Полотна автомобильной дороги

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 7Следующая ⇒

Ширина полосы движения складывается из ширины кузова автомобиля, расстояния от кузова до осевой линии и от колеса до кромки проезжей части. Эти расстояния зависят также от индивидуальных особенностей водителей и их значения могут быть установлены только на основе большого числа наблюдений.

В курсовом проекте ширина полосы движения определяется по методу С.М. Замахаева.Для двухполосной дороги с двусторонним движением ширина одной полосы определяется по формуле:

П = 0, 5(а + К) + x+ y, (3.18)

Где а – ширина кузова автомобиля, м; К – ширина колеи автомобиля, (Приложение 3); x – расстояние от кузова до оси проезжей части, м; y- ширина предохранительной полосы- расстояние до кромки роезжей части, м.

Для двухполосной дороги величина:

x=y = 0, 5 + 0 05V, (3.19)

где V – расчётная скорость автомобиля, км/ч.

Ширина полосы движения проезжей части определится:

П = 0, 5(а+К) +1 +0, 01 V, м. (3.20)

Для четырёхполосной проезжей части расчёт производится для одного направления при попутном движении с обгоном. Ширина одной полосы движения в этом случае определится по формуле:

П = 0, 5(а+К) + 0, 85 + 0, 01 (3.21)

Вычисления производятся отдельно для грузовых и легковых автомобилей.

Общая ширина проезжей части одного направления: П = П_гр+ П_лег

Вычисления производятся согласно рис. 3.1. (3.22)

Рисунок 3.1 Схема к определению полосы движения

Ширина земляного полотна для двухполосной проезжей части вычисляется по формуле:

В = 2П + 2d, м, (3.23)

где d – ширина обочины, м принимается по [12, табл. 10].

Для четырёхполосной проезжей части:

В= 4П+2d +с, м, (3.24)

где с – ширина разделительной полосы ( при её присутствии ), м.

Определение радиусов вертикальных кривых

Минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности дороги:

, м, (3.25)

Где S – расстояние видимости поверхности дороги, м; h – высота глаз водителя над поверхностью дороги: для легкового автомобиля h = 1, 2 м, для грузового автомобиля h= 1, 7 м.

Для случая встречи двух однотипных автомобилей, пренебрегая разницей между уровнями глаз водителей и высотой автомобиля, можно принять S_вид2S_пов. Тогда минимальный радиус вертикальной выпуклой кривой из условия видимости встречного автомобиля определится:

R_вып (3.26)

Минимальные радиусы вертикальных вогнутых кривых определяются из условия ограничения центробежного ускорения, которое вызывает появление центробежной силы, прижимающей автомобиль к покрытию. При нормируемой величине центробежного ускорения, равного

b =, м/с² (3.27)

допустимая минимальная величина радиуса вертикальной вогнутой кривой определится:

R_вог=, м. (3.28)

кривых b = 0, 5 – 0, 7 м/с². Принимая b= 0, 5 м/с², а скорость автомобиля V в км/ч, радиус вогнутой кривой определится Допустимая величина центробежного ускорения на вертикальных вогнутых:

R_вог=, м, (3.29)

Где V – расчётная скорость движения автомобиля.

При движении автомобиля в ночное время по вертикальным вогнутым кривым, свет фар освещает поверхность покрытия на расстоянии, меньшем, чем расчётное расстояние видимости поверхности дороги S_п.В этом случае минимальный радиус вертикальной вогнутой кривой определяется по формуле:

R_вог=, (3.30)

где h_ф– высота фар над поверхностью дороги, h_ф= 0, 7 м для легковых автомобилей; S_п– расчётное расстояние видимости поверхности дороги, определяемое по уравнению (3.5), м.

Полученные расчётом значения технических нормативов проектируемой автомобильной дороги записываются в табл. 3.2 и сравниваются с нормативными значениями, выписанными из [ 12 ].

Таблица 3.2

Технические нормативы автомобильной дороги

Показатели	Ед. Изм.	Получено расчётом	Рекомендует СНиП 2.05.02-85^*	Принято в проекте
1.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В ПЛАНЕ

Правила трассирования

Пространственную ось автомобильной дороги, размещённую на местности, называют трассой дороги.

Проекцию оси автомобильной дороги на горизонтальную плоскость называют планом трассы.

Выбор положения трассы между заданными пунктами зависит от категории дороги, рельефа местности, грунтово-гидрологических и иных условий. Общее направление трассы назначают согласно данным задания: начальному, конечному, а иногда и промежуточному пунктам, т. е так называемым контрольным точкам. Между контрольными точками трасса должна проходить по возможно короткому направлению и при наименьших затратах на сооружение дороги и последующую её эксплуатацию.

В равнинной местности трасса может быть проложена большими по протяжённости прямолинейными участками. Однако слишком длинные прямые участки дороги, проходящие по однообразной местности, утомляют водителя и пассажиров, особенно при поездках на большие расстояния. Как показывает практика, периодически встречающиеся кривые способствуют сосредоточению внимания водителя и тем самым повышают безопасность движения.

В пересечённой местности трасса становится более извилистой, так как появляются препятствия рельефа.

В горной местности в связи с большой сложностью рельефа трасса получается очень извилистой, особенно на перевальных участках, где приходится развивать линии. Особую роль при трассировании в горной местности имеют геологические условия.

При выборе направления трассы всегда стремятся располагать её на местности таким образом, чтобы взаимное воздействие на дорогу разнообразных природных факторов было минимальным.

Учёт климатических факторов, которые неодинаковы в разных регионах страны, осуществляют использованием в проектировании принципа дорожно-климатического районирования с делением всей страны на дорожно-климатические зоны [9, прил.1], в каждой из которых проектирование ведут (в том числе и трассирование дорог) по определённым, свойственным каждой зоне правилам.

Топографические условия влияют на положение трассы автомобильной дороги на местности, определяя объёмы строительных работ и стоимость строительства.

Инженерно-геологические условия вынуждают обходить участки с неудовлетворительными с точки зрения пучинообразования и прочности грунтами, способствуя удлинению трассы. В то же время наличие хороших грунтов для возведения земляного полотна и наличие дешёвых дорожно-строительных материалов для устройства дорожных одежд, побуждает, наоборот, минимально отклонятся с трассой от таких территорий.

Гидрогеологические условия требуют учёта при трассировании положения уровней грунтовых вод, оказывающих существенное влияние на прочность грунтового основания дорожных одежд.

Гидрологические условия местности – очень важный фактор в выборе положения трассы дороги на местности. На автомобильных дорогах проектируют и строят большое количество малых искусственных сооружений ( труб и малых мостов) через периодические и малые постоянные водотоки.

Метеорологические условия также учитывают при выборе направления трассы, принимая во внимание направления господствующих ветров, от которых в сильной степени зависит заносимость дороги снегом в зимние периоды её эксплуатации. При трассировании дорог в обход населённых пунктов трассу стараются располагать с подветренной стороны по отношению к господствующему направлению ветров.

Учитывают также расположение трассы по отношению к частям света. Склоны южной экспозиции очищаются от снега раньше и просыхают быстрее, поэтому дороги, проложенные по южным склонам, имеют меньший период с худшим водно-тепловым режимом земляного полотна.

Перед началом проектирования дороги в плане необходимо тщательно изучить прилагаемую к заданию топографическую карту: рельеф местности, наличие контурных и высотных препятствий. К контурным препятствиям относят населённые пункты, озёра, болота, заповедники, зоны оборонного значения, места с неблагоприятными почвенно-грунтовыми условиями и опасными геологическими процессами ( оползни, осыпи, процессы карстообразования, места интенсивного схода лавин и селеобразований ). К высотным препятствиям относят горные хребты, отдельные возвышенности, крутые склоны и т. д. Отклонения трассы дороги от воздушной линии нередко предопределяют и другие соображения, такие, как обеспечение безопасности и комфортабельности движения, обеспечение экологической безопасности и т. д. При выборе направления трассы необходимо знать основные положения о достоинствах и недостатках отдельных ходов:

- продольный водораздельный ход способствует проектированию небольшого количества водопропускных сооружений, обычно небольшим продольным уклонам, однако при широком водораздельном ходе в равнинной местности может быть затруднённый водоотвод;

- поперечный водораздельный ход требует проектирования значительного количества водопропускных сооружений, больших продольных уклонов, однако хорошо обеспечен водоотвод;

- долинный ход, как правило характеризуется значительной извилистостью, небольшими продольными уклонами, необходимостью проектирования искусственных сооружений значительных размеров ( мосты, подпорные стены, тоннели и т. д.)

- косогорный ход применяется в условиях пересечённого рельефа местности и обычно не вызывает необходимости проектирования больших водопропускных сооружений, но менее устойчив и сложнее в строительстве.

Для оценки крутизны склонов местности необходимо предварительно определить минимальное расстояние между смежными горизонталями L, соответствующее максимально допустимому продольному уклону для категории проектируемой дороги и масштабу карты. Это расстояние определяют по формуле:

L = M, ( 4.1)

где L – минимальное расстояние между горизонталями; h – сечение горизонталей, разность отметок двух смежных горизонталей; - максимальный допустимый продольный уклон; М – масштаб карты.

При трассировании дороги следует соблюдать основные правила:

-трассу дороги следует проектировать кратчайшей по длине;

- пересечения с железными дорогами следует проектировать вне пределов станций, на прямых участках пересекающихся дорог;

- длину прямых в плане следует ограничивать: для дорог I категории для равнинной местности – до 3500 -5000 м, для пересечённой – до 2000 – 3000 м; для дорог II –III категории до 2000 – 3500 м и до 1500 – 2000 м для равнинной и пересечённой местностей соответственно [12, табл. 15 ];

- радиусы смежных кривых в плане должны различаться не более чем в 1, 3 раза;

- не рекомендуется короткая прямая вставка между двумя кривыми, направленными в одну сторону. При длине её менее 100 м рекомендуется заменить обе кривые одной большего радиуса;

- не следует подчинять положение трассы удобству пересечения небольших оврагов, ложбин, рек, т. к. это вызывает искривление и удлинение дороги;

- острый угол между пересекающимися дорогами в одном уровне не должен быть менее 60⁰;

- леса и группы деревьев следует обходить только в степных районах, направление трассы дороги должно совпадать с направление господствующих ветров в целях уменьшения заносимости дороги снегом;

- болота дорогами высоких категорий обходить не следует;

- не допускается проложение трассы дороги по заповедникам и заказникам, а также зонам, отнесённым к памятникам природы и культуры;

- в районах размещения курортов, детских лагерей, домов отдыха и т. п. трассу дороги следует размещать за пределами санитарных зон;

- населённые пункты дороги I-III категории обходят на расстоянии не ближе 200 м от границы застройки.

Принципы трассирования

На карте с горизонталями необходимо запроектировать не менее двух вариантов трассы дороги между заданными пунктами. Традиционный принцип, которым в основном выполняется трассирование по карте, можно назвать принципом «тангенциального трассирования». Состоит он в том, что на карту наносят с помощью линейки ломаный (тангенциальный) ход, в изломы которого вписывают круговые кривые с вспомогательными переходными. Минимальные радиусы закруглений принимают не менее значений, определённых расчётом (табл. 3.2) и определяемых действующими нормативами для автомобильных дорог соответствующих категорий [12, табл. 10 ].

Рисунок 4.1 Геометрические элементы кривой в плане

Изменения направления трассы характеризуются углом поворота, который образуется продолжением направления трассы и её новым направлением. При проектировании закруглений различают их следующие геометрические элементы (рис. 4.1): угол α, радиус R, кривую К, тангенс Т, биссектрису Б.

В зависимости от величины угла поворота и принятого радиуса элементы круговой кривой можно определить по следующим формулам:

- тангенс (расстояние по касательной от вершины угла поворота до начала и конца круговой кривой)

Т =R; (4.2)

- длина кривой K =; (4.3)

- биссектриса (расстояние от вершины угла поворота до середины кривой)

Б = R (4.4)

- домер (разность между суммой двух тангенсов и длиной кривой)

Д = 2Т – К. (4.5)

Данные об элементах кривых приведены в специальных таблицах [8]. В Приложении 4 приведены параметры элементов круговых кривых при радиусе R = 1 м для углов поворота до 150⁰.

При выезде автомобиля с прямолинейного участка трассы ( R = ) на круговую кривую ( R= R_k) условия движения меняются. На автомобиль действует центробежная сила C =, которая теоретически возникает мгновенно в виде бокового удара. Фактически автомобиль описывает траекторию, отличную от плана трассы автомобильной дороги. Это отличие тем больше, чем меньше радиус круговой кривой R_kи чем больше скорость автомобиля V. Для приведения в соответствие траектории автомобиля плану трассы на участках въезда на круговую кривую и съезда с неё вписывают переходные кривые, основное свойство которых состоит в том, что радиус кривизны в начале их равен R =, а в конце( в точке сопряжения с круговой кривой ).

Длину переходной кривой определяют по формуле:

L (4.6)

где I – нормируемое нарастание центробежного ускорения, м / с³.

Минимальные длины переходных кривых приведены в [12, табл. 11] в зависимости от радиуса круговых кривых и величины нарастания центробежного ускорения I = 0, 5 м/с³.

Таблица 4.1

Минимальные длины переходных кривых

Радиус круговой кривой, м												600-1000	1000-2000
Длина переходной кривой, м

Переходные кривые, длины которых можно определить по формуле (4.6) или по рекомендациям СНиП 2.05.02-85^*(табл.4.1), не несут в себе функций самостоятельных элементов трассирования и поэтому считаются вспомогательными. Закругления в плане с переходными кривыми обязательно устраивают при R 3000 м на дорогах IA, IБ и IВ категорий и при R2000 м – на дорогах II-V категорий. При проектировании автомобильных дорог при устройстве переходных кривых наибольшее распространение получила радиоидальная спираль клотоида, кривая, для которой радиус кривизны обратно пропорционален её длине. На рис. 4.2 приведена разбивка закругления с симметричными переходными (клотоидными) кривыми. Введение переходных кривых вызывает смещение основной кривой внутрь угла с уменьшением её длины. Кривая может сохраняться только в середине на протяжении, измеренном углом, где - угол, образованный касательными в начале и конце переходной кривой:

, rad, (4.7)

Рисунок 4.2 Схема закругления с переходными кривыми

где L – длина переходной кривой; R – радиус круговой кривой; rad = 57, 3⁰.

Приращение тангенса t, величина сдвижки круговой кривой р определяются величиной параметра переходной кривой С = RL:

t =, м (4.8)

р, м, (4.9)

где в радианах.

Полный тангенс закругления Т_з= Т + t; биссектриса закругления Б_з = Б + р; полная длина кривой закругления К_з= К₁ + 2L, где К₁– длина сокращённой круговой кривой, вычисленной по сокращённому углу; величина домера закругления Д = 2Т_з -2К_з.

Элементы переходных кривых приведены в [8].

Для расчёта элементов переходных кривых в курсовом проекте можно воспользоваться данными табл. 4.2

Таблица 4.2

Элементы переходной кривой

Радиус круговой кривой R, м	Длина переходной кривой L, м	Величина 2	Добавочный тангенс t, м	Сдвижка р круговой кривой, м
		17⁰11’ 14⁰19' 12⁰36^’ 11⁰28^’ 9⁰50' 8⁰36' 7⁰38' 6⁰52' 5⁰12' 4⁰46' 4⁰24' 4⁰06' 3⁰ 49' 3⁰ 35' 3⁰22' 3⁰ 11' 3⁰ 11' 2⁰52'	44, 97 49, 97 54, 98 59, 98 59, 98 59, 99 59, 99 59, 99 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00 50, 00	1, 12 1, 04 1, 01 1, 00 0, 86 0, 75 0, 66 0, 60 0, 38 0, 35 0, 32 0, 30 0, 28 0, 26 0, 25 0, 24 0, 22 0, 21

4.3 Последовательность проектирование плана трассы

После выбора направления вариантов трассы на карте приступают к составлению ведомости прямых, кривых и углов поворота. Форма ведомости приведена в Приложении 5. Порядок заполнения ведомости:

1) Транспортиром замеряют углы поворота (угол между продолжением старого и новым направлением) и вписывают в графы 4 или5 в зависимости от изменения направления трассы влево или вправо по ходу движения.

2) Линейкой измеряют расстояния между вершинами углов с точностью до 1 м, начиная от точки начала трассы до вершины первого угла поворота и далее между всеми последующими вершинами углов, заканчивая измерением расстояния от вершины последнего угла до конечной точки трассы. Значения расстояний между вершинами углов вписывают в графу 28.

3) Следующий этап заключается в назначении радиусов кривых – R для каждого угла поворота. Значения радиусов кривых в плане следует назначать максимально возможными, предварительно проверяя вероятность вписывания смежных тангенсов кривых в расстояние между вершинами углов. Значения тангенсов кривых по величине углов поворота и назначенным радиусам определяют по Приложению 4. Если величина радиуса R 3000 м для дорог I технической категории и R 2000 м для дорог II- V категорий,

необходимо вписать переходные кривые, учтя увеличение тангенса Т t. Причём, между концом закругления предыдущей кривой и началом закругления последующей должно быть расстояние не менее 200 м.

4) Далее, назначив радиусы кривых, определяют основные геометрические элементы закругления Т, К, Б, по величине угла поворота и назначенному радиусу (Приложение 4) и вписывают в графы 6, 7, 8, 9. Величину домера Д при радиусах более 2000 м вписывают в графу 19. Значения элементов закругления Т, К, Б, Д умножают на величину принятого радиуса.

5) При радиусах R 3000 м для дорог I технической категории и при R 2000 м для дорог II-V категорий вычисляют элементы переходной кривой L, t, р и 2 по формулам (4.7, 4.8 и 4.9 ) или по табл. 4.2. Значения элементов переходных кривых вносят в графы 10, 12, 13, 14. Вычисляют величину сокращённого угла и его значение вносят в графу 11.

6) По величине сокращённого угла определяют длину сокращённой кривой К₁(Приложение 4) и вписывают в графу 16. Радиус круговой кривой остаётся неизменным, если величина приращения биссектрисы р не превышает 1% от величины назначенного R из графы 6.

7) Далее вычисляют полную длину закругления К₂= К₁+ 2L, тангенс закругления

Т₁= Т + t, и домер закругления Д = 2(Т + t ) К₂и их значения вносят в графы 17, 18, 19.

8)Следующий этап заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота заключается в определении пикетажного положения основных элементов кривых.

Пикетажное положение вершин углов:

ПК ВУ1 S₁;

ПК ВУ2 ПК ВУ1 S₂Д₁;

ПК ВУ3 ПК ВУ2 S₃Д₂;

ПК ВУn ПК ВУ (n – 1) S_nД_n-1.

Пикет конца трассы определяется как очередной пикет вершины угла

ПРОВЕРКА: ПК КТ

Пикетажное положение начала и конца закруглений и круговых кривых:

ПК НЗ ПК ВУ Т₁ПК НКК ПК КЗ L

ПК КЗ ПК НЗ К₂ ПК ККК ПК КЗ L

Вычисленные пикетажные положения вносят в ведомость: начало и конец закруглений (НЗ и КЗ) в графы 21, 22 и 27, 28 соответственно; начло и конец круговых кривых (нкк и ккк) в графы 23, 24 и 25, 26 соответственно.

Длины прямых вставок П_ропределяют следующим образом: длина первого прямого участка от начала трассы НТ до начала первого закругления НЗ равна пикетажному положению первого закругления. Длину прямых вставок между закруглениями определяют разностью пикетажного положения начала последующего закругления и конца предыдущего. Длина последней прямой вставки П_ропределится разностью пикетажного положения конца трассы ( ПК КТ) и пикетажным положением конца последнего закругления

(ПК КЗ). Вычисленные длины прямых вставок вносят в графу 30.

Определение румбов направления прямых участков трассы. Румб начальной прямой определяют по карте, считая вертикальный край карты направлением магнитной стрелки север – юг. Измеренный транспортиром угол между линией, проведённой параллельно направлению север – юг и направлением первого прямого участка трассы, записывают в графу 31. Румбы последующих прямых определяют по румбу предыдущей прямой и углу поворота и вписывают в графу 32 (вычисленный румб), учитывая направление света ( С, Ю, СВ, СЗ, ЮВ, ЮЗ ). Величина румба может изменяться от 0⁰ до 90⁰.

Если по условиям проложения трассы и величине радиусов не требуется устройства переходных кривых, ведомость (Приложение 5) значительно упрощается, так как отпадает необходимость в графах 10 – 18, 20 и 21, 22, 27, 28. Домер вносят в графу 19.

Проверка правильности составления ведомости. После заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота суммируют данные граф 4, 5, 7, 12, 17, 18, 19, 29, 30 и проводят четырёхкратную проверку.

1) Сумма прямых вставок ( графа 30) и круговых и переходных кривых ( графа 17) равна длине трассы:

2) Разность между суммой расстояний между вершинами углов ( и

суммой домеров ( равна длине трассы: .

3) Разность между удвоенной суммой тангенсов ( графа 18 ) и суммой длин закруглений ( графа 17 ) равна сумме домеров ( графа 19 ):

4)Разность между суммами углов влево ( графа 4 ) и вправо ( графа 5 ) равна разности конечного и начального румбов (графы 31 и32 ):

Правила разбивки трассы дороги на пикеты. После заполнения ведомости прямых, кривых и углов поворота и выполнения всех необходимых проверок приступают к разбивке трассы на пикеты. Перед разбивкой трассы на пикеты вписывают в углы поворота кривые. От вершин углов откладывают величины тангенсов закруглений в масштабе карты (графа 18) в обе стороны и делают засечки карандашом. От середины углов откладывают биссектрисы закруглений ( Б_з = Б + р графа 20 ) и с помощью криволинейных линеек вписывают кривые или изготавливают окружности необходимых радиусов в масштабе карты. В точках начала и концов закруглений проводят тонкие линии во внутрь углов и подписывают их пикетажные положения. Схема разбивки трассы дороги показана на рис. 4.3. Нумеруют вершины углов и отмечают пикетажное положение начала трассы (ПК 0 + 00 ) и конца трассы ( ПК КТ графы 2 и 3 ). Затем приступают к разбивке пикетажа: в масштабе карты, начиная от ПК 0+00, через каждые 100 м делают засечки, нумеруя пикеты от 1 до 10. На каждом десятом пикете проводят линию 2, 5 см, на конце которой вычерчивают кружок диаметром 0, 5 см, затушёвывая его половину, направленную по ходу движения, и ставят номер километра ( 1, 2..и т. д.). На рис.4.3 на каждом километровом знаке проставлен кратный километру пикет. Разбивку пикетажа внутри кривых проводят ориентируясь на пикетажные положения начала и концы кривых.

Рисунок 4.3 Схема разбивки трассы дороги

Оформление трассы дороги выполняют для обоих вариантов в черном и красном исполнении в зависимости от принятого к дальнейшей проработке варианта. Пример оформления плана трассы автомобильной дороги на карте представлен в Приложении 6.

Выбор варианта трассы дороги для дальнейшего проектирования осуществляют сравнением вариантов по техническим показателям, представленным в табл. 4.3

Таблица 4.3

Технические показатели вариантов трассы

Показатели	Ед. изм.	Значение
I вариант	II вариант

Длина трассы	км
Коэффициент развития трассы
Количество углов поворота
Средний радиус кривых
Минимальный радиус

• Средний радиус кривых определяют по формуле

, (4.10)

где всех кривых, м; сумма углов поворота в радианах.

2.Коэффициент развития трассы

К, (4.4)

где L - длина трассы между заданными пунктами, м; длина трассы по воздушной линии, м.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 Следующая ⇒