Автомобильные и железные дороги

Курсовая работа студента группы 3012/1

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

2003

Автомобильные дороги

I. Определение требуемых параметров дороги

Технические параметры, значения которых должны быть выдержаны при проектировании автомобильной дороги для обеспечения безопасности движения по ней, приведены в табл. 1. Они зависят от категории автомобильной дороги, которая является обобщенным показателем степени ее капитальности. При выполнении курсовой работы, после установления категории дороги находим значения технических параметров СНиП и заносим их в пояснительную записку, кроме того определяем параметры дороги расчетом на движение принятых транспортных средств с расчетной скоростью, установленных СНиП для дороги данной категории. В работе принимаем значения, удовлетворяющие требованиям СНиП и расчетам.

Таблица 1

1. Установление категории дороги.

В соответствии со СНиП II-Д. 5-72 категория автомобильной дороги зависит от интенсивности движения по ней. Поскольку обычно интенсивность движения в период возведения объектов больше, чем в период их эксплуатации, при выполнении задания за расчетный принимается период строительства объекта.

Ожидаемая интенсивность движения в период строительства объекта определяется по формуле:

,

где q=90000 - количество грузов, перевозимых на 1 млн. руб. сметной стоимости строительно-  монтажных работ, т;

С = 170 - сметная стоимость строительно-монтажных работ по объекту, млн. руб.;

Т = 2 - срок строительства объекта, годы;

n = 365 - число рабочих дней в году;

Кпр = 0.6 - коэффициент использования пробега автомобиля;

Кгр = 0.8 - коэффициент использования грузоподъемности автомобиля;

Г = 15 - грузоподъемность автомобиля, т.

По интенсивности движения N в соответствии с приведенной в табл.1 СНиП классификацией автомобильных дорог определяем, что дорога III категории.

2. Установление параметров дороги по СНиП.

В табл. 3, 4, 9, 10, 25 СНиП даны основные параметры автомобильных дорог в зависимости от их категории. Они приведены в пояснительной записке в форме табл.1.

3. Определение параметров дороги расчетами.

3.1 Установление числа полос движения

Число полос движения определяется из сопоставления ожидаемой часовой интенсивности движения по дороге и пропускной способности одной полосы движения по формуле:

,

где n – число полос движения;

Nч - часовая интенсивность движения, авт./час;

Nп - пропускная способность полосы движения, авт./час.

С учетом неравномерности движения в течение суток:

Nч=N/10=2911/10=291,1 авт/час

Пропускной способностью полосы движения называется количество автомобилей, которые могут проехать по ней в течение одного часа при обязательном условии обеспечения безопасности движения. В курсовой работе используется упрощенная динамическая модель транспортного потока, согласно которой автомобили перемещаются по полосе движения друг за другом, без обгона и с постоянной скоростью.

В этом случае пропускную способность полосы движения можно определить по формуле:  авт/час.,

Где v = 100 - расчетная скорость движения, км/час;

j = 0,5- коэффициент сцепления;

f = 0,02 - коэффициент сопротивления качению;

l2 = 15 - длина автомобиля, м;

lо = 10- запас расстояния, м;

Кэ = 1,4- коэффициент эксплуатационного состояния тормозов.

3.2 Определение ширины проезжей части, полосы движения и земляного полотна.

Ширина проезжей части b вычисляется по формуле:

b = bп × n = 3,55 × 2 = 7,1 м.,

где bп - ширина полосы движения, м (рис. 1.1)

n = 2 - количество полос движения.

Ширина полосы движения:

bп = а + 2 × х =2,75 + 2 × 0.4 = 3,55 м.,

где а = 2,75 - ширина кузова автомобиля, м;

х - расстояние от кузова до обочины или смежной полосы движения, м;

Величина х устанавливается по эмпирической зависимости:

 х = 0.004 × v = 0.004 × 100 = 0,4 м

Ширина земляного полотна:

В = b + 2 × t = 7,1 + 2 × 2,5 = 12,1 м.,

где t = 2,5 м - ширина обочины, принимаемая по СНиП(табл.4).

Рис. 1.1. Определение ширины полосы движения

3.3 Определение наименьших радиусов кривых в плане

Проезжая часть автомобильной дороги на кривой в плане может иметь либо двухскатный поперечный профиль, либо односкатный, называющийся виражом. Наименьший радиус кривой в плане, при котором применяется двухскатный профиль при данной расчетной скорости движения находится по формуле:

где j n = 0,1 -коэффициент сцепления колеса с дорогой в поперечном направлении;

in = 20 ‰ - поперечный уклон проезжей части.

При назначении радиусов поворота, меньших RH , необходимо предусматривать устройство виража. При значительном уменьшении радиуса поворота центробежная сила возрастает настолько, что вираж уже не обеспечивает устойчивости автомобиля против бокового скольжения. Это наименьшее значение радиуса поворота автомобильной дороги с виражом вычисляется по формуле:

,

где iB = 40 ‰ - уклон виража (СНиП, п.3.18).

При устройстве виража длина отгона L определяется по выражению:

 ,

где i пр = 0.02 -дополнительный продольный уклон отгона виража (СНиП, п.3.29).

Рис. 1.2. Схема отгона виража

3.4 Видимость пути

Для обеспечения безопасности движения с расчетной скоростью водитель должен видеть дорогу на определенном расстоянии, называемом расстоянием видимости поверхности дороги (рис. 1.3), которое равно:

SВД = l1+ST+l0 = 27,8 + 106 + 10 = 143,8 м,

где l1=v/3,6 - путь, проходимый автомобилем за время реакции водителя, равное 1сек;

Sт - длина тормозного пути:

lо - запас расстояния (5-10м)

Рис. 1.3. Схема видимости поверхности дороги

3.5 Определение наименьших радиусов вертикальных кривых.

Наименьший радиус выпуклой кривой устанавливается из условий видимости дороги:

,

где d=1,2 м - высота луча зрения водителя над поверхностью дороги.

Наименьший радиус вогнутой кривой определяется из условия ограничения величины центробежной силы:

3.6 Определение уширения проезжей части на кривых

Величина уширения устанавливается для принятых в проекте радиусов поворота (рис. 1.4). При движении по кривой ширина проезжей части, занимаемой автомобилем, увеличивается (рис. 1.5). Она находится по формуле:

,

где L = 12 - расстояние между задней осью и передним буфером автомобиля;

К = 563 - радиус кривой.

Учет зависящих от скорости движения отклонений автомобиля от средней траектории производится по эмпирической формуле:

Полная величина уширения:

eП = 2 × (е+ еV) = 2 × (0,128 + 0,21) = 0,676 м

Рис. 1.4. Схема поворота автомобиля

Рис. 1. 5. Отвод уширения проезжей части

3.7 Определение максимального продольного уклона дороги

Максимальный продольный уклон устанавливается по условиям сцепления ведущих колес автомобиля с покрытием при трогании с места.

По условиям сцепления при трогании с места:

imax = g×j -f – j = 0,5 – 0,02 – 0,24 = 0,24

где g- коэффициент сцепного веса - отношение веса, приходящегося на ведущие оси ко всему весу

автомобиля;

j-коэффициент сопротивления инерции:

где а = 0,5-ускорение;

g = 9,8- ускорение силы тяжести;

x- коэффициент, учитывающий инерцию вращающихся частей автомобиля;

z = 1 + 0,06 × K2 = 1 + 0,06 × 7,822 = 4,67

где         К = 7,82-передаточное число в коробке скоростей.

II Гидравлические расчеты водопропускных сооружений

1. Гидравлический расчет трубы

Гидравлический расчет трубы включает в себя определение:

-диаметра трубы и типа укрепления русла;

-высоты подпора воды и высоты насыпи над трубой;

-длины трубы,

Расчет безнапорных труб производится по табл. П-15 [2], которая составлена из условия, что трубы имеют уклоны, не менее критического iкр. Практически трубы укладываются по уклону местности. Так как он меньше критического более чем в два раза, то подпор, полученный по таблице, увеличивается на величину:

l ∙ (iкр - iо) = 19,4 × (0,007-0) = 0,14 м,

где l = 19,4 -длина трубы, м;

iо = 0-уклон трубы;

iкр = 0,007-критический уклон.

Так как тип оголовка I и Qр = 1,9 м3/с, то принимаем d = 1,25 м, Н = 1,26 м, v = 2,5 м/с, с учетом

1 × (iкр-iо), Н = 1,40 м.

По скорости протекания воды (табл. П-16) [2] назначается тип укрепления русла -каменная наброска из булыжника или рваного камня.

Определяем высоту насыпи над трубой Ннас. Бровка земляного полотна на подходе к трубе возвышаться на 0,5 м над расчетным горизонтом с учетом подпора. Высота насыпи должна обеспечивать размещение над трубой дорожной одежды; в итоге получаем:

Ннаc= d +0,5 + hдорожной одежды = 1,25 + 0,5 + 0,68 = 2,43 м

Длина трубы определяется по выражению:

l = В + 2m × Ннас = 12,1 + 2 × 1,5 × 2,43 = 19,4 м,

где m = 1,5-коэффициент крутизны откоса насыпи

Из таблицы П-17 [2] находим:

- толщину звена = 0,12 м;

- длину оголовка = 2,26 м.

2. Расчет отверстия малого моста

2.1 Определение бытовой глубины

Бытовую глубину устанавливают подбором положения горизонта высоких вод. Для этого задаются каким-либо значением бытовой глубины hб = 1,05 м, определяют площадь живого сечения w, смоченный периметр р и гидравлический радиус R: