Автомобильные и железные дороги

                                                      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:

                                    i_max = 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 i_кр. 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 ∙ (i_кр - i_о) = 19,4 × (0,007-0) = 0,14 м,

где    l = 19,4 -длина трубы, м;

          i_о = 0-уклон трубы;

          i_кр = 0,007-критический уклон.

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

1 × (i_кр-i_о), 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 Н_нас. 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:     

                              Н_наc= d +0,5 + h_{дорожной одежды} = 1,25 + 0,5 + 0,68 = 2,43 м

      Длина трубы определяется по выражению:

                    l = В + 2m × Н_нас = 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 h_б = 1,05 м, определяют площадь живого сечения w, смоченный периметр р и гидравлический радиус R:

                                        

 

 

 

                                                                                                  ,

где  i₁ = 0,1;

         i₂ = 0,06 - уклоны (рис 2.1)

                                         

                          

                                                            

        

         Далее по формуле Шези вычисляем бытовую скорость:

                                   

где   i_p = 0,007-уклон русла.

                                                  

где     n = 0,04 - русловой коэффициент, устанавливаемый по табл.;

           у = 0,25 - показатель степени.

      Зная площадь сечения и скорость в бытовых условиях, находят расход:

                                       

                                       Q = ω∙v_б = 14,7∙1,3 = 19,11 м³/сек

 

     Полученный расход Q сравнивают с расчетным Q_р. При отличии Q от Q_р, менее 10 % принимаем назначенную бытовую глубину и скорость за действительные:

                                                 (Q-Q_p)/Q_p∙100% = 0,6%

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                         Рис. 2. 1. Живое сечение мостового перехода

                                                                                                          

 

 

 

                                 2.2 Установление схемы протекания воды под мостом

 

      Для установления схемы протекания воды под мостом (рис. 2.2) необходимо знать критическую глубину потока:

                                                     

 

 

где    v_доп = 3,4-скорость потока, при которой не размывается грунт или укрепление русла-каменная      

          наброска из булыжного камня;

          g = 9,8-ускорение силы тяжести.

          Так как h_б = 1,05<1,3∙h_к = 1,53 то истечение свободное и     

          водослив незатопленный (рис.2.2.).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                               Рис. 2.2. Схема протекания воды в русле (незатопленный водослив)

   

 

                                       2.3 Определение величины отверстия моста

 

      При свободном истечении отверстие моста на уровне свободной поверхности определяют по формуле:

                                         ,

где e = 0,9-коэффициент сжатия потока, зависящий от формы устоев.

     Полученную величину округляем до типового размера B_тип = 6 м.

 

                                                      2.4 Уточнение расчетных данных

 

      Определим фактическую  скорость под мостом:

                               

      Определим глубину  потока под мостом:

                                      

 

     Глубина потока перед сооружением:

                                 

где   j = 0,9 - коэффициент скорости, зависящий от формы опор.

 

     

 

 

 

 

                             2.5 Определение высоты и длины моста (рис. 2.3)

 

        Наименьшая высота моста находится по выражению:

 

                        Н_м = Н + Z + К = 1,74 + 0,75+ 0,96 = 3,45 м,

 

где   Z = 0,75- наименьшее возвышение низа пролетного строения над ГВВ;

         К = 0,96- конструктивная высота моста;

   

          Длину моста находим по формуле:

    

           L_М = B + 2 ∙ m ∙ H_M +∑d +2p + 2q = 6 + 2 ∙ 1,5 ∙ 3,45 + 2 ∙ 0,1 + 2 ∙ 0,3 = 17,15 м,

 

где   В = 6- отверстие моста;

         m = 1,5- коэффициент крутизны откоса насыпи;

         Н_м = 3,45- высота моста;

         d = 0- ширина промежуточной опоры;

         р = 0,1- расстояние от передней грани устоя до основания насыпи;

         q = 0,3- расстояние от задней грани устоя до вершины откоса насыпи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                              

                                     Рис. 2.3. Схема малого моста при устоях с обратными стенками

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                III Проектирование продольного профиля земляного полотна, водоотвода

 

                                     1 Проектирование продольного профиля.

 

      Продольный профиль содержит линию поверхности земли (черный профиль), рельеф местности по оси дороги, грунтовый и гидро-грунтовый разрез и проектную линию (красный профиль). В целом продольный профиль характеризует геологические условия и высотное положение бровки земляного полотна.

      Высотное положение бровки относительно линии поверхности земли, оцениваемое рабочими отметками, в решающей мере определяет эксплуатационные, прочностные и экономические показатели дороги, а также ее долговечность.

      Для получения оптимальных результатов при проектировании продольного профиля должны быть обеспечены:

      -необходимые условия для движения автомобилей и экономически эффективной работы     

       автотранспорта;

      -плавность и безопасность движения автомобилей, достигающих расчетной скорости;

      -устойчивость, надежность и долговечность дороги;

      -бесперебойное функционирование дороги;

      -экономичность строительства дороги.

      Необходимые эксплуатационные условия обеспечиваются путем прокладывания проектной линии с пологими продольными уклонами.

      СНиП П-Д.5-72 рекомендует применять уклоны до 30%. При экономической нецелесообразности выполнения этой рекомендации   из-за рельефа местности, допускается применять продольные уклоны, не превышающие следующих максимальных значений: при категории дороги III-50‰.

     Плавность движения автомобилей достигается вписыванием в переломы проектной линии круговых вертикальных кривых, а безопасность - назначением таких радиусов вертикальных кривых, которые обеспечивают расчетные расстояния видимости (на выпуклых переломах) и ограничивают центробежную силу в пределах 5% от веса автомобиля (на вогнутых переломах).

      Вертикальные кривые необходимо вписывать в переломы, где алгебраическая разность смежных уклонов D_i равна или превышает на дорогах III категории 10‰. Подъемы считаются положительными уклонами, спуски отрицательными. Величина D_i на переломах попутных уклонов (два подъема или спуска) определяется как разность сопрягаемых уклонов, а на переломах встречных уклонов (спуск и подъем, подъем и спуск)- как их сумма.

     Наименьшие значения параметров продольного профиля, при которых еще обеспечиваются плавность и безопасность движения автомобилей, приведены в таблице 10 СНиП. В проектах следует стремиться к применению возможно больших значений параметров - это повышает удобство и безопасность движения.

 

                                      2 Требования к проектированию кюветов

 

      На вертикальных кривых кюветы повторяют реальное круговое очертание бровки земляного полотна. Проектирование кюветов производится в такой последовательности:

   1. по величинам рабочих отметок устанавливаются места, где необходимо устройство кюветов.

   2. задается уклон дна кювета и тип укрепления;

   3. на чертеж вчерне наносится линия дна кювета;

   4. аналитически определяется расстояние от ближайшего пикета до точек с нулевыми рабочими отметками и до точек пересечения дна кювета с черным профилем (для этого необходимо рассмотреть получившуюся на чертеже геометрическую фигуру:

треугольник или трапецию, а так  же составить и решить соответствующую  пропорцию);

   5. указываются проектные отметки дна кювета на всех его переломах, на пикетах и в местах выхода на поверхность;

   б. записываются проектные уклоны кюветов;

   7. указываются расстояния между переломами и производится привязка к пикетажу точек начала и конца кювета, а также точек с нулевыми отметками;

   8. выполняется проверка вычислений (отметки дна кюветов в местах выхода на поверхность должны соответствовать отметкам земли; разность между проектными отметками бровки земляного полотна и проектными отметками дна кювета должна быть равной принятой глубине кювета; кроме того, в соответствии должны находиться указанные расстояния, уклоны и отметки);

   9. производится окончательное оформление чертежа и соответствующих граф. Проектные данные, относящиеся к кюветам, проставляются красной тушью.

 

                                                     IV Конструкция дорожной одежды

 

      Дорожная одежда является наиболее ответственным элементом, поэтому от правильного ее проектирования зависят как прочность и долговечность, так и общая стоимость дороги. Нежесткими называются одежды, слои которых либо не обладают сопротивлением изгибу, либо обладают им в малой степени.

      При конструировании нежесткой одежды необходимо:

   -учесть назначение дороги, ее категорию, состав и интенсивность движения, удельное давление на     

   покрытие и размер отпечатков пневматиков автомобилей, климатические и грунтово- 

   гидрогеологические условия строительства, наличие дорожно-строительных материалов и их  

   расчетные параметры;

   -определить рекомендуемый тип покрытия;

   -установить материал основания, а также необходимость введения в конструкцию морозозащитных  

   и дренирующих слоев;

   -принять минимальную толщину конструктивных слоев по технологическим требованиям.

 

      Проектирование нежестких одежд состоит: