Городские пути сообщения и транспорт - курсовой

ПЗ.docx

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
СОЧИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА СТРОИТЕЛЬСТВА
Курсовой проект по дисциплине:
Городские пути сообщения и транспорт
Проектирование основных элементов городских улиц и дорог
-го курса 8 семестр группы 16 - ГС
Принял: к.т.н. доцент Попов А.А.
I.Исходные данные для проектирования
II.Обоснование типового поперечного профиля магистральной улицы районного значения
III.Проектирование плана и продольного профиля магистральной улицы районного значения
IV.Определение объемов земляных работ
V.Расчет нежестких дорожных одежд
I. Исходные данные для проектирования.
Район проектирования – город Оренбург.
Категория магистрали –РМ.
Интенсивность движения по улице в «час пик» в одном направлении:
Вариант интенсивности: 5
Варианты отметок по оси и границам улицы
№ пикетов и фиксированных точек
II. Обоснование типового поперечного профиля магистральной улицы районного значения.
Проектирование поперечного профиля
Поперечный профиль улицы – это уменьшенное изображение сечения улицы вертикальной плоскостью перпендикулярной оси улицы.
Типовой поперечный профиль определяет состав композицию и размеры отдельных элементов улицы или дороги.
Проектирование поперечного профиля выполняется в следующей последовательности:
)Выбор типа поперечного профиля
)Расчёт ширины проезжей части и тротуара
)Размещение элементов инженерного оборудования озеленения и благоустройства.
)Уточнение общей ширины улицы и вычерчивание архитектурного поперечного профиля.
Расчёт ширины проезжей части включает расчёт интенсивности движения определение пропускной способности полосы движения определение требуемого количества полос движения и элементов проезжей части.
Размеры зеленых полос определяются из условия размещения заданного количества инженерных подземных сетей или как разность от вычитания ширины элементов транспортного оборудования из общей ширины улицы.
1. Выбор типа поперечного профиля
Выбор типа поперечного профиля осуществляется в соответствии с категорией улицы. По категории магистрали определяем нормативные требования и геометрические параметры магистрали [СНиП 2.07.01-89* табл.8].
Категория дорог и улиц
Расчетная скорость движения кмч
Ширина полосы движения м
Число полос движения
Наименьший радиус кривых в плане м
Наибольший продольный уклон
Наименьшая ширина пешеходной части тротуара м
транспортно-пешеходные
2. Расчёт ширины проезжей части и тротуара
Расчет суммарной приведённой интенсивности движения
Интенсивность движения едч
Коэффициент приведения
Приведённая интенсивность движения прив.авт.ч
Расчёт ширины проезжей части
Пропускная способность одной полосы движения без перекрестков или при наличии пересечений в разных уровнях определяется по формуле:
где – допускаемая скорость движения автомобилей по данной улице в мс. Для городских улиц = 60 кмч = 166 мс;
– время реакции водителя (05-15 с);
– коэффициент торможения
n – запасной отрезок пути между остановившимися автомобилями (5 м).
Определим коэффициент торможения:
где g = 98 мс2 – ускорение силы тяжести;
– коэффициент сцепления. = 05 при сухом покрытии;
i – продольный уклон улицы (подъем ”+” спуск “–“).
Для расчета принимаем i = 0.
Расчетная пропускная способность одной полосы проезжей части с учетом задержек на перекрестках определяется по формуле:
где - коэффициент учитывающий снижение пропускной способности за счет задержек на перекрестках:
где z – расстояние между перекрестками м;
а – среднее ускорение автомобиля при трогании с места (15 мс2);
b – среднее замедление при торможении (15 мс2);
– средняя продолжительность задержки перед светофором с определяемая по формуле:
Здесь Тц – полный цикл работы светофора (60 с); tз – время горения зеленого сигнала светофора (25 с).
С учетом коэффициента пропускная способность одной полосы:
Требуемое количество полос движения в одну сторону определяется как отношение расчётной интенсивности движения к пропускной способности одной полосы движения:
Принимаем 3 полосы в каждую сторону
Ширина проезжей части улицы определяется с учетом требуемого количества полос движения ширины полосы движения разделительной и предохранительной полос. = 2 3 35 + 3 + 4 05 = 26 (м)
где bпд = 35 м – ширина полосы движения для магистральной улицы общегородского значения регулируемого движения (см. табл. 1);
n = 3 – число полос движения в одном направлении полученное по расчету.
Bрп = 3 м – ширина центральной разделительной полосы для магистральной улицы общегородского значения регулируемого движения с 6 полосами движения (3полосы в одном направлении);
bпп = 05 м – ширина предохранительной полосы вдоль бортового камня для магистральной улицы регулируемого движения;
m = 4 – количество бортов приподнятых над проезжей частью с центральной разделительной полосой.
Расчёт ширины тротуара
Ширину тротуаров на городских улицах и дорогах устанавливают в зависимости от их категории и интенсивности пешеходного движения но не менее нормативной ширины Определяем расчётное количество полос пешеходного движения:
= 857 принимаем nт = 9 полос.
где Nпеш = 5000 пешчас – расчётная (перспективная) интенсивность пешеходного движения (по заданию на курсовой проект);
Pпеш = 700 пешчас – пропускная способность одной полосы пешеходного движения для тротуаров вдоль общественных зданий и сооружений (по табл. 5).
Определяем ширину тротуара на магистральной улице общегородского значения регулируемого движения:
Вт = nт · bт + С = 9 075 + 1 = 725 (м).
Размещение элементов инженерного оборудования озеленения и благоустройства
Между элементами поперечного профиля городских улиц и дорог следует проектировать разделительные полосы с учётом размещения подземных коммуникаций озеленения снижения отрицательного воздействия транспорта на окружающую среду и повышения безопасности движения.
Состав размещаемых инженерных подземных сетей:
а)водопроводы разводящие;
б) канализация хозяйственно-бытовая и промышленная;
в) ливневая канализация;
г) Кабели слабого тока телефонные телеграфные радиотрансляционные
сигнализации и дистанционного управления
Инженерные сети в общих коллекторах размещаются в следующих случаях: при необходимости одновременного размещения тепловых сетей диаметром от 500 до 1000 мм водопровода – 500 мм свыше десяти кабелей связи и силовых кабелей напряжением до 10 кВ.
Принимаем общий коллектор для размещения водопровода магистрального и разводящего теплопроводов кабелей слабого тока.
III. Проектирование плана и продольного профиля магистральной улицы районного значения.
Проектирование плана улицы.
Проектирование плана улицы осуществляется в точном соответствии с архитектурным поперечным профилем с привязкой всех его элементов по длине и ширине улицы с помощью плана трассы.плана 1:1000.
Трассу улицы разбиваем на пикеты через 50 м. Величины углов поворота трассы по заданию: Уг. 1 = +18° на ПК 4; Уг. 2 = -16° на ПК 12.
Наименьший радиус горизонтальных кривых для магистральной улицы районного значения составляет R = 250 м.
1 Построение кривых на угле поворота №1
Уг. 1 = α = +18° (поворот направо) вершина угла на ПК 4 R = 300 м.
) Длина круговой кривой м.
) Дорожный тангенс м.
) Биссектриса 339 м.
) Положение основных точек круговой кривой:
Начало круговой кривой:
НК = ВУ – Т = ПК 4 – 4751 = 200 – 4751 = 15249 м = ПК 3 + 249 м.
Конец круговой кривой:
КК = ВУ + Т – Д = ПК 4 + 4751 – 082 = 200 + 4751 – 082= 24586 м = ПК 4 + 4586 м.
) Для обеспечения плавности движения автомобиля при переходе с прямой на круговую кривую радиусом менее 2000 м следует применять переходные кривые. Переходные кривые проектируем по клотоиде.
) Определяем длину переходной кривой:
Наименьшая длина переходной кривой при R = 3000 м => L = 90 м значит принимаем L = 90 м.
) Определяем элементы переходной кривой при R = 300 м:
- длина переходной кривой L = 90 м;
- сдвижка начала кривой по оси Х: t = 4497 м;
- сдвижка круговой кривой по оси Y: p = 113 м.
) Проверяем условия возможности разбивки переходных кривых: :
α = 18° ≥ 2φ = 17°11;
Условия выполняются.
) Определяем пикетажные отметки закругления.
НЗ = ВУ – (Т + t) = ПК 4 – (4751 + 4497) = 200–(4751 + 4497) = 10752 м = ПК 2 + 752 м.
КЗ = НЗ + 2L + К0 = 10752 + 2·90 +429 = 29181 м = ПК 5 + 4181 м.
) Производим детальную разбивку клотоидной кривой по формулам:
Расчет круговой кривой по координатам ведем в табличной форме.
2 Построение кривых на угле поворота №2
Уг. 2 = α = -16° (поворот налево) вершина угла на ПК 12 R = 400 м.
Наименьшая длина переходной кривой при R = 400 м => L = 100 м значит принимаем L = 100 м.
) Определяем элементы переходной кривой при R = 400 м:
-длина переходной кривой L = 100 м;
-сдвижка начала кривой по оси Х: t = 4999 м;
) Проверяем условия возможности разбивки переходных кривых: ; :
α = 16° ≥ 2φ = 14°19 – условие выполняется;
) Определяем основные параметры круговой кривой с радиусом R = 400 м.
Длина круговой кривой м.
НК = ВУ – Т = ПК 12 – 564 = 600 – 564 = 5436 м = ПК 9 + 436 м.
КК = ВУ + Т – Д = ПК 12 +564 – 1 = 600 +564 – 1 = 6564 м = ПК 13 + 64 м.
) Вычисляем длину сокращенной круговой кривой:
НЗ = ВУ – (Т + t) = ПК 12–(564 + 4999) = 600–(564+4999) = 4936 м = ПК 9 + 436 м.
КЗ = НЗ + 2L + К0 = 4936 + 2·100 + 1172 = 70532 м = ПК 14 + 532 м.
Результаты расчета приводим в табличной форме.
) Далее строим круговую кривую помещая начало координат в конец переходной кривой по формуле: + р
Проектирование продольного профиля улицы.
Продольный профиль улицы проектируем в горизонтальном масштабе 1:1000 вертикальном – 1:100. Трассу разбиваем на пикеты через 50 м. Проложение трассы по возможности осуществляем с учетом нулевого баланса земляных работ.
Продольные уклоны проектируем в зависимости от естественного рельефа и принимаем не более установленных в СНиП – для магистральной улицы районного значения максимальный продольный уклон составляет 60 .
Сопряжение прямых участков улицы с разными уклонами осуществляем с помощью криволинейных вставок – вертикальных кривых. Их проектируем при алгебраической разности уклонов для МР 10 и более.
Построение перекрестков улиц.
Основной задачей проектирования перекрестков улиц является орга-низация пропуска транспорта и пешеходов по пересекающимся улицам с наименьшими задержками и наибольшей безопасностью. Это достигается с помощью мероприятий планировочного и регулировочного характера. В данном пособии отрабатываются лишь принципиальные вопросы плани-ровки прямых Х-образных Т- и Y-образных пересечений.
Остановочные пункты автобуса и троллейбуса выносятся за перекресток по ходу движения на расстояние не менее 20 м и размещаются в карманах шириной 35 - 4 м и длиной 20 - 25 м. Трамвайные остановки располага-ются до перекрестка на расстоянии 30 - 40 м.
IV. Определение объемов земляных работ.
Подсчет площадей выемок и насыпей по поперечникам производим при помощи программного комплекса Exel. По подсчитанным площадям поперечников и по расстояниям между ними определяем объемы земляных работ. Расчет объемов земляных работ ведем в табличной форме.
Ведомость подсчета объемов земляных работ
Проверим условие нулевого баланса Vн Vв = 10 11.
Vн Vв = 8280 8169 = 1014. – Условие выполняется.
V. Расчет нежестких дорожных одежд.
Аналог улицы по категории дорог общей сети – I I категория
Район проектирования – г. Оренбург – IV дорожно-климатическая зона.
Число полос движения в одном направлении - 3.
Тип дорожной одежды – капитальный с усовершенствованным асфальтобетонным покрытием.
Заданный срок службы – 15 лет
Коэффициент надежности – Кн = 098.
Расчетная нагрузка – А2.
Максимальная часовая интенсивность движения в двух направлениях задана потоком физических автомобилей на конец срока службы дорожной одежды:
Расчет суммарной приведённой интенсивности движения проводим в таблице.
Прирост интенсивности движения – 8% в год (q = 108).
Грунт рабочего слоя земляного полотна (верхняя часть полотна в пределах от низа дорожной одежды до 23 глубины промерзания но не менее 15 м от поверхности покрытия) – пески
Вид транспорта и грузоподъемность
Коэффициент приведения к расчетному автомобилю группы А2 Sm
Для определения расчетной приведенной интенсивности движения необходимо учитывать количество полос движения на проезжей части. Тогда:
Здесь fпол – коэффициент учитывающий число полос движения и распределение движения по ним. При общем числе полос движения в двух направления равном 4 значения коэффициента fпол для полос №1 и №2 соответственно равны 035 и 020 (табл. 10);
n – общее число различных марок транспортных средств в составе транспортного потока;
Nm – число проездов в сутки в обоих направлениях транспортных средств m-й марки;
Sm – суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке.
Определение суммарного количества приложений расчетной нагрузки на поверхность конструкции за срок службы дорожной одежды.
Расчет производим по формуле (9 )
где Np– приведенная интенсивность на последний год срока службы автсут;
Кс– коэффициент суммирования определяемый по формуле:
где Тсл= 15 лет – расчетный срок службы (приложение I табл. 5.2);
q = 108 – показатель изменения интенсивности движения данного типа автомобиля по годам.
Трдг =135 дней – расчетное число расчетных дней в году соответствующих определенному состоянию деформируемости конструкции (Приложения I табл. 5.1);
Кп =149 – коэффициент учитывающий вероятность отклонения суммарного движения от среднего ожидаемого (табл.11).
Назначение коэффициентов прочности дорожной одежды.
Коэффициенты прочности соответствующие коэффициенту надежности Кн = 098 для капитального типа дорожной одежды и II категории дороги назначаем по (табл. 6):
Предельный коэффициент разрушения
Требуемый коэффициент прочности по критерию:
а) упругого прогиба – 138;
б) сдвига и растяжения при изгибе – 110.
Конструирование дорожной одежды.
Конструкцию дорожной одежды проектируем с учетом принципов изложенных в п.п 2 и 3 главы1:
-толщины слоев должны быть не менее минимальных допускаемых с техно-логической точки зрения (табл.4);
-из условия трещиностойкости монолитных слоев обработанных вяжущим их суммарная толщина должна быть не менее 18 см для капитального типа дорожной одежды (табл. 5);
-конструкцию дорожной одежды назначают в соответствии с категорией на основании типовых конструкций дорожных одежд.
Назначаем типовую конструкцию нежесткой дорожной одежды для магистральной улицы районого значения:
- мелкозернистый асфальтобетон; 8- крупнозернистый асфальтобетон; 9 - черный щебень; 10 - щебень твердых пород; 13 - укрепленный грунт с модулем упругости 300 Мпа; 14 - поверхностная обработка.
покрытие – мелкозернистый асфальтобетон; 5 см
основание – крупнозернистый асфальтобетон; 7 см
Верхний слой черный щебень 6 см.
Щебень твердых пород
укрепленный грунт с модулем упругости 300 Мпа; 15 см.
поверхностная обработка.
Расчетные характеристики материалов слоев дорожной одежды:
Расчетные характеристики материалов различных слоев дорожной одежды принимаются на основе справочных данных (Приложения I):
) Модули упругости асфальтобетонного покрытия (плотный мелкозернистый асфальтобетон I марки горячий на битуме БНД 4060):
при +10 °C Е1 = 4400 МПа (табл.3.2 );
при +40 °C Е1 = 850 МПа (табл. 3.2 );
при расчете на изгиб Е1 = 6000 МПа (табл. 3.1).
) Модули упругости верхнего слоя основания из асфальтобетона (пористый крупнозернистый асфальтобетон I марки горячий на битуме БНД 4060):
при +10 °C Е2 = 2800 МПа (табл.3.2);
при +40 °C Е2 = 540 МПа (табл. 3.2);
при расчете на изгиб Е2 = 3600 МПа (табл. 3.1).
) Модуль упругости черного щебеня уложенного по способу заклинки:
Е3 = 600 МПа (табл. 3.5).
) Модуль упругости щебеня фракционированного прочных осадочных пород с заклинкой фракционированным мелким щебнем:
Е4 = 450 МПа (табл. 3.9).
) Модуль упругости песка средней крупности:
Е5 = 300 МПа (табл. 2.5).
Определение расчетных характеристик грунта.
Грунт рабочего слоя земляного полотна (не менее 15 м от поверхности покрытия) – пески. Дорожно-климатическая зона – тип местности по характеру и степени увлажнения – 1 т.к. поверхностный сток обеспечен с помощью ливневой канализации грунтовые воды не оказывают существенного влияния на увлажнение верхней толщи грунтов поскольку они находятся на сравнительно большой глубине. Используем приложения к I разделу пособия (Приложения I).
) Определение расчетной влажности грунта рабочего слоя.
Расчетную влажность дисперсного грунта Wp (в долях от влажности на границе текучести Wт) определяем по формуле:
где = 055 – среднее многолетнее значение относительной (в долях от границы текучести) влажности грунта наблюдавшееся в наиболее неблагоприятный (весенний) период года в рабочем слое земляного полотна определяемое по табл. 2.1 в зависимости от дорожно-климатической зоны схемы увлажнения земляного полотна и типа грунта;
– поправка на особенности рельефа территории устанавливаемая по табл.2.2;
– поправка на конструктивные особенности проезжей части и обочин устанавливаемая по табл. 2.3;
– поправка на влияние суммарной толщины стабильных слоев дорожной одежды устанавливаемая по графику рис.2.1;
t = 219 – коэффициент нормированного отклонения принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности (Кн= 098) по табл. 7 (глава 2).
По интерполяции определяем расчетные характеристики грунта в зависимости от его влажности.
Сцепление (табл. 2.4).
Угол внутреннего трения (табл. 2.4).
Модуль упругости (табл. 2.5).
Расчет по допускаемому упругому прогибу.
1. Зададимся условием: минимальный модуль упругости дорожных одежд для магистральной улицы общегородского значения с капитальным типом дорожной одежды при равен 220 МПа (табл. 12).
Конструкция дорожной одежды в целом удовлетворяет требованиям прочности и надежности по величине упругого прогиба при условии:
где Еобщ – общий расчетный модуль упругости конструкции МПа;
– требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критерию упругого прогиба принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности (Кн = 098) категории дороги (II) типа дорожной одежды (капитальный) по табл.6.
3.Величину минимального требуемого общего модуля упругости конструкции вычисляем по формуле 12:
где ед. – суммарное расчетное число приложений нагрузки за срок службы дорожной одежды;
с = 325 – эмпирический параметр принимаемый для расчетной нагрузки на ось 115 кН.
07 МПа >Еmin = 220 МПа.
Таким образом должно выполняться условие:
4. Определим толщину слоя щебня из прочных пород исходя из того чтобы общий модуль упругости на поверхности покрытия был не менее
Рассмотрим слой покрытия из плотного мелкозернистого асфальтобетона.
По номограмме (рис. 6) определяем
Рассмотрим слой из пористого крупнозернистого асфальтобетона.
Рассмотрим слой из черного щебня.
Рассмотрим слой из песка средней крупности.
По номограмме (рис.6) определяем
Рассмотрим слой щебня из прочных пород и определим его толщину.
Суммарная толщина конструкции дорожной одежды:
Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего
грунта и малосвязных конструктивных слоев.
Дорожную одежду проектируют из расчета чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте или малосвязных (песчаных) слоях за весь срок службы не накапливались недопустимые остаточные деформации формоизменения. Недопустимые деформации сдвига в конструкции не будут накапливаться если в грунте земляного полотна и в малосвязных (песчаных) слоях обеспечено условие:
где = 110 – требуемое минимальное значение коэффициента прочностиопределяемое с учетом заданного уровня надежности по табл. 6;
Т – расчетное активное напряжение сдвига (часть сдвигающего напряжения непогашенная внутренним трением) в расчетной (наиболее опасной) точке конструкции от действующей временной нагрузки;
Тпр– предельная величина активного напряжения сдвига (в той же точке) превышение которой вызывает нарушение прочности на сдвиг.
1. Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта.
) Приводим многослойную конструкцию дорожной одежды к двухслойной расчетной модели: нижний слой – грунт (суглинки легкие); верхний слой – вся дорожная одежда.
Толщина верхнего слоя
Модуль упругости верхнего слоя модели вычисляем как средневзвешенный по формуле:
Здесь расчетные характеристики материалов содержащих органическое вяжущее приняты в соответствии с расчетной температурой для IV дорожно-климатической зоны +40 °C.
) Определим действующие в грунте активные напряжения сдвига по формуле:
где – удельное активное напряжение сдвига от единичной нагрузки определяемое с помощью номограмм (рис.7 и 8);
р = 06 МПа – расчетное давление от колеса на покрытие для группы расчетной нагрузки А1 (Приложения I табл. 1.1).
При пользовании номограммой для определения величину φ принимаем по таблице 2.4 для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом числа прило-жений и интерполяции).
При hвD = 7939 = 203; ; ЕвЕгрунта = 57530 = 1917 получаем по номограмме рис.8
) Определим предельное активное напряжение сдвига Тпр в грунте рабочего слоя по формуле 19:
где сN = 000662 МПа – сцепление в грунте земляного полотна принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл. 2.4);
– коэффициент учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. При укладке на границе «основание - песчаный слой» разделяющей геотекстильной прослойки принимаем (при использовании в песчаном слое песка средней крупности);
– глубина расположения поверхности слоя проверяемого на сдвигоустойчивость от верха конструкции;
–средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев расположенных выше проверяемого слоя кгсм3. Данные по слоям сводим в таблицу.
Плотный асфальтобетон
Пористый асфальтобетон
Щебень плотных пород
Песок средней крупности
– расчетная величина угла внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки принимаемая по табл. 2.4 при Np = 1 в зависимости от расчетной влажности грунта.
) Проверяем выполнение условия :
Условие выполняется следовательно дорожная одежда удовлетворяет условию прочности по сдвигу в грунте.
2. Расчет по условию сдвигоустойчивости малосвязных конструктивных слоев.
) Приводим многослойную конструкцию дорожной одежды к двухслойной расчетной модели: нижний слой – песок средней крупности; верхний слой – дорожная одежда за вычетом слоя песка.
Модуль упругости верхнего слоя модели:
р = 06 МПа – расчетное давление от колеса на покрытие для группы расчетной нагрузки А1 (табл. 1.1).
При пользовании номограммой для определения величину φ принимаем для случая воздействия динамической нагрузки (с учетом числа приложений).
При hвD = 6439 = 164; (табл. 2.6); Модуль упругости на поверхности песчаного слоя Епеска= (см. п. 8.4). Находим отношение ЕвЕпеска = 507594 = 853 и получаем по номограмме рис.7:
где сN = 0002 МПа – сцепление в песчаном слое принимаемое с учетом повторности нагрузки (табл. 2.6);
– коэффициент учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания. Принимаем (при использовании в песчаном слое песка средней крупности);
–средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев расположенных выше проверяемого слоя кгсм3:
– расчетная величина угла внутреннего трения материала проверя-емого слоя при статическом действии нагрузки принимаемая по табл. 2.6 при Np = 1.
Следовательно условие по сдвигоустойчивости в песчаном слое основания выполняется.
Расчет конструкции на сопротивление монолитных
слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе.
В монолитных слоях дорожной одежды из асфальтобетона возникающие при прогибе одежды напряжения под действием повторных кратковременных нагрузок не должны в течение заданного срока службы приводить к образованию трещин от усталостного разрушения. Для этого должно быть обеспечено условие:
где – требуемый коэффициент прочности с учетом заданного уровня надежности (табл. 3.1);
– прочность материала слоя на растяжение при изгибе с учетом усталостных явлений;
– наибольшее растягивающее напряжение в рассматриваемом слое устанавливаемое расчетом.
a.Устанавливаем характеристики асфальтобетонов при расчете на растяжение при изгибе под кратковременными нагрузками (табл. 3.1).
значения модуля упругости Е МПа
Нормативные значения сопротивление растяжению при изгибе R0 МПа
Плотный на битуме БНД 4060
Пористый на битуме БНД 4060
) Определим наибольшее растягивающее напряжение при изгибе в монолитном слое по формуле 21 приводя реальную конструкцию к двухслойной модели.
где – растягивающее напряжение от единичной нагрузки при расчетных диаметрах площадки передающей нагрузку определяемое по номограмме (рис. 9);
kв– коэффициент учитывающий особенности напряженного состояния покрытия конструкции под спаренным баллоном. Принимаем равным 085;
р = 06 МПа– расчетное давление принимаемое по табл. 1.1.
К верхнему слою модели относятся все асфальтобетонные слои включая рассчитываемый. Толщину верхнего слоя модели принимаем равной сумме толщин входящих в пакет асфальтобетонных слоев:
Значение модуля упругости верхнего слоя модели устанавливают как средневзвешенное для всего пакета асфальтобетонных слоев по формуле:
Нижним (полубесконечным) слоем модели служит часть конструкции расположенная ниже пакета асфальтобетонных слоев включая грунт рабочего слоя земляного полотна.
Определим растягивающее напряжение от единичной нагрузки при условии:
hвD = 1339 = 033; ЕвЕн = 4523532 = 8.5 По номограмме рис.9 находим
) Определим прочность материала слоя на растяжение при изгибе RN с учетом усталостных явлений.
где R0 = 830 – нормативное значение предельного сопротивления растяжению(прочность) при изгибе при расчетной низкой весенней температуре при однократном приложении нагрузки принимаемое по материалу нижнего слоя асфальтобетона;
k1– коэффициент учитывающий снижение прочности вследствие усталостных явлений при многократном приложении нагрузки определяется по формуле 23:
где – расчетное суммарное число приложений расчетной нагрузки за срок службы монолитного покрытия; 1752099
m = 45 – показатель степени зависящий от свойств материала рассчитываемого монолитного слоя принимаемый по материалу нижнего слоя асфальтобетона.
α = 68 – коэффициент учитывающий различие в реальном и лабораторном режимах растяжения повторной нагрузкой а также вероятность совпадения во времени расчетной (низкой) температуры покрытия и расчетного состояния грунта рабочего слоя по влажности принимаемый по материалу нижнего слоя асфальтобетона.
k2 = 080 – коэффициент учитывающий снижение прочности во времени от воз-действия погодно-климатических факторов (табл.3.6) для пористого асфальтобетона ;
R = 01 – коэффициент вариации прочности на растяжение (табл. 8);
t = 219 – коэффициент нормативного отклонения при Кн = 098 (табл. 7).
– Следовательно выбранная конструкция удовлетворяет всем критериям прочности.
Проверка морозоустойчивости дорожной конструкции.
Расчеты на морозоустойчивость производят для дорожных одежд проектирование которых выполняют в районах с неблагоприятными грунтово-геологическими и гидрогеологическими условиями к которым относятся 4 дорожно-климатическая зона и г. Оренбург
Расчет выполняется для насыпи высотой 15 м при глубине залегания грунтовых вод 05 м от дневной поверхности.
1.По карте (см. рис. 10) находим среднюю глубину промерзания Zпр(ср) = 185 м для условий г. Оренбург и по формуле 26 определяем возможную глубину промерзания дорожной конструкции Zпр:
Zпр = Zпр(ср) ·138 = 185·138 = 255 м 25м 255 м 30 м
2.Для глубины промерзания 2 м по номограмме рис. 11 на основе данных таблицы 6.1 Приложения по кривой IV для сильнопучинистых грунтов (супесь пылеватая) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 079 м:
Определяем расчетное расстояние от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды:
Hу= 185 - 079+ 05 = 156 м
С помощью графиков рис. 12 при расчетном расстоянии от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды Ну= 118 м по кривой 1 находим Кугв = 074. По табл. 15 для коэффициента уплотнения Купл = 098 (капитальная дорожная одежда) и супеси пылеватой находим коэффициент зависящий от степени уплотнения рабочего слоя Кпл = 1.0. По табл. 16 для супеси определяем коэффициент учитывающий гранулометрический состав грунта Кгр=11. По рис.13 при глубине промерзания Zпр=1.85м определяем для супеси пылеватой коэффициент учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое Кнагр = 093.
По табл. 17 при расчетной влажности Wр 08 Wт определяем Квл=12.
3. По формуле 25 находим величину пучения для данной конструкции:
lпуч=lпуч.срКугв Кпл КгрКнагрКвл =58·074·10·11:093·12 = 527 см.
Поскольку для данного типа дорожной одежды допустимая величина морозного пучения (согласно табл. 15) составляет 4 см а полученная величина больше то следует в соответствии с п.2.6 гл.3 назначить морозозащитный слой и рассчитать его толщину.
4.Предварительно ориентировочно определяем необходимую толщину морозоустойчивой дорожной конструкции.
Для этого по формуле 28 рассчитываем величину морозного пучения для осредненных условий при которых пучение для данной конструкции не превышает 4 см:
lпуч.ср=lдопКугвКплКгрКнагрКвл = 4(074·10·11:093·12) = 440 см.
По номограмме рис. 11 определяем для lпуч.ср = 44 см для кривой IVтребуемую толщину дорожной одежды hод = 093 м. Для обеспечения морозоустойчивости требуется предусмотреть морозозащитный слой: hмз = 093 - 079 = 014м.
5.Для уточнения требуемой толщины морозозащитного слоя выполняем расчеты с учетом теплофизических характеристик отдельных слоев. По формуле 30 определяем термическое сопротивление дорожной одежды без морозозащитного слоя:
Коэффициент теплопроводности λод (i) Вт(м·К) (табл. 4.1 Приложения I)
Асфальтобетон плотный
λср = (λт + λм)2 = (244 + 191)2 = 218 *)
Примечание *).В период промерзания дорожной конструкции песок находится сначала в талом а затем в мерзлом состояниях поэтому в расчет вводят среднеарифметическое значение коэффициентов теплопроводности λт и λм.
Термическое сопротивление дорожной одежды Rод(о)вычисляем по формуле 30:
= 0.06:1.40+0.08:1.25+015:105+0.24:139+ +030:218 = 0043+0064+0143+ 0173+0138 = 0561 (м2К)Вт
где nод =5- число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;
6. Для сильно пучинистых грунтов- супеси пылеватой- по карте рис. 14 определяем номер изолинии для г.Оренбург – Y. Значения показателя пучинистости грунта при Y изолинии по табл. 20 принимаем Спуч = 135.
По табл. 21 при общей толщине дорожной одежды hод= (079+010)=089м для сильнопучинистого грунта задаваясь допустимой глубиной промерзания фунта под дорожной одеждой hпр(доп)100 см определяем Ср == 065.
Вычисляем отношение lдоп(Cпуч · Ср)= 4(135·0.65) = 456 см..
Определяем расстояние от уровня грунтовых вод до низа дорожной одежды с учетом морозозащитного слоя:
Hу= 185 - 089 + 05 = 146 м
Приведенное термическое сопротивлениеRпp определяют по номограмме (рис.15) методом интерполяции при отношении 1доп(СпучСр) = 456 (на горизонтальной оси номограммы): Rпр = 081 (м2 КВт).
7. По табл. 18 при сроке службы 15 лет методом интерполяции определяем Код = 095. Согласно п.3.5 коэффициент Кувл при 3-й схеме увлажнения принимаем 10; а понижающий коэффициент для П2 дорожно-климатической подзоны095.
Величину требуемого термического сопротивления вычисляем по формуле 31:
= 081·095·10·095 = 073 (м2 К)Вт.
Толщину морозозащитного слоя hмз определяем по формуле 29:
= (073 – 056) · 218 = 037 м
Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз (037 и 010) превышает 5 см согласно п.3.7 выполняем расчет при hмз = 37 см.
8.По табл. 21 при общей толщине дорожной одежды hод=(079+037)=116 м для сильнопучинистого грунта задаваясь допустимой глубиной промерзания грунта под дорожной одеждой hпр(доп)100 см по интерполяции определяем Ср == 061.
Вычисляем отношение lдоп(Cпуч · Ср)= 4(135·0.61) = 486 см..
Hу= 185 - 120 + 05 = 115 м
Приведенное термическое сопротивлениеRпp находим по номограмме (рис.15) методом интерполяции при отношении 1доп(СпучСр) = 486 (на горизонтальной оси номограммы): Rпр = 080 (м2 КВт).
= 080·095·10·095 = 072 (м2 К)Вт.
= (072 – 056) · 218 = 035 м
Поскольку разница между полученным и заданным значениями hмз (037 и 035) не превышает 5 см принимаем hмз=37 см.
Следовательно запроектированная и рассчитанная нежесткая дорожная одежда удовлетворяет всем критериям.
СНиП 2.07.01-89*. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений.
Ткачев А.И. Проектирование основных элементов городской улицы и дороги. – Сочи 2001.
Отраслевые дорожные нормы ОДН 218.046-01.
СНиП IV-2-82. Сборник 27. Сметные нормы и правила. Сборник элементных сметных норм на строительные конструкции.
СНиП IV-4-82. Сборник средних районных сметных цен на материалы изделия и конструкции. Местные материалы.

ГПСТ.dwg

Рабочий поперечный профиль на ПК0
Проектируемые покрытия
основая проезжая часть
СК - Силовые кабели
К - Канализация бытовая
Условные обозначения:
ГП - Глубина промерзания
Рабочий поперечный профиль на ПК0 типовой
Архитектурный поперечный профиль улицы
Продольный профиль по оси улицы
Рабочий поперечный профиль на ПК15 макс. выемка
Рабочий поперечный профиль на ПК8 макс. насыпь
ВУ 1 ( a=18°; R=300 м; T=47
ВУ 2 ( a=18°; R=400 м; T=63
Рабочий поперечный профиль на ПК4 вираж
Городские пути сообщения и транспорт
План магистральной улицы районного значения
архитектурный поперечный профиль улицы
тип. попереч. профиль
План магистральной улицы районного значения М1:1000
Рабочие поперечные профили
Проектирование основных элементов городских улиц и дорог