 равен α= 60 , радиус R= 800 м.

                                         

Т₁= 800 ∙ 0,57735 = 461,88 м.

Б₁= 800 ∙ 0,15470 = 123,76 м.

К₁= 800 ∙ 1,04720 = 837,76 м.

Д₁= 800 ∙ 0,10750 = 86 м.

 

ВУП №1  ПК 9+90                           НК1  ПК        5+28                          

 -           Т1  4+62                            + К1      8+38

НК1 ПК    5+28                          КК1 ПК 13+66

 

 

     Р₁= 5+28 - 0+00 = 6+28 = 528 м.        

Р₂= 0

Р₃= 35+30 - 13+66 = 21+54 = 2164 м.

        

      S₁= 9+90 - 0+00 = 9+90 = 990 м.

     S₂ = 0  

     S₃= (35+30 - 9+90) + 0+86 = 27+16 = 2626 м.

 

 

Правильность заполнения ведомости углов поворота, прямых и кривых, а также разбивки пикетажа по трассе проверяется путем выполнения проверок:

1. Разность между удвоенной суммой тангенсов и суммой кривых должна равняться сумме домеров:

2∑Т - ∑К = ∑Д

 

2. Разность между суммой правых и суммой левых углов поворота должна равняться разности дирекционных углов конечной и начальной сторон трассы:

∑αпр - ∑αлев = βкон - βнач

3. Сумма длин прямых и кривых должна равняться пикетажной длине трассы. Этой же длине должна равняться разность между суммой расстояний между вершинами углов поворота и суммой домеров:

∑Р + ∑К = ∑S - ∑Д = L

При клотоидном трассировании проектирование трассы ведется в следующей последовательности:

- на карте в направлении воздушной линии отмечаются характерные элементы ландшафта, которые не должны быть затронуты трассой и к которым она должна приближаться;

- от руки намечается положение трассы, совмещение углов поворота с, основными переломами элементов рельефа (водоразделами, пересечениями водотоков и т.д.);

- намеченная трасса выправляется при помощи гибких линеек;

- на карте отмечаются точки начала круговой и переходной кривых;

 отмечается направление тангенсов, пересечение которых определяет угол поворота трассы;

- параметры клотоидных кривых вычисляют с помощью специальных таблиц;

- на нанесенной трассе графически разбивается пикетаж, километры, которые нумеруются в установленном порядке.

Принятый вариант трассы оформляется красной тушью, отклоненный вариант черной. К проекту прилагаются ведомости углов поворота, длин прямых и кривых с контрольными проверками по форме, приведенной в табл. П.3.1.

 

       

 

Вариант I.

 

Номера углов

Километры

Углы

Кривые

Прямые

Положение вершины, ПК+

Величина угла

Радиус R, м

Тангенс Т, м

Кривая К, м

Биссектриса Б, м

Домер Д, м

Положение

Длины

Направления

Вправо, градус

Влево, градус

НК

КК

Р, м

S, м

Дир. углы, градус

Румб, градус

1   2

2   3

26+00   12+60

29о

60о

600     1000

346,41  258,62

628,32 506,15

92,82   32,90

64,5 11,09

22+54  10+01

28+82 15+08

1001

1260

746

1351

568

914

 

    Вариант II.

 

Номера углов

Километры

Углы

Кривые

Прямые

Положение вершины, ПК+

Величина угла

Радиус R, м

Тангенс Т, м

Кривая К, м

Биссектриса Б, м

Домен Д, м

Положение

Длины

Направления

Вправо, градус

Влево, градус

НК

КК

Р, м

S, м

Дир. углы, градус

Румб, градус

1

1

9+90

60о

800

461,88

837,76

123,76

86

5+28

13+66

528

990

0

0

2164

2626

 

Проверка I вариант:

1) 2*∑Т-∑К=∑Д;             

2*( 2+59 + 3+46) - ( 5+07 + 6+28) = ( 0+11 + 0+64);

0+75 = 0+75;

2) ∑Р+∑К=∑S-∑Д=L;

( 10+01 + 7+46 + 5+68 ) + ( 5+07 + 6+28) = ( 12+60 + 13+51 + 9+14) - ( 0+11 + 0+64)= 34+50;

34+50 = 34+50 = 34+50;      

Проверка II вариант:

1) 2*∑Т-∑К=∑Д;

2*(4+62) - 8+38 = 0+86;

0+86= 0+86;           

2) ∑Р+∑К=∑S-∑Д=L;  

( 5+28 + 21+64 ) + 8+38 = (9+90 + 26+66) - 0+86 = 35+30;

35+30= 35+30= 35+30;

ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА

Дорожной одеждой называется конструкция проезжей части, выполненная в виде одного или нескольких слоев для создания ровной и прочной поверхности. Верхние слои дорожной одежды, в которых возникают значительные напряжения сжатия и сдвига от тяжелых автомобилей, устраиваются из материалов, обладающих достаточной прочностью при всех колебаниях температуры и влажности. В нижних слоях можно максимально использовать местные каменные материалы.

В данном проекте толщина конструкции дорожной одежды назначается без расчета в зависимости от технической категории автомобильной дороги: I техническая категория - 0,70 м; - II техническая категория - 0,60 м; III техническая категория - 0,50 м; IV техническая категория - 0,40 м.

 

 

 

СРАВНЕНИЕ ВАРИАНТОВ ТРАССЫ ПО ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ

Стоимость строительства определяется по укрупненным показателям. Сравнение вариантов трассы по стоимости производится на ПЭВМ. Данные по сравнению вариантов сводятся в таблицу и делается аргументированный вывод по выбору лучшего варианта.

Сравнение вариантов трассы по технико-экономическим показателям

Технические показатели