Модернизация участка автомобильной трассы

Состав чертежей

1. Сравнение технико-экономических показателей А1
2. Типовые поперечные профили А1
3. План трассы А1
4. График распределения земляных масс А1
5. График обстановки дороги А1
6. График итогового коэффициента аварийности А1
7. График коэффициента безопасности А1
8. Чертеж конструкции дорожной одежды А1
9. Дорожно климатический график А1
10. Продольный профиль А1

Описание

В работе разработан проект строительства автомобильной дороги с уточнением местонахождения рассматриваемого участка, климатических условий, анализа рельефа, растительности и почвы на участке. Рассмотрена существующая автодорога с ее технической стороной. Проанализирована интенсивность и состав движения по данной трассе, а также сделан расчет перспективной интенсивности. Выполнена экономическая оценка вложения дополнительных капитальных вложений. Рассмотрена система и объемы перевозок груза на автотрассе. Дано описание техническим параметрам и нормам на проектирование строительства участка автодороги.

Опираясь на нормативные требования, произведено проектирование плана трассы, в результате чего были рассчитаны переходные кривые, виражей. Что привело к повышению устойчивости и более благоприятным условиям для движения автомобилей. Прописаны основные характеристики водотоков.
В процессе работы над проектом была произведена проверка базовых вариантов ДО и выявлено, что конструкция ДО по обоим вариантам конструкция не удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу. Разработан план трассы на основе наименьшего ограничения и изменения скорости движения автомобилей, обеспечения безопасности и удобства движения, а также возможной реконструкции дороги за пределами перспективного периода.
Так же был изменен продольный профиль дороги, высота насыпи была приподнята, что привело к увеличению объемов земляных работ по сравнению с исходным проектом, но снегозаносимость насыпи была уменьшена, так же обеспечивается более хорошая плавность хода и видимость. Выполнена оценка существующих вариантов дорожной одежды с разработкой нескольких вариантов и расчетом по этим вариантам.

Принято решение изменить дорожную одежду, в связи с чем было заменено основание под дорожную одежду на чёрный щебень и подстилающий слой на щебень непрерывной гранулометрации для оснований, в результате чего удалось довести физические свойства ДО до нормативных и увеличить запас прочности. Построены схемы определения расстояния видимости из условия обгона, боковой видимости. Представлен процесс организации строительных работ. Проанализирована система безопасности движения на автотрассе с учетом коэффициента безопасности, коэффициента аварийности.
В экономической части произведен расчёт сметной стоимости участка автомобильной дороги по двум вариантам дорожной одежды. По проектному варианту по расчётам стоимость дороги выше, чем в базовом варианте. Составлена ресурсная ведомость на материалы, а также на общестроительные работы.

В детальной части проекта рассмотрено определение безопасности движения автомобилей по коэффициентам безопасности и аварийности. Обеспечение безопасности является первоочередной обязанностью всех дорожных организаций. Имеются участки, где движение в зимний период опасно, для этого во избежание аварий, следует улучшить качество покрытия, т.е. своевременно производить обработку реагентами для повышения сцепления. Разработана проектно-сметная документация на строительство и реконструкцию автомобильных дорог. В графической части работы построены чертежи расчётов и графиков коэффициентов.

Определена экономическая эффективность от повышения безопасности движения на вновь построенных или реконструированных автомобильных дорогах на методе сопоставления потерь от возможных дорожно-транспортных происшествий (ДТП) с учетом и без учета намеченных мероприятий по повышению безопасности движения.
В разделе техники безопасности отражены основные мероприятия по безопасности движения, а также нормативная база на основе, которой базируются данные мероприятия. Рассмотрены мероприятия по предотвращению воздействия опасных факторов на производственных рабочих. Отражены требования по охране труда при строительстве и реконструкции дорог и охрана окружающей среды. Проведен анализ загрязнения атмосферного воздуха и придорожных территорий.

 Обзор дипломной работы: 

Оценка существующих вариантов одежды дорожной

            Согласно задания на проектирование и в соответствии с перспективной интенсивностью движения принят капитальный тип дорожной одежды с асфальтобетонным покрытием.  Конструкция дорожной одежды назначалась (рассчитана) исходя из транспортно-эксплуатационных требований к принятой категории проектируемой дороги, с учетом наличия местных дорожно-строительных материалов, климатических и грунтово-геологических условий, перспективной интенсивности и состава движения, технологии строительства и условий последующей эксплуатации.

Для обеспечения требуемой прочности дорожной одежды и, исходя из наличия дорожно-строительных материалов, в проекте разработаны  два  варианта дорожной одежды:

Вариант №1 (не принятый).

Двухслойное асфальтобетонное покрытие (верхний слой – горячий плотный асфальтобетон тип Б марки II толщиной 4 см; нижний слой – горячий пористый асфальтобетон марки II толщиной 6 см) на трехслойном основании (верхний слой – черный щебень, уложенный по способу заклинки толщиной 8 см, средний слой - щебень фракционированный толщиной 10 см; нижний слой – щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6 толщиной 13 см) на подстилающем слое из песка  крупного толщиной 23 см.

Вариант №2 (принятый).   

Двухслойное асфальтобетонное покрытие (верхний слой – горячий плотный асфальтобетон тип Б марки II толщиной 4 см; нижний слой – горячий пористый асфальтобетон марки II толщиной 6 см) на двухслойном основании (верхний слой – щебень фракционированный толщиной 14 см; нижний слой – щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6 толщиной 20 см) на подстилающем слое из песка крупного толщиной 37 см.

При технико-экономическом сравнении вариантов и по согласованию с заказчиком в проекте принят более экономичный и технологичный вариант № 1.     

При устройстве асфальтобетонного покрытия производится розлив битума по основанию из расчета 0,7 т на 1000 м2 и по нижнему слою покрытия – 0,3 т на 1000 м2.

Ширина проезжей части принята 7,0 м, укрепительные кромки по 0,50 м с каждой стороны. Конструкция укрепительных кромок принята по типу основной дороги. Для сброса воды с проезжей части предусмотрено устройство асфальтобетонных лотков, на участках с насыпями более 4 м; продольными уклонами 30 ‰. Высота продольных водоотводных лотков 4 см принята согласно ГОСТ Р 50597-93, «Автомобильные дороги и улицы», п.3.2.1. Расстояния между сбросными поперечными лотками принято по расчету с учетом принятых в проекте лотков.

Поперечный уклон проезжей части принят 20 ‰, уклон обочин – 40 ‰.

Характеристика дорожно-строительных материалов для устройства дорожной одежды приведена в разделе "Строительные материалы".

Расчет дорожной одежды по первому варианту

Запроектирована дорожная одежда при следующих исходных данных:

• дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Республике Карелия;
• категория автомобильной дороги - III;
• заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 15 лет;
• приращение интенсивности q = 1,04;
• грунт рабочего слоя земляного полотна – песок средней крупности;
• материал для основания –песок крупный;
• высота насыпи составляет 1,35 м;
• схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;
• глубина залегания грунтовых вод – 0,7 м.

1. Величина N_p приведенной интенсивности на последний год срока службы определяют по формуле (2.4.2.1):

где f_пол - коэффициент, учитывающий число полос движения и распределение движения по ним;

n - общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;

N_m - число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки;

S_{m cум} - суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства т-й марки к расчетной нагрузке Q_расч.

Движение состоит:

- из легковых автомобилей – 1391 авт/сут;

- из автобусов – 22 авт/сут;

- из грузовых автомобилей группы АI – 380 авт/сут;

- из грузовых автомобилей группы AII –599 авт/сут.

            - из грузовых автомобилей группы AIII – 467 авт/сут

Вычисляем суммарное расчетное количество приложений расчетной нагрузки за срок службы по формуле (2.4.2.2):

где N_p - приведенная интенсивность на последний год срока службы, авт/сут;

Т_рдг - расчетное число расчетных дней в году, соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции;

k_n - коэффициент, учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого;

К_с - коэффициент суммирования:

Т_сл - расчетный срок службы;

q - показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.

Согласно:

2. Предварительно назначаем расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу ([2]: Приложение 2, табл.П.2.5, Приложение 3 табл.П.3.2 и Приложение 3 табл.П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустойчивости ([2]: Приложение 2 табл.П.2.4, Приложение 3 табл.П.3.2 и Приложение 3 табл.П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе ([2]: Приложение 3 табл.П.3.1 и Приложение 3 табл.П.3.6).

В таблице 2.4.2.1 показаны: конструкция дорожной одежды и расчетное значение расчетных параметров.

Конструкция дорожной одежды и расчетное значение расчетных параметров.  Табл.2.4.2.1

№	Материал слоя	hсл, см	Расчет на упругий прогиб, Е МПа	Расчет на сдвиг,  Е МПа	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	R0, МПа	α	m
1	А/б горячий плотный тип Б на вязком битуме БНД и БН марки: 90/130	4	2400	1200	3600	9,5	5,4	5,0
2	А/б горячий пористый мелкозернистйы на вязком битуме БНД и БН марки: 60/90	6	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3	Черный щебень, уложенный по способу заклинки	8	900	900	900	-	-	-
4	Щебень фракционированный	10	450	450	450	-	-	-
5	Щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6	13	280	280	280	-	-	-
6	Песок крупный	23	130	130	130	-	-	-
7	Грунт песок средней крупности	-	120	120	120	-	-	-

            Поперечный профиль дорожной одежды капитального типа представлен в ПРИЛОЖЕНИИ 4.

Расчет по допускаемому упругому прогибу

Ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме ([2], рис.3.1):

По приложению 1 табл. П.1.1. р = 0,6 МПа; D = 42 см.

Далее по номограмме рис. 3.1 определяем:

Определяем минимальный требуемый модуль упругости конструкции Е_min, предварительно установив необходимость расчета. Так как суммарное число приложений нагрузки , следовательно, для определения E_min необходимо использовать формулу (2.4.2.3). Принимаем эмпирический параметр с =3,05 (для расчетной нагрузки на ось 130 кН) и вычисляем:

Далее определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

И сравниваем его с нормативным . Следовательно при заданном уровне надежности (0,9) выбранная конструкция не удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Расчет по условию сдвигоустойчивости грунта земляного полотна

Для этого расчета используем ранее установленные нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик материалов слоев и земляного полотна.

            Сначала приводим многослойную конструкцию к двухслойной модели, принимая в качестве нижнего слоя грунт рабочего слоя земляного полотна, а в качестве верхнего – всю дорожную одежду.

            Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле 2.4.2.5:

            В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок средний) со следующими характеристиками: ( SNp = 1546438авт.) Ен = 120 МПа, j = 26° и с = 0,002 МПа.

            Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (2.4.2.6):

            При φ = 26º по номограмма [2, рис. 3.3. ]  находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,021 МПа.

По формуле (2.4.2.5):  Т = 0,021 × 0,6 = 0,0126 МПа.

            Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле (2.4.2.7):

где с_N - сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), МПа, принимаемое с учетом повторности нагрузки ;

k_д - коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При устройстве нижнего слоя из укрепленных материалов, а также при укладке на границе “основание - песчаный слой” разделяющей геотекстильной прослойки, следует принимать значения k_д равным:

- 4,5 - при использовании в песчаном слое крупного песка;

- 4,0 - при использовании в песчаном слое песка средней крупности;

- 3,0 - при использовании в песчаном слое мелкого песка;

- 1,0 - во всех остальных случаях.

z_оп - глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;

g_ср - средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;

j_СТ - расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки.

Определяем коэффициент прочности по условию сдвигоустройчивости грунта:

            Сравниваем полученное значение с требуемым нормативным (0,94) и делаем заключение: при заданной надежности (0,9) выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна.

Расчет по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания

            Выполняется аналогично пункту расчета по условию сдвигоустойчивости грунта земляного полотна.

             Нижний слой основания будет иметь характеристики: ; с = 0,003; φ = 23º . Следовательно, необходимые для расчетов параметры будут равны:

            При φ = 23º по номограмма [2, рис. 3.3. ]  находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,025 МПа.

По формуле (2.4.2.5):  Т = 0,025 × 0,6 = 0,015 МПа.                          

Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе

            Расчетные характеристики монолитных слоев из асфальтобетона принимаем из таблицы 2.4.2.1 и выполняем расчет  в такой последовательности.

            Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой – часть конструкции, расположенная ниже асфальтобетонных слоев, то есть черный щебень, уложенный по способу заклинки, щебень фракционированный; щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6  на подстилающем слое из песка крупного

и грунт рабочего слоя земляного полотна.

            Модуль упругости нижнего слоя , а толщина верхнего слоя:

Модуль упругости верхнего слоя определяем по формуле (2.4.2.6):

Определяем растягивающее напряжение от единичной нагрузки с помощью номограммы ([2], ПРИЛОЖЕНИЕ 6, рис. 3.4) в такой последовательности:

- вычисляем отношения

- находим по номограмме МПа.

            Вычисляем по формуле (2.4.2.8) растягивающее напряжение от действия нагрузки р=0,6 МПа, приняв коэффициент Кв=0,85 для спаренного баллона.

    Далее определяем прочность асфальтобетонных слоев при многократном растяжении при изгибе (RN), предварительно определив следующие расчетные и нормативные значения параметров, входящих в формулу (2.4.2.9).

                                                     R_N = R_o·k₁·k₂·(1 - v_R×t),                        (2.4.2.9)

            где, R_o - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным;

k₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов;

v_R - коэффициент вариации прочности на растяжение;

t - коэффициент нормативного отклонения.    

            Вычисляем коэффициент прочности конструкции по условию сопротивлению при изгибе:

            Сравниваем полученное значение коэффициента прочности с требуемым нормативным по критерию растяжения при изгибе и делаем вывод, что принятая конструкция отвечает требованиям.

Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость

            Конструкция отвечает требованиям по условию морозоустойчивости, если lпуч ≤ lдоп. Для капитальных типов покрытий допустимая величина пучения составляет 4 см.

                 Таблица 2.4.2.2

№	Материал	Толщина д.о., м	Коэффициент теплопроводности
1	Плотный а/б	0,04	1,4
2	Пористый а/б	0,06	1,25
3	Черный щебень	0,08	1,86
4	Щебень фракционированный	0,1	1,86
5	Щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6	0,13	1,86
6	Песок крупный	0,23	2,03

            По карте ([2], рис.4.4.) находим среднюю глубину промерзания z_пр(ср) для условий Республики Карелия и по формуле (2.4.2.10) определяем глубину промерзания дорожной конструкции z_пр:

            Для глубины промерзания 2 м по номограмме  по кривой для слабопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий. см                                 

            Далее расчет ведем в следующем порядке:

            Определяем значения коэффициентов входящих в формулу (2.4.2.11).

            где, l_{пуч ср} - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости и глубины промерзания (zпp);

            К_УГВ - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать;

            К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя;

            К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки;

            К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания ;

            К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта.

            Сравниваем расчетные величины l_пуч с допускаемыми для капитального типа дорожных одежд (4 см) и делаем вывод, что морозоустойчивость, для выбранной конструкции дорожной одежды, обеспечивается.

Расчет дорожной одежды по второму варианту

            Расчет ведем аналогично первому варианту.

            В таблице 2.4.2.3 показаны: конструкция дорожной одежды и расчетное значение расчетных параметров.

Конструкция дорожной одежды                                                                          Таблица 2.4.2.3

№	Материал слоя	hсл, см	Расчет на упругий прогиб, Е МПа	Расчет на сдвиг,  Е МПа	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	R0, МПа	α	m
1	А/б горячий плотный тип Б марки II на БНД 60/90	4	3200	1800	4500	9,8	5,2	5,5
2	А/б горячий пористый тип Б марки II на БНД 60/90	6	2000	1200	2800	8,0	5,9	4,3
3	Щебень фракционированный	14	450	450	-	-	-	-
4	Щебеночные смеси непрерывной гранулометрии для оснований С6	20	280	280	-	-	-	-
5	Песок крупный	37	130	130	-	-	-	-
6	Песок средней крупности	-	100	100	-	-	-	-

            Поперечный профиль дорожной одежды капитального типа представлен в ПРИЛОЖЕНИИ 4.

 Расчет по допускаемому упругому прогибу.

Ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме ([2], рис.3.1):

По приложению 1 табл. П.1.1. р = 0,6 МПа; D = 42 см.

Далее по номограмме рис. 3.1 определяем:

            Определяем минимальный требуемый модуль упругости конструкции Е_min, предварительно установив необходимость расчета. Так как суммарное число приложений нагрузки , следовательно, для определения E_min необходимо использовать формулу (2.4.2.4). Принимаем эмпирический параметр с =3,05 (для расчетной нагрузки на ось 130 кН) и вычисляем:

            Далее определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

            И сравниваем его с нормативным . Следовательно при заданном уровне надежности (0,9) выбранная конструкция не удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Расчет по условию сдвигоустойчивости грунта земляного полотна

            Для этого расчета используем ранее установленные нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик материалов слоев и земляного полотна.

            Сначала приводим многослойную конструкцию к двухслойной модели, принимая в качестве нижнего слоя грунт рабочего слоя земляного полотна, а в качестве верхнего – всю дорожную одежду.

            В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок средний) со следующими характеристиками: ( SNp = 1546438 авт.) Ен = 120 МПа, j = 26° и с = 0,002 МПа.

Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (2.4.2.6)

По отношениям:

  При φ = 26º по номограмма [2, рис. 3.3. ]  находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,02 МПа.

            По формуле (2.4.2.5):  Т = 0,021 × 0,6 = 0,0126 МПа.

            Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле (2.4.2.7):

            Определяем коэффициент прочности по условию сдвигоустройчивости грунта:

            Сравниваем полученное значение с требуемым нормативным (0,94) и делаем заключение: при заданной надежности (0,9) выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна.

Расчет по условию сдвигоустойчивости в песчаном слое основания.

            Нижний слой основания будет иметь характеристики: ; с = 0,002; φ = 31º . Следовательно, необходимые для расчетов параметры будут равны:

            При φ = 31º по номограмма [2, рис. 3.3. ]  находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,022 МПа.

            По формуле (2.4.2.5):  Т = 0,022 × 0,6 = 0,0132 МПа.

            Следовательно, условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполнено.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

            Расчетные характеристики монолитных слоев из асфальтобетона принимаем из таблицы 1 и выполняем расчет  в такой последовательности.

            Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой – часть конструкции, расположенная ниже асфальтобетонных слоев, то есть основание из фракционированного щебня,  щебень С6,дополнительный слой из песка и грунт рабочего слоя земляного полотна.

            Модуль упругости нижнего слоя , а толщина верхнего слоя:

            Модуль упругости верхнего слоя определяем по формуле (2.4.2.6): 

            Определяем растягивающее напряжение от единичной нагрузки с помощью номограммы ([2], ПРИЛОЖЕНИЕ 6, рис. 3.4) в такой последовательности:

- вычисляем отношения

- находим по номограмме МПа.

            Вычисляем по формуле (2.4.2.8) растягивающее напряжение от действия нагрузки р=0,6 МПа, приняв коэффициент Кв=0,85 для спаренного баллона.

            Прочность асфальтобетонных слоев при многократном растяжении при изгибе (R_N), определяем по формуле (2.4.2.9)

            Вычисляем коэффициент прочности конструкции по условию сопротивлению при изгибе:

            Сравниваем полученное значение коэффициента прочности с требуемым нормативным по критерию растяжения при изгибе и делаем вывод, что принятая конструкция отвечает требованиям.

Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость.

            Конструкция отвечает требованиям по условию морозоустойчивости, если lпуч ≤ lдоп. Для капитальных типов покрытий допустимая величина пучения составляет 4 см.

Таблица 2.4.2.4

№	Материал	Толщина д.о., м	Коэфф. теплопроводности
1	Плотный а/б	0,04	1,4
2	Пористый а/б	0,06	1,25
3	Щебень фракц.	0,14	1,86
4	Щебень С6	0,20	1,86
5	Песок крупный	0,37	2,03

            По карте ([2], рис.4.4.) находим среднюю глубину промерзания z_пр(ср) для условий Республики Карелия и по формуле (2.4.2.10) определяем глубину промерзания дорожной конструкции z_пр:

            Для глубины промерзания 2 м по номограмме  по кривой для слабопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий. см                                 

            Далее расчет ведем в следующем порядке:

            Определяем значения коэффициентов входящих в формулу (2.4.2.11).

            где, l_{пуч ср} - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости и глубины промерзания (zпp);

            К_угв - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать;

            К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя;

            К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки;

            К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания ;

            К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта.

            Сравниваем расчетные величины lпуч с допускаемыми для капитального типа дорожных одежд (4 см) и делаем вывод, что морозоустойчивость, для выбранной конструкции дорожной одежды, обеспечивается.

Проектный вариант дорожной одежды

            Требуется запроектировать дорожную одежду при следующих исходных данных:

• дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Республике Карелия;
• категория автомобильной дороги - III;
• заданный срок службы дорожной одежды - Т_сл = 15 лет;
• заданная надежность К_н = 0,9;
• приведенная к нагрузке типа А;приращение интенсивности q = 1,04;
• грунт рабочего слоя земляного полотна – песок средней крупности
• материал для основания – крупный песок;
• высота насыпи составляет 1,35 м;
• схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - III;
• глубина залегания грунтовых вод – 0,7 м.

            Предварительно назначаем конструкцию и расчетные значения расчетных параметров:

- для расчета по допускаемому упругому прогибу ([2]: Приложение 2, табл.П.2.5, Приложение 3 табл.П.3.2 и Приложение 3 табл.П.3.9);

- для расчета по условию сдвигоустройчивости ([2]: Приложение 2 табл.П.2.4, Приложение 3 табл.П.3.2 и Приложение 3 табл.П.3.6);

- для расчета на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе ([2]: Приложение 3 табл.П.3.1 и Приложение 3 табл.П.3.6).

В таблице 2.5.2.5 показаны: конструкция дорожной одежды и расчетное значение расчетных параметров.

Конструкция дорожной одежды                                                                          Таблица 2.4.2.5

№	Материал слоя	hсл, см	Расчет на упр. прогиб, Е МПа	Расчет на сдвиг, Е МПа	Расчет на растяжение при изгибе
					Е, МПа	R0, МПа	α	m
1	А/б горячий плотный тип Б марки II на БНД 60/90	4	3200	1800	3600	9,5	5,4	5,0
2	А/б горячий пористый тип Б марки II на БНД          60/90	6	2000	1200	2200	7,8	6,3	4,0
3	Чёрный щебень	15	600	600	-	-	-	-
4	Щебеночные смеси непрерывной   гранулометрии для оснований С5	25	275	275	-	-	-	-
5	Грунт песок средней крупности	-	120	120	-	-	-	-

Расчет по допускаемому упругому прогибу.

            Ведем послойно, начиная с подстилающего грунта по номограмме ([2], рис.3.1):

            По приложению 1 табл. П.1.1. р = 0,6 МПа; D = 42 см.

            Далее по номограмме рис. 3.1 определяем:

            Определяем минимальный требуемый модуль упругости конструкции Е_min, предварительно установив необходимость расчета. Так как суммарное число приложений нагрузки , следовательно, для определения E_min необходимо использовать формулу (2.4.2.4). Принимаем эмпирический параметр с =3,05 (для расчетной нагрузки на ось 130 кН) и вычисляем:

Далее определяем коэффициент прочности по упругому прогибу:

            И сравниваем его с нормативным . Следовательно при заданном уровне надежности (0,9) выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

Расчет по условию сдвигоустойчивости грунта земляного полотна

            Для этого расчета используем ранее установленные нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик материалов слоев и земляного полотна.

            Сначала приводим многослойную конструкцию к двухслойной модели, принимая в качестве нижнего слоя грунт рабочего слоя земляного полотна, а в качестве верхнего – всю дорожную одежду.

            Действующие в грунте активные напряжения сдвига вычисляем по формуле (2.4.2.5):

            В качестве нижнего слоя модели принимаем грунт (песок средний) со следующими характеристиками: ( SN_p = 1662970авт.) Е_н = 100 МПа, j = 23° и с = 0,002 МПа.

            Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем по формуле (2.4.2.6):

            При φ = 26º по номограмма [2, рис. 3.3. ]  находим удельное активное напряжение сдвига:  = 0,0225 МПа.

            Следовательно  Т = 0,0225 × 0,6 = 0,0135 МПа.

            Предельное активное напряжение сдвига Т_пр в грунте рабочего слоя (или в песчаном материале промежуточного слоя) определяют по формуле (2.5.2.6):

            Определяем коэффициент прочности по условию сдвигоустройчивости грунта:

            Сравниваем полученное значение с требуемым нормативным (0,94) и делаем заключение: при заданной надежности (0,9) выбранная конструкция удовлетворяет условию прочности по сдвигоустойчивости грунта земляного полотна.

Рассчитываем конструкцию на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.

            Расчетные характеристики монолитных слоев из асфальтобетона принимаем из таблицы 2.4.2.1 и выполняем расчет  в такой последовательности.

            Приводим конструкцию к двухслойной модели, где нижний слой – часть конструкции, расположенная ниже асфальтобетонных слоев, то есть основание из чёрного щебеня, дополнительного слоя из щебеночной смеси непрерывной гранулометрии для оснований С5и грунт рабочего слоя земляного полотна.

            Модуль упругости нижнего слоя , а толщина верхнего слоя:

            Модуль упругости верхнего слоя определяем по формуле (2.5.2.5): 

            Определяем растягивающее напряжение от единичной нагрузки с помощью номограммы ([2], ПРИЛОЖЕНИЕ 6, рис. 3.4) в такой последовательности:

- вычисляем отношения

- находим по номограмме МПа.

            Вычисляем по формуле (2.4.2.8) растягивающее напряжение  от действия нагрузки р=0,6 МПа, приняв коэффициент Кв=0,85 для спаренного баллона.

            Далее определяем прочность асфальтобетонных слоев при многократном растяжении при изгибе (R_N), предварительно определив следующие расчетные и нормативные значения параметров, входящих в формулу (2.4.2.9).

R_N = R_o·k1·k₂·(1 - v_R×t),                                                        (2.4.2.9)

            где, Ro - нормативное значение предельного сопротивления растяжению (прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки, принимаемое по табличным данным;

            k₁ - коэффициент, учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки;

            k₂ - коэффициент, учитывающий снижение прочности во времени от воздействия погодно-климатических факторов;

            v_R - коэффициент вариации прочности на растяжение;

            t - коэффициент нормативного отклонения.

            Вычисляем коэффициент прочности конструкции по условию сопротивлению при изгибе:

            Сравниваем полученное значение коэффициента прочности с требуемым нормативным по критерию растяжения при изгибе и делаем вывод, что принятая конструкция отвечает требованиям. В монолитных слоях из асфальтобетона возникающие при прогибе одежды напряжения под действием многократных кратковременных нагрузок не будут приводить к образованию трещин.

Проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость.

            Конструкция отвечает требованиям по условию морозоустойчивости, если l_пуч ≤ l_доп. Для капитальных типов покрытий допустимая величина пучения составляет 4 см.

Таблица 2.4.2.6.

№	Материал	Толщина д.о., м	Коэффициент теплопроводности
1	Плотный а/б	0,04	1,4
2	Пористый а/б	0,06	1,25
3	Чёрный щебень	0,15	1,86
4	Щебеночные смеси непрерывной гранулометрии  для оснований С5	0,25	1,86

            По карте ([2], рис.4.4.) находим среднюю глубину промерзания zпр(ср) для условий Республики Карелия и по формуле (2.4.2.10) определяем глубину промерзания дорожной конструкции zпр:

            Для глубины промерзания 2 м по номограмме  по кривой для слабопучинистых грунтов определяем величину морозного пучения для осредненных условий. см                                 

            Далее расчет ведем в следующем порядке:

            Определяем значения коэффициентов входящих в формулу (2.4.2.12).

l_пуч = l_{пуч ср} ·К_УГВ · К_пл · К_гр · К_нагр · К_вл,                        (2.4.2.12)

            где, l_{пуч ср} - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая в зависимости от толщины дорожной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости и глубины промерзания (zпp);

            К_угв - коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (Ну); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать;

            К_пл - коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя;

            К_гр - коэффициент, учитывающий влияние гранулометрического состава грунта основания насыпи или выемки;

            К_нагр - коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания ;

            К_вл - коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта.

            Сравниваем расчетные величины l_пуч с допускаемыми для капитального типа дорожных одежд (4 см) и делаем вывод, что морозоустойчивость, для выбранной конструкции дорожной одежды, обеспечивается.

3 Разработка плана автодороги

3.1 Разработка плана трассы

            Инженерно-геологические изыскания выполнены согласно СНиП 1.02.07-87 "Инженерные изыскания для строительства" в объеме, достаточном для принятия правильных решений.

            В процессе проектирования разрабатывалось несколько вариантов проектной линии продольного профиля. По согласованию с заказчиком принят наиболее экономичный и технологичный вариант. Проектная линия запроектирована с учетом геологических, гидрологических условий и рельефа местности, рекомендаций РН, СНиП 2.05.02-85. Рабочие отметки продольного профиля отнесены к оси проезжей части. Руководящая рабочая отметка насыпи назначена исходя из условий снегозаносимости и составляет 1,35 м. 

            Элементы плана трассы и продольного профиля запроектированы под расчетную скорость 100 км/час.  Максимальный продольный уклон, примененный при проектировании продольного профиля - 30 ‰, минимальные радиусы вертикальных кривых: выпуклой – 12800 м, вогнутой – 4700 м. Минимальный радиус кривой в плане 1000 м, видимость встречного автомобиля обеспечена на расстоянии не менее 350 м.

3.1.1 Разбивка кривых круговых

            На углах поворота трасс автомобильных дорог производим вставки кривых и пересчет по ним пикетажа. В качестве таких кривых применяем дуги окружностей больших радиусов. Точки начала (НК), середины (СК) и конца  кривой называются главными точками кривой  (рис. 3.1.1.1).

Рис. 3.1.1.1 Элементы и главные точки горизонтальной круговой кривой

            Основными элементами круговых кривых являются: угол поворота α (угол отклонения трассы от предыдущего направления), определяемый на местности; радиус кривой R, назначаемый в зависимости от условий местности и категории трассы; отрезок от вершины угла (ВУ) поворота трассы до начала кривой (НК) или конца кривой (КК), называемый дорожным тангенсом Т; длина кривой К; отрезок от вершины угла (ВУ) до середины кривой (СК), называемый биссектрисой Б; домер Д.

            При трассировании на кривых линейные измерения ведём по тангенсам, а длину трассы считаем по кривой, домер показывает, насколько расстояние по двум тангенсам длиннее кривой.

3.1.2 Определение элементов кривых горизонтальных

            Элементы кривых вычисляем по указанным в пикетажном журнале аргументам α и R, по формулам 3.1.2:

 3.1.3 Определение значений пикетажных главных точек кривых круговых

            Пикетажные значения главных точек кривых находим по формулам:

            где, ПК ВУ - пикетажное значение вершины угла поворота.

Контрольными являются формулы:

    Расчет следует выполнять в виде схемы:

3.1.4 Разработка переходных кривых

            План трассы следует проектировать из условия наименьшего ограничения и изменения скорости движения автомобилей, обеспечения безопасности и удобства движения, а также возможной реконструкции дороги за пределами перспективного периода. При проектировании элементов плана, равно как и продольного и поперечного профилей, перспективный период следует принимать 20 лет. Начальным годом расчетного перспективного периода является год завершения разработки проекта дороги.

            В момент въезда автомобиля с прямого участка на кривую в плане условия движения меняются, на автомобиля начинает действовать центробежная сила, которая стремится сдвинуть автомобиль к наружной бровки автомобильной дороги.

            Центробежная сила сказывается на повышенном износе шин, на повышении расхода топлива, на неудобство пассажиров и т.д.

            Наблюдения показывают, что водители при въезде на кривую малого радиуса снижают скорость движения, автомобиль испытывает толчок.

            Чтобы условия движения улучшались между прямыми участками авто дороги и кривыми малых радиусов вводят переходную кривую

            В практике проектирования автомобильных дорог наибольшее распространение получили переходные кривые типа клотоиды, которые характеризуются линейным законом нарастания кривизны по длине и более, чем другие математические кривые, соответствуют фактической траектории движения автомобиля.

            Переходная крива  - это крива переменного радиуса кривизны по оси дороги . От 0 на прямом до 1/R в месте примыкания к круговой кривой.

            Клотоиду можно описать следующей формулой:

            где,  r – радиус кривизны в некоторой точке переходной кривой

С – постоянная величина (параметр)

l – длинна переходной кривой до данной точки

            Длинна переходной кривой зависит от радиуса кривой в плане и определяется по таблице №11 СНиП 2.05.02-85

            Обычно в пределах кривых размещают отгоны виражей. Если отгон виража получается небольшим, то его величину принимают равной длине переходной кривой.

            Траектория движения автомобиля должна быть поступательной  (равномерно – поступательной), т.е. колёса автомобиля должен при проезде по кривой малого радиуса вращаться с одинаковой поступательной скоростью, это может обеспечить только клотоида.

3.1.5 Определение кривых переходных

            Порядок расчёта:

             Исходными данями для расчёта переходной кривой являются;

- угол поворота кривой

- выбранный радиус закругления

- определённый дорожный tg по углу и радиусу,биссектриса

1 кривая: R = 1000 м   2 кривая: R = 1000 м   

Определяем угол β

                                                            β = lп/2·R                                               (3.1.4.2)

β1 = 100/2·1000 = 2˚87˙            β2 = 100/2·1000 = 2˚87˙

Проверяем возможность разбивки переходной кривой

                                                                                                            (3.1.4.3)

  α – угол поворота трассы

22,12 > 2·2,87                                   35> 2·2,87

3) Находим добавочный тангенс               

                                         t = lп/2· (1 – lп² / ( 120·R² ))                                          (3.1.4.4)

t₁ = 49,99м                                       t₂ = 49,99м

4) Определяем сдвижку круговой кривой     

                                                                                  (3.1.4.5)

Р₁ = 0,42 м                                      Р₂ = 0,42 м

            Если Р будет ≥ 0,01*R то следует принять новый радиус круговой кривой и определить по новому R и старому углу поворота дорожный тангенс и биссектрису.

            Так как сдвижка круговой кривой меньше чем 0,01 R , оставляем этот  радиус.     

5) Определяем тангенс, биссектрису и длину кривой (Т, Б, К):

α₁ = 22,12 (влево)                                      α₂ = 35 (вправо)

R₁ = 1000 м                                                R₂ = 1000 м

Т₁ = 1000· tg(22,12/2) = 195,47 м               Т₂ = 1000· tg(35/2) = 315,29 м

Б₁ = 1000/ cos(22,12/2)-1000 = 19,49 м      Б₂ = 1000/ cos(35/2)-800 = 48,97м

6) Определяем длину сокращенной круговой кривой

К_1.1 = 1000· (22,12-2·2,87)/57,3 = 286,86 м

К_1.2 = 1000· (35-2·2,87)/57,3 = 510,64 м

            7) Определяем полную длину закругления         

К₂₁ = 286,86+2·100 = 485,86

К₂₂ = 510,64+2·100 = 710,64

            8) Определяем домер          

Д₁ = 2· (246,27+49,99) – 485,86 =5,08 м

Д₂ = 2· (315,29+49,99) – 710,64 = 19,99 м

            Находим пикетажные значения главных точек переходной кривой и круговой кривой. 

3.1.6  Разработка виража

            Во многих случаях местные условия (рельеф местности, историческая застройка, ценные с/х земли, заповедники и т.д.) не дают разместить кривую расчётного радиуса.

            Для автомобилей которые движутся по внешней стороне кривой имеющей уклон от центра кривой, условия менее благоприятны чем для автомобилей движущихся по встречной полосе.

            Поэтому на кривых малого радиуса для повышения устойчивости автомобилей и большей уверенности управления устраивают односкатный поперечный профиль который называется виражом.

            Переход от двускатного поперечного профиля проезжей части на прямом участке к односкатному на вираже осуществляется плавно в пределах участка называемым отгоном виража.

            Обычно отгон виража осуществляют на протяжении переходной кривой, если переходная кривая отсутствует, то вираж устраивают на прилегающем прямом участке равном длине переходной кривой.

            Согласно СНиП 2.05.02-85 виражи должны устраиваться при радиусах кривых R≤3000 м на дорогах I категории и при R≤2000 м на дорогах прочих категорий.

 Уклон проезжей части на вираже определяют из условия устойчивости автомобиля против заноса (и опрокидывания) по формуле:

            где, μ – коэффициент сцепления шин с дорогой.

            где, φ_сц  - коэффициент сцепления колёс с покрытием (0,6 – 0,7)

            В практике проектирования уклон виража принимают по СНиП в зависимости от радиуса кривой в плане и категории дороги.

 Переход от двускатного поперечного профиля к односкатному на вираже осуществляется на участке, называемом отгоном виража. Длина отгона виража может быть вычислена по формуле:

            где, Н – превышение наружной кромки проезжей части в сечении, где поперечный уклон равен уклону виража, назначенному по СНиП

            i_вк – дополнительный продольный уклон наружной кромки проезжей части по отношению к проектному продольному уклону на участках, чтобы не допустить толчка при движении автомобиля в пределах отгона виража, т.е. для обеспечения плавности движения.

            На дорогах II – V категории переход к односкатному профилю (на вираже) производится постепенным вращением внешней полосы дороги вокруг оси проезжей части до получения односкатного поперечного профиля с уклоном, равным поперечному уклону проезжей части iпр при двускатном профиле, затем (если iв>iпр) вращением всей проезжей части вокруг оси до необходимого поперечного уклона виража iв.

            Поперечный уклон внешней обочины на вираже принимается одинаковым с уклоном проезжей части.  Переход от нормального уклона обочины при двускатном профиле к уклону проезжей части осуществляется на протяжении 10 м до начала отгона виража.

            Поперечный уклон внутренней обочины принимают равным уклону проезжей части на вираже, но не менее уклона обочины на прямолинейном участке.

            Если две соседние кривые в плане, обращены в одну сторону, расположены близко одна к другой и прямая вставка между ними отсутствует или длина ее незначительна, односкатный  профиль следует принимать непрерывным на всем протяжении.

            Суть расчёта отгона виража заключается в том, чтобы определить поперечные уклоны в соответствующих сечениях отгона и вычислить превышения характерных точек (бровок земляного полотна, кромок проезжей части) относительно оси дороги.

Расчет  виража:

            При R=1000м,  i_п=0,020 ^о/_оо.,  i_в = 0,030 ^о/_оо. B₀=7м  С=2,5м   l_п=100м

            Остальные элементы виража рассчитываем по следующим формулам:

                                                         Н₃= В₀ * (i_в – i_п) / 2;                                           (3.1.6.4)

Н₃= 7*(0,03 – 0,02) / 2 = 0,035 м

                                                              h₁= В₀ * i_п / 2;                                                (3.1.6.5)

h₁= 7*0,03 / 2 = 0,11м

                                                          h₄ = ( В₀/2 + е ) * i_в;                                          (3.1.6.6)

h₄ = (7/2 +1) * 0,03 = 0,135м

                                                                 h₂ = С * i_в;                                                  (3.1.6.7)    

h₂= 2.5 * 0.03 = 0.075 м

                                                                h₅ = С₁ * i_в;                                                (3.1.6.8)

h₅ = 1,5 * 0,03 = 0,05 м

                                                              Н_о = С ( i_о – i_п );                                            (3.1.6.9)

Н_о = 2,5 * (0,04-0,02) = 0,05м

                                                              Н₁ = С ( i_в – i_п );                                           (3.1.6.10)

Н₁ = 2,5*(0,03-0,02) = 0,025м

                                                                 Н₄ = В₀ * i_в;                                              (3.1.6.11)

                                                        Н₅ = Н₄  + С ( i_в + i_п );                                       (3.1.6.12)

                                                      Н₅ = В₀ * i_в  + С ( i_в + i_п );                                    3.1.6.13)   

Н₅ = 7*0,03 + 2,5 * (0,03+0,02) = 0,335м

                                                              L = В₀ * i_в / i_доп                                            (3.1.6.14)      

L = 7*0,03 / 0,01 = 21м

                                                               L₁ = В₀ * i_п / i_доп                                         (3.1.6.15)           

L₁= 7*0,02 / 0,01 = 14м

где, Н₁ – это превышение кромки проезжей части над бровкой земляного полотна;

С – ширина внутренней обочины на кривой при устройстве уширения на вираже;

В_о – ширина проезжей части;

            Н₃ – превышение оси дороги на вираже;

            Н₅ – превышение наружной бровки на вираже над наружной бровкой на обочине в начале виража;

            Н_о – превышение наружной бровки в начале отгона виража над наружной бровкой на дороге;

            h₂ – превышение внутренней кромки проезжей части на вираже над внутренней бровкой дорожного полотна;

            С₁ – величина равная 1 м, если С меньше или равно 1 м, иначе она равна разнице С и уширения.

            h₁ – превышение наружной кромки;

            h₄ – превышение оси дороги на вираже над внутренней кромкой проезжей части;

            h₃ – превышение наружной бровки дорожного полотна на вираже над наружной кромкой проезжей части;

            Н₄ – превышение кромки проезжей части;

            L – длина отгона виража.

3.2 Разработка плана трассы

При проектировании трассы в САПР "Кредо" используем клотоидное трассирование (метод гибкой линейки). Он заключается в том, что на плане, сообразуясь с рельефом и ситуацией, вписывают плавную линию от руки или при помощи гибкой линейки сплайна). При этом положение вершин, углы поворота и параметры закруглений определяются трассой, а не наоборот, как это принято при полигональном трассировании. Трансформация эскизной трассы в последовательность элементов клотоидной трассы (прямых, круговых кривых, клотоид, отрезков клотоид) осуществляется автоматически на ЭВМ. Задача обеспечения зрительной плавности автомобильной дороги в пространстве решена в проекте сочетанием прямых и круговых кривых. Круговые кривые сопрягаются с прямыми участками трассы посредством переходных кривых, назначаемых из условия нормируемого нарастания центробежного ускорения.

где      V-расчетная скорость движения автомобиля, км/ч;

            R-радиус круговой кривой, м;

J  =0,5  м/с³  -  нормируемая  величина нарастания  центробежного ускорения.

Закон изменения кривизны клотоиды наилучшим образом отвечает условиям движения по ним автомобилей с постоянными скоростями. В параметрическом виде уравнение клотоиды имеет вид:

где      А- параметр клотоиды;           

            R- радиус кривой на расстоянии L от ее начала.

 При    клотоидном    трассировании    переходная    кривая    выступает,    как  самостоятельный элемент трассы наравне с круговыми кривыми и прямыми.

Метод сглаживания эскизной линии трассы используется в САПР "Кредо", как способ задания трассы на основе метода гибкой линейки. Метод сглаживания эскизной линии трассы заключается в том, что задаются координаты последовательности точек, которые снимаются с эскизного варианта трассы и аналитически аппроксимируются алгебраическими полиномами высоких степеней. Точки эскизной линии рассматриваются как приближенные, около которых должна пройти трасса. Трассу задаем координатами последовательности точек с шагом 50 м, снимаем их с эскизной линии и наносим их на крупномасштабный план с помощью гибкой линейки - сплайна. Начальную точку и направление задаем фиксировано, поскольку отмыкание осуществляем от существующей автомобильной дороги (ранее запроектированного участка). Конечную точку трассы задаем фиксировано. Точкам придаем различные весовые значения, предопределяющие различную степень приближения, либо прохождение через них аппроксимирующей кривой.

3.3 Проектирование профиля продольного

3.3.1 Основные требования к продольному профилю

           Продольный профиль составлен в условных отметках, отнесенных к оси проектируемой дороги.

           Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии продольного профиля влияет большое число факторов и условий.

           Топографические условия проложения трассы в сильной степени определяют положение проектной линии продольного профиля. На участках с плавными формами рельефа проектную линию проектируем по огибающей, следующей очертанию земли, и. наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливаем с устройством чередующихся выемок и насыпей. При проектирован ни по огибающей руководящая отметка назначается из условия незаносимости насыпи снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых или поверхностных вод в соответствии со СНиП 2.05.02-85(97).

    Гидрологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого СНиП 2.05.02-85(97) возвышения поверхности покрытия над уровнем фунтовых вод. Несоблюдение этого условия требует строительство дорогостоящих откосных и подкюветных дренажей.

           Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии продольного профиля, но и на конструкцию земляного полотна: ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают по возможности уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов» дают возможность проектировать профиль по огибающей с минимальной руководящей отметкой и т. д.

           Климатические факторы оказывают ощутимое влияние на положение проектной линии продольного профиля, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге. На снегозаносимых участках всегда стремятся избегать выемок (особенно мелких), а при проектировании по огибающей руководящую отметку назначаем из условия снегонезаносимости.

           Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами, во многом определяют отметки бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также отметки проезда на самих мостах.

           Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечение железных дорог, входы в города, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).

           Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от метода проектирования являются:        

- соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых и т. д.);

           Обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс:

   - прохождение проектной линии через контрольные точки;

  - ограничение длин участков с предельными уклонами;

  - ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения «неспокойной» проектной линии;          

            - обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ней уровней удобства и безопасности движения. Эта задача как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.

           К положению проектной линии продольного профиля выдвигается целый ряд требований и условий со стороны автомобильного транспорта, технологических особенностей строительства и со стороны эксплуатации автомобильных дорог. Оптимальное положение проектной линии продольного профиля при автоматизированном проектировании и проектное решение при ручной технологии всегда отыскиваем в рамках соответствующего комплекса технических ограничений, который включает:

            - допустимые продольные уклоны. Уклон ни в одной точке продольного профиля не должен превышать значения нормируемого СНиП 2.05.02-85 для данной категории

дороги;

            - допустимую наибольшую кривизну вертикальных выпуклых и вогнутых кривых. Радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых ни в одной точке продольного профиля не должны быть меньшие нормируемых СНиП 2.05.02-85;

            - руководящую отметку. При проектировании продольного профиля на спокойных участках рельефа по огибающей необходимое возвышение бровки земляного полотна определяем из условия незаносимости снегом либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод;

              - фиксированные контрольные точки. Прохождение проектной линии через фиксированные контрольные точки, назначаемые по ситуационным условиям, является обязательным;

             - ограничивающие точки и зоны. Прохождение проектной линии продольного профиля допускается не ниже ограничивающих точек и зон (обычно это минимальные отметки над трубами, на мостах и путепроводах);

             - контурные ограничения. Это ограничение высоты насыпей и глубины выемок при неудовлетворительных геологических, гидрогеологических, почвенно-грунтовых условиях и т. д.;

- допустимые наибольшие длины участков с предельными уклонами продольного профиля. Допустимая длина таких участков нормируется СНиП 2.05.02-85;

           - наименьшая длина вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования).

           При традиционной технологии проектирования продольного профиля автомобильных дорог определяющим является визуальный контроль за положением проектной линии. При субъективной оценке качества решения проектной линии продольного профиля возможны сильные ее отклонения от оптимального положения.

3.3.2 Проектирование профиля продольного

При оптимизации положения проектной линии, также как и проектировании трассы, используется метод сплайна. В САПР "Кредо" продольный профиль задан методом опорных элементов. Метод опорных элементов заключается в том, что на экране дисплея с помощью стандартных шаблонов круговых кривых и линейки задаются положения опорных элементов (прямых и круговых кривых, сопрягаемых клотоидами). Опорные элементы могут быть заданы фиксированно, полуфиксированно   или   свободно.   Фиксированно   задание   точно   определятэлемента заданного типа и размера вокруг какой-либо точки, свободное - когда задан тип и размер, но положение на профиле строго не зафиксировано. Задание опорных элементов облегчает увязку смежных элементов и позволяет принимать округленные значения параметров или длин соединительных клотоид. Положение точек определяем по уравнению поверхности второго порядка:

Y_a = Ax³ +Bx² +Cx + D

Y_b = Ax³ +Bx² +Cx + D

α = ЗАх² +2Вх + С

β=3Ax³+2Bx+C

где      Ya,Yb - горизонтальное положение точек А и В;

х, х - вертикальное положение точек А и В;

А, В, С, D - коэффициенты уравнения поверхности второго порядка;

α,β -  угол наклона касательной к проектной линии и горизонтальной прямой.

Уравнения углов наклона - это первая производная уравнений горизонтального положения точек. Данная система уравнений содержит четыре уравнения и четыре неизвестных. Решение системы уравнений осуществляется матричным способом по методу Крамера.

В проекте разработано различные типы конструкции поперечников земляного полотна с привязкой к местным условиям согласно требованиям СНиП 2.05.02-85. Крутизна откосов при высоте насыпи принята:

до 3 м  -  1:4

от 3 до 6 м   -  1:1.5

более 6 м  - 1:1.5 (в верхней части), 1:1.75 (в нижней части).

3.4 Проектирование профиля поперечного

           Полосу местности, выделяемую для расположения на ней дороги, разработки грунта, предназначенного для отсыпки: насыпей, постройки вспомогательных сооружений и посадки зеленых насаждений, называют дорожной полосой, или полосой отвода.

           Изображение в уменьшенном масштабе сечения дороги вертикальной плоскостью, перпендикулярной к оси дороги, называют поперечным профилем.

            Полоса поверхности дороги, в пределах которой происходит движение автомобилей, представляет собой проезжую часть. Сбоку от проезжей части расположены обочины. Обочины используются для временной стоянки автомобилей и для размещения дорожно-строительных материалов при ремонтах наличие обочины, окаймляющей проезжую часть, способствует безопасности дни жен и я автомобилей. Вдоль проезжей части на обочинах и разделительных полосах укладываем укрепительные полосы (краевые полосы), повышающие прочность края дорожной одежды и обеспечивающие безопасность при случайном съезде колеса автомобиля с покрытия. Наличие краевых полос оказывает положительный психологический эффект на водителей, устраняя боязнь приближения к краю проезжей части.

           Для расположения проезжей части на необходимом уровне от поверхности грунта сооружаем земляное полотно (насыпь или выемку) с боковыми канавами (кюветами), предназначенными для осушения дороги и отвода от нее воды. К земляному полотну относят также резервы - неглубокие выработки вдоль дороги, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи, и кавальеры - параллельные дороге валы, в которые укладывают грунт из выемок не потребовавшийся для отсыпки смежных участков насыпей. Другими словами, земляным полотном называют всю часть полосы отвода, затронутую земляными работами.

           Проезжая часть и обочины отделяются от прилегающей местности правильно спланированными наклонными плоскостями - откосами. В выемках и боковых канавах различают внешний и внутренний откосы. Линия сопряжения поверхностей обочины и откоса насыпи или внутреннего откоса канавы образует бровку земляного полотна. Расстояние между бровками условно называют шириной земляного полотна. Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения, который определяется отношением высоты откоса к его горизонтальной поверхности - заложению.

           Расстояние между бровками условно называют шириной земляного полотна Крутизну откосов характеризуют коэффициентом заложения, который определяется отношением высоты откоса к его горизонтальной проекции - заложению.

    Откосам малых насыпей для возможности съезда автомобилей с дороги в аварийных случаях целесообразно придавать заложение 1:5 или 1:6. Это способствует также уменьшению заносимости дороги снегом и повышает безопасность движения.

           При высоте насыпи менее 6 м, исходя из требований экономии земляных работ, откосы устраиваем с заложением 1: 1,5. Такие насыпи вполне устойчивы. Более крутые откосы высоких насыпей при увлажнении грунта могут оползать под действием собствен­ного веса грунта или веса съехавшего на обочину автомобиля.

           В настоящее время по действующим правилам сооружения земляного полотна принимаем следующие коэффициенты заложения откосов: не круче 1:4 для насыпей высотой до 3 м на дорогах I - III категорий и 1:3 для насыпей высотой до 2 м на дорогах остальных категорий. Более высокие насыпи, а также и насыпи на ценных плодородных землях, строящиеся из грунта, привозимого из закладываемых вдалеке от дороги грунтовых карьеров, или строящиеся и местах, где съезд с дороги невозможен, допускается возводить с более крутыми откосами 1:1,5 при обязательной установке ограждений на высоких насыпях. В мелких песчаных и пылеватых грунтах в районах с влажным климатом крутизну откосов уменьшаем до 1:1,75.

           Для устойчивости высоких насыпей, за исключением случаев отсыпки их из валунных, гравелистых и щебенистых грунтов, которым можно придавать постоянную крутизну до высоты 12 м, нижнюю часть откосов, начиная с 6 м от бровки земляного по­лотна, делаем более пологой с заложением откосов 1:1,75, При возведении насыпей из камня слабовыветривающихся скальных пород откосам придаём заложение от 1:1,3 до 1:1,5. Для насыпей высотой 2 м и менее имеются два типа поперечных профилей: обтекаемый и не обтекаемый. Основной из них - обтекаемый поперечный профиль - применяем при возможности получения для постройки дороги широкой полосы местности, (полосы отвода), имеет округленные очертания, которые способствуют его плавному обтеканию снеговетровым потоком и меньшей заносимости снегом. Если дорогу прокладываем по малоценным землям, грунт для отсылки насыпи берём из устраиваемых рядом с насыпью неглубоких выработок - резервов, Размеры резервов определяем исходя из количества грунта, необходимого для отсыпки земляного полотна. Глубина резервов должна быть не более 1,5 м и не менее 0,3 м. Па участках с поперечным уклоном местности резервы располагаем с нагорной стороны, на горизонтальных - с одной или двух сторон в зависимости от местных условий.

3.5 Кривые вертикальные и оценка обеспечения видимости

3.5.1 Основные требования к видимости на дороге

           Обеспеченная на дороге видимость является важнейшим показателем её транспортно-эксплуатационных качеств и безопасности движения.

            На прямом горизонтальном участке водитель видит перед собой дорогу на большом расстоянии. Па кривых в плане и у переломов продольного профиля видимый участок дороги значительно уменьшается, В таких местах при проектировании должна быть специально обеспечена расчетная видимость расстояние перед автомобилем, на котором водитель должен видеть перед собой дорогу, чтобы, заметив препятствие, осознать его опасность и успеть объехать или затормозить и остановиться.

            В теории проектирования дорог предложено много схем видимости, учитывающих условия движения автомобилей, а также расположение автомобилей и препятствий на дороге. Их можно разделить на две основные группы:

- схемы, предусматривающие остановку автомобиля перед препятствием или встречным автомобилем;

- схемы, исходящие из объезда автомобилем препятствия или обгона попутного автомобиля с заездом на смежную полосу движения.

            В первом случае используют формулу для определения расстояния (в метрах), на котором водитель может остановить автомобиль.

где, v - скорость, км/ч.

В зависимости от исходных предпосылок может рассматриваться остановка автомобиля перед препятствием или встречное движение двух автомобилей по одной

полосе. В последнем случае расстояние видимости складывается из суммы тормозных путей двух автомобилей и зазора безопасности между ними.

Многочисленные схемы для расчета видимости из условия обгона основаны на определении пути, необходимого для обгона автомобиля, едущего с меньшей скоростью, более быстрым, и неизбежно содержат ряд допущений о режимах и траектория движения автомобилей. Наблюдаемые на практике режимы движения при обгоне зависят от многих факторов и не могут быть охвачены какой-либо одной схемой. Поэтому целесообразно исходить из схем, достаточно простых и обеспечивающих запас надежности, например схемы, предложенной проф. М. С. Замахаевым (рис. 3.3), которая предусматривает следующий процесс движения при обгоне.

Рисунок 3.5.1.1 - Схема определения расстояний видимости из условий обгона

Но этой схеме началом обгона считается момент, когда обгоняющий автомобиль 1 приблизится к обгоняемому автомобилю 2 на расстояние, равное разности их тормозных путей (SI—S2) и пути, который автомобиль проходит с момента принятия водителем решения, об обгоне. По аналогии с процессом торможения это время можно принять равным 1 с. За этот период автомобиль проходит расстояние 1. Поэтому заезд на полосу встречного движения начинается на расстоянии от обгоняемого автомобиля:

            где, V₂ - скорость переднего автомобиля м/с,

           V₁ - скорость заднего автомобиля м/с,

           ф_пр- коэффициент продольного сцепления,

           К_э - коэффициент эксплуатационного состояния тормозов.

           При разности скоростей автомобилей v₁-v₂ задний автомобиль нагонит передний и поравняется с ним, пройдя путь

             где, l₄ - длина автомобиля.

           После того как задний автомобиль поравняется с обгоняемым,, он должен вернуться на свою полосу движения. По соображениям безопасности он должен опередить для этого обгоняемый автомобиль на расстояние, равное длине его тормозного пути S₂, увеличенное на некоторое расстояние безопасности 1о=5-10 м и на длину автомобиля l₄.     

При этом:

           Отсюда путь, проходимый поравнявшимся автомобилем 1 до возвращения на свою полосу движения,

           Предельный случай возможности осуществления обгона с выходом на полосу встречного движения соответствует возвращению обгоняющего автомобиля на свою полосу к моменту встречи со встречным автомобилем 3, идущим со скоростью v₃, который за период обгона проходит путь,

            Отсюда расстояние видимости из условия обгона,

           В России при расчетах видимости исходят из предпосылки, что глаза водителя расположены на высоте 1,2 м над поверхностью покрытия посередине полосы движения, а препятствие на дороге имеет высоту 0,2 м. Для этих условий необходимые расстояния видимости приведены в таблице 3.5.1.1.

Таблица 3.5.1.1 Расстояние видимости   Минимальное расстояние видимости при расчетных скоростях, км/ч Расчетная схема 150 120 100 80 60 50 40 30 Препятствие на дороге 300 250 200 150 85 75 55 45 Встречный автомобиль - 450 350 250 170 130 110 90 1

           Технические условия большинства стран также предусматривают обязательные расстояния видимости 200—300 м. Однако за рубежом при проектировании дорог магистрального типа с высокими скоростями движения стремятся обеспечить видимость не менее 600—750 м, так как это увеличивает уверенность водителей при управлении и повышает безопасность движения.

           Для дорог в густо застроенной местности, особенно в городских условиях, а также на пересечениях с автомобильными и железными дорогами в одном уровне обеспечение безопасности движения требует достаточной боковой видимости придорожной полосы. Водитель автомобиля должен иметь возможность заблаговременно увидеть на улице ребенка, выбежавшего со двора или с тротуара, а на пересечениях в одном уровне- приближающийся автомобиль или поезд и успеть остановиться.

            Минимальное необходимое расстояние боковой видимости.

 где, v_a - расчётная скорость автомобиля;

v_п – расчётная скорость пешехода или транспортного средства по пересекающей дороге;

S – расчётное расстояние видимости из условия остановки перед препятствием.

Нормы требуют обеспечивать боковую видимость от кромки проезжей части 25 м на дорогах I-III категорий и 15 м на дорогах IV и V категорий.

3.5.2 Обеспечение видимости на кривых в плане

           Видимость на кривых в плане проверяют для автомобиля следующего по крайней внутренней полосе движения. Принимается, что глаз водителя расположен посередине полосы движения и на высоте 1,2 м Поскольку под видимостью подразумевается длина пути, который автомобиль проходит по дороге, расстояние видимости при проверке измеряют по траектории движения автомобиля.

            Рисунок 3.5.2.1 - Схема определения расстояний боковой видимости: В - ширина проезжей части.

           Исчерпывающий математический анализ видимости в плане исходит из исследования уравнения кривой, огибающей систему лучей взгляда водителя при движении, по круговой кривой с переходными кривыми и уширениями. На практике для построения границ срезки препятствий в зоне видимости чаще всего применяют графический метод, плане закругления, вычерченном в крупном масштабе, на траектории движения автомобиля намечают рад точек, от которых откладывают расстояние видимости Затем концы этих срезков соединит прямыми линиями, огибающая которых определяет границу видимости. Намечая уровень срезки в выемках, необходимо учитывать зарастание их в дальнейшем травой и выпадение снега. Наиболее целесообразно доводить срезку в выемках до уровня поверхности дороги.

3.5.3 Определение минимальных параметров плана и профиля продольного для обеспечения видимости

            Для обеспечения видимости производим расчет минимальных параметров плана и продольного профиля при расчетной скорости 100 км/час.

            Минимальный радиус кривой в плане с устройством виража рассчитывается по формуле:

            где, V = 100 км/час - расчетная скорость движения;

            µ= 0,15 - коэффициент поперечной силы;

             l_вир = 0,03 - уклон виража, ‰.

            В проекте минимальный радиус кривой в плане принят 1000 м. Минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой рассчитывается по формуле:

            где, d - расстояние от поверхности асфальта до глаз водителя, принимаем 1,2 м.

     S_n =165 м - расчетной расстояние видимости поверхности дороги в соответствии с расчетной скоростью по формуле:

            где, V - скорость движения км/час;

    К_э - коэффициент, учитывающий эксплуатационное состояние автомобиля, не менее 1.4;

     ᵩ - коэффициент продольного сцепления;

     i - продольный уклон, ‰;

    t_p - расчетное время реакции водителя, сек.

            В проекте минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой принят 12700м. Минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой рассчитывается по формуле:

            где, h_ф - возвышение центра фар над поверхностью проезжей части, равное 0,7м,

           α - угол отклонения пучка света фар.

            В проекте минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой принят 3000м.

3.5.4 Кривые вертикальные

            На переломах продольного профиля дороги при алгебраической разности смежных уклонов |i1-i2|>0.010 для обеспечения плавности хода и условий видимости поверхности дороги нужно запроектировать вертикальные кривые (ВК).

            Точка перелома продольного профиля является вершиной угла (ВУ) вертикальной кривой. На кривой выделил главные точки: начало (НВК), вершину (ВВК), середину (СВК) и конец (КВК) вертикальной кривой.

            Элементы и главные точки вертикальной круговой кривой изображены на рисунке 3.5.4.1.           

Рисунок 3.5.4.1 - Элементы и главные точки вертикальной круговой кривой

            При i1=i2 середина и вершина кривой совпадают, если смежные уклоны i1 и i2 имеют противоположные знаки, то, чем больше разности их абсолютных величин, тем дальше отстоят друг от друга середина и вершина вертикальной кривой. При одинаковом знаке уклонов i1 и i2 вершина кривой находится вне проектируемой вертикальной кривой.

              Вогнутые кривые малых радиусов неудобны для движения в ночное время, так как свет фар освещает поверхность покрытия вблизи от автомобиля на расстоянии, меньшем расчетной видимости.

           Строительные нормы и правила рекомендуют, если это возможно по местным условиям и не ведет к удорожанию строительства, применять радиусы выпуклых вертикальных кривых не менее 10 000 м (длина кривой более 300 м) и вогнутых кривых - 3000 м (длина кривой не менее 100 м), 1500м для горных районов.

           Элементы вертикальных кривых: длину кривой Кв, тангенс Тв, биссектрису Бв, ординаты промежуточных точек У находим в зависимости от значений смежных уклонов i1 и i2 по следующим формулам:

            где, X - расстояние от НВК или КВК до промежуточной точки, м.

           Радиус вертикальной кривой подбираем таким образом, чтобы тангенс вертикальной кривой был равен или больше расчётной скорости.

           Пикетажные значения (т.е. расстояния от ПК) начала вертикальной кривой и конца вертикальной кривой определяются по формулам:

ПК НВК= ПКВУ-Т ,                                            (3.5.4.5)

ПК КВК = ПКНВК+К .                                       (3.5.4.6)

           Пикетажное значение СВК совпадает с пикетажным значением ВУ, поэтому  его не вычисляем.

            Так как на тех участках, где вертикальные кривые уклоны имеют противоположные знаки, то необходимо вычислить пикетажное значение вершины вертикальной кривой (точки с максимальной или минимальной отметкой).

  ПК ВВК= ПКВУ + 0,05 * (L1-L2)                       (3.5.4.7)

           где, величины L1=R_B (i1). L2=R_B(i2) представляют собой отрезки, соответственно от НВК до ВВК и от ВВК до КВК.

3.6 Процесс организации строительства

Организация строительного производства должна обеспечивать целенаправленность всех организационных, технических и технологических решений на достижение конечного результата - ввода в действие объекта с необходимым качеством и в установленные сроки.

Подготовка к строительству объекта предусматривает изучение проектно-сметной документации, условий строительства, разработку ППР, выполнение работ подготовительного периода.

ПОСом предусматривается выполнение в подготовительный период следующих работ:

-   Создание и сдачу-приемку геодезической разбивочной основы.

- Строительство временных зданий, сооружений, организация связи для оперативно-диспетчерского управления производством работ, временное электроснабжение, электроосвещение стройплощадки.

-   Рубку деревьев и расчистку трассы от кустарника.

-   Переустройство коммуникаций.

-   Разборку существующих искусственных сооружений.

В основной период выполняются все остальные общестроительные и специальные работы, связанные со строительством автодороги.

Последовательность выполнения отдельных видов общестроительных, дорожно-строительных и специальных работ должна быть взаимоувязана в календарном плане проекта производства работ строительства объекта разрабатываемом генподрядной строительной организацией.

3.7 Анализ безопасности движения

            Обеспечение безопасности движения и высоких транспортных качеств автомобильных дорог является первоочередной обязанностью всех дорожных организаций, как проектных, так и эксплуатационных. Мероприятия по обеспечению безопасности движения, как правило, улучшают условия движения, снижают задержки и повышают средние скорости потока автомобилей.

            Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог определяю  скоростью и себестоимостью перевозок, безопасностью и удобством проезда по дороге, ее пропускной способностью. Они не могут быть выражены обобщённым показателем. Поэтому при оценке участка дороги необходимо выяснить: среднюю скорость движения по дороге и на отдельных участках; степень опасности дорожно-транспортных происшествии (ДТП); удобство дороги для водителей и пассажиров; пропускную способность дороги согласно ВСН 25-86 [б],

            Дорожно-транспортное происшествие (ДТП) - событие, возникшее в процессе движения по дороге транспортного средства и с его участием, при котором погибли или ранены люди, повреждены сооружения, грузы, либо причинен материальный ущерб.

            Для оценки относительной опасности движения по дорогам следует применять методы коэффициентов безопасности, конфликтных ситуаций, основанные на анализе графика изменения скоростей движения по дороге, и метод коэффициентов аварийности, основанный на анализе данных статистики ДТП.

3.7.1 Анализ по коэффициенту безопасности

Коэффициентами безопасности называют отношение максимальной скорости движения на участке к максимальной скорости въезда автомобилей на этот участок (начальная скорость движения).

где V^max - максимальная скорость на рассматриваемом участке, км/ч;

V^max_пр - максимальная скорость на предыдущем участке, км/ч.

Для построения графика коэффициентов безопасности в конце каждого участка определяют максимальную скорость, которую можно развить без учета условий движения на последующих участках.

Характеристика участков по безопасности движения представлена в таблице 3.7.1

Таблица 3.7.1 - Значение коэффициента безопасности.

Кбез		>0.8		0.6-0.8	0.4 - 0.6		<0.4
Характеристика участка		Неопасно		Малоопасно	Опасно		Очень опасно

Рассмотрим факторы, влияющие на скорость движения по дороге.     

Определяем коэффициент сцепления.

Лето-ᵩ²⁰ =0,85,β_ᵩ =0,0035

                                              ᵩ_ᵑ=0,7* ᵩ²⁰=0,7*0,85=0,6                                                      (3.7.1.2)                     

ᵩ_v= ᵩ_ᵑ- β_ᵩ*(v-20)=0.6-0.0035*(100-20)=0.32

Зима-ᵩ²⁰ =0,5,β_ᵩ =0,0025

ᵩ_ᵑ=0,7* ᵩ²⁰=0,7*0,5=0,35

ᵩ_v= ᵩ_ᵑ- β_ᵩ*(v-20)=0.35-0.0025*(100-20)=0.15

• Влияние кривой в плане.

Скорость определяется по формуле:

            где, R_ф - фактический радиус круговой кривой;

ᵩ_ᵑ  и i - соответственно поперечный коэффициент сцепления и поперечный уклон.

Влияние выпуклой вертикальной кривой.

          где, К_э -коэффициент тормозов;

ᵩ - продольный коэффициент сцепления.

Влияние вогнутой вертикальной кривой.

           4.   Подъемы и площадки.

           Скорость определяется по динамической характеристике для ГА324. После определения скорости делается проверка по сцеплению.

               где, f_v - коэффициент сопротивления качению при нормативной скорости.

               По вычисленной динамической характеристике для каждого участка по графику определяют скорость движения.

5. Спуски

                Скорость на спуске вычисляют из формулы расчётного расстояния видимости.

            где, t-время реакции водителя,

           1о-занос.

6. Проверка по сцеплению.

            где, ф₂₀ - коэффициент сопротивления качению;

     В_ф - коэффициент влияния скорости на сцепление.

            где, K_f - коэффициент влияния скорости на коэффициент качения;

m - показатель доли сцепного веса.

            Расчётная скорость движения на каждом участке и график коэффициента безопасности представлен на листе 8.

            Выводы: Безопасность движения на всем протяжении дороги обеспечена.

3.7.2 Анализ по итоговому коэффициенту аварийности

Коэффициент аварийности представляет собой произведение частных коэффициентов, учитывающих влияние отдельных элементов плана и профиля. Коэффициенты аварийности, представлены в ВСН25-86 [7].                                           Итоговые коэффициенты аварийности устанавливают на основе анализа планам профиля или линейного графика исследуемого участка дороги путем перемножения частных коэффициентов. При построении графика коэффициентом аварийности дорогу анализируют по каждому показателю, выделяя однородные по условиям участки. При этом необходимо учитывать, что влияние опасного места распространяется на прилегающие участки, где возникают ощутимые помехи для движения. В проектах реконструкции дорог и нового строительства рекомендуется перепроектировать участки, для которых итоговый коэффициент аварийности превышает 15—20.

Итоговый коэффициент аварийности определяется как произведение частых коэффициентов

К1 - коэффициент, учитывающий интенсивность движения.

К2 - коэффициент, учитывающий ширину проезжей части равной 7 м.

К3 - коэффициент, учитывающий ширину обочин дорог равной 2,5 м.

К4 - коэффициент, определяемый по продольному уклону.

К5 - коэффициент, определяемый по радиусу кривых в плане.

К6 - коэффициент, определяемый по видимости в плане и профиле.

К7 - коэффициент, учитывающий ширину проезжей части мостов по отношению к проезжей части дороги.

К8 - коэффициент, определяемый по длине прямых участков.

К9 - коэффициент, определяемый по типу пересечения.

К10 - коэффициент, определяемый для пересечения в одном уровне и учитывающий интенсивность движения но дороге.

К11 - коэффициент, определяемый по видимости пересечения в одном уровне.

К12 - коэффициент, определяемый по числу полос движения. Для данного участка дороги число полос равно 2.

К13 - коэффициент, учитывающий расстояние проезжей части от застройки.

К14 - коэффициент, учитывающий характер покрытия. Определяется по коэффициенту сцепления для каждого участка.

Характеристика участков по аварийности движения представлена в таблице 3.7.2.1

 Таблица 3.7.2.1 - Коэффициент аварийности

Ка	0- 10	10 - 20	20-40	>40
Характеристика	неопасно	малоопасно	опасно	Очень опасно
участка

           Hа графике коэффициента аварийности наглядно видны участки с превышением норм, но по одному этому I графику бывает трудно выделить участки первоочередного проведения робот. Поэтому рассчитывается дополнительный коэффициент тяжести М.

                                        М=М₁*М₂*……*М_n;                                           (3.7.2.2)

            где, М₁…. М_n- частные коэффициенты тяжести.

            Коэффициент аварийности на каждом участке определяется но формуле:

            Для построения графика безопасности в зимнее время при нахождении коэффициента аварийности нужно вводить поправки:

    - для интенсивности движения 0.7,

            - ширины проезжей части 0,8,

            - коэффициента сцепления 0.5,

            - ширины обочин 0,95.

График коэффициента безопасности представлен в на листе 9.

            Выводы: Безопасность движения на всём протяжении дороги обеспечена. Построен график для определения безопасности в зимний период. Безопасность движения на всем протяжении дороги также обеспечена. Имеются участки, где движение опасно. Во избежание аварий следует улучшить качество покрытия, т.е. своевременно производить обработку реагентами дли повышения сцепления. 

Доклад:

Уважаемый председатель и члены государственной аттестационной комиссии, представляю вашему  вниманию дипломный проект на тему: «Разработка проекта модернизации участка автомобильной трассы с заменой профиля продольного автодороги»       

Целью проекта является проектирование участка автомобильной  дороги 3 технической категории взамен существующей дороги.

 В соответствии с требованиями СНиП 2.05.02.97-(85) «Автомобильные дороги», в котором представлены основные технические нормативы дороги 3 категории.

В дипломном проекте представлены следующие разделы:

1 – Основные проектные решения

2 – Строительные решения

3 – проектирование автомобильной дороги.

4 – расчёт сметной стоимости строительства участка автомобильной дороги,

5 – деталь проекта,

6 – охрана труда при строительстве и реконструкции дорог,

7 – охрана окружающей среды.

Для решения поставленных задач были изучены климатические и геологические условия района строительства, так же произведен анализ существующей интенсивности движения  и рассчитана перспективная интенсивность.

Опираясь на нормативные требования было произведено проектирование плана трассы, в результате чего были рассчитаны переходные кривые, виражей. Что привело к повышению устойчивости и более благоприятным условиям для движения автомобилей

Так же был изменен продольный профиль дороги, высота насыпи была приподнята, что привело к увеличению объемов земляных работ по сравнению с исходным проектом, но снегозаносимость насыпи была уменьшена, так же обеспечивается более хорошая плавность хода и видимость.

В процессе работы над проектом была произведена проверка базовых вариантов ДО и   выявлено, что конструкция ДО по обоим вариантам  конструкция не удовлетворяет условию прочности по допускаемому упругому прогибу.

 Было принято решение изменить дорожную одежду. В результате был предложен следующий вариант дорожной одежды представленный на листе № 4. Было заменено основание под дорожную одежду на чёрный щебень и подстилающий слой на щебень непрерывной гранулометрации для оснований, в результате чего удалось довести физические свойства ДО до нормативных и увеличить запас прочности.

В экономической части произведен расчёт сметной стоимости участка автомобильной дороги по двум вариатам дорожной одежды. По проектному варианту по расчётам представленных в 4 разделе стоимость дороги выше чем в базовом варианте.

Детально в проекте рассмотрено определение безопасности движения автомобилей по коэффициентам безопасности и аварийности.  

Обеспечение безопасности является первоочередной  обязанностью всех дорожных организаций.

На чертежах представлены расчёты  и графики коэффициентов.

По коэффициенту безопасности на всём участке дороги безопасное движение.

По коэффициенту аварийности безопасность так же обеспечена. Имеются участки, где движение в зимний период опасно, для этого во избежание аварий, следует улучшить качество покрытия, т.е. своевременно производить обработку реагентами для повышения сцепления.

Так же в проекте рассмотрены разделы по охране труда при строительстве и реконструкции дорог и охрана окружающей среды.