Строительство участка автомобильной дороги

Затраты на ремонт и содержание дороги в существующих ( ) и проектируемых ( ) условиях рассчитываются по формуле :

где Зкр , Зср , Зтр - соответственно затраты на проведение капитальных, средних и текущих ремонтов и содержание дороги , тг ;

Ткр , Тср - соответственно продолжительность между капитальными и средними ремонтами , лет .

1.7 Экономия на текущих дорожно-транспортных расходах

Экономия на текущих дорожно-транспортных расходах на расчетный год составит:

где: Эс.г.п. - экономия за счет снижения стоимости перевозок в результате улучшения дорожных условий, тыс.тг.

Эр.с. - экономия на текущих затратах по ремонту и содержанию дороги, тыс.тг.

Эд.т. = 327,52 тыс.тг

1.8 Экономия финансовых ресурсов на приобретение транспортных средств

Улучшение дорожных условий сказывается на увеличении технической скорости транспорта, что, в конечном счёте , приводит к меньшей потребности в транспортных средствах для осуществления одного и того же объёма грузовых и пассажирских перевозок . Необходимые финансовые ресурсы на приобретение машин и создание предприятия автотранспорта в существующих и проектируемых условиях рассчитывается по формуле :

где Аi - капитальные вложения в один автомобиль i марки , занятый на перевозках , включая затраты предприятия автотранспорта , тг ;

Pi - удельный вес в общем потоке автомобилей i марки , занятых на перевозке ;

Vp - расчётная скорость потока автомобилей, км / час ;

М -продолжительность работы автомобиля в сутки , ( М = 10 час )

где V1 - скорость движения потока без учёта помех движению, км / час;

- коэффициент , учитывающий влияние количества легковых автомобилей на скорость потока ( при 60 % в составе потока легковых автомобилей = 0,0108 ) ;

n - число полос движения

;

(1.11.)

1.9 Экономия от сокращения времени пребывания пассажиров в пути

Экономия представляет разность между потерями от пребывания пассажиров в пути в существующих () и проектируемых ( ) условиях , определяемых по формуле :

где Рла , Рса , Рта , Рл - процент лёгких , средних и тяжёлых автобусов и легковых автомобилей в составе транспортного потока на расчётный год ;

Sп - потери одного пассажирского часа , ( Sп = 0,9 тг.)

тыс.тг ;

тыс.тг;

тыс.тг

1.10 Экономия от снижения количества дорожно - транспортных происшествий

Экономия представляет разность между потерями от дорожно - транспортных происшествий в существующих ( ) и проектируемых ( ) условиях , которые рассчитываются по формуле :

где B - стоимость ДТП , тиын / авт-км ;

С1 - год ввода дороги в эксплуатацию

;

;

Экономия от уменьшения или устранения потерь перевозимой продукции и улучшения социальных и культурно - бытовых условий населения.

Экономия принимается в процентах от экономии получаемой за счёт грузовых и пассажирских перевозок . При строительстве новых дорог II?технической категории -30% .

, (1.15)

= 98,256 тыс. тг

1.11 Определение экономической целесообразности строительства проектируемого участка дороги

Экономическая целесообразность строительства проектируемого участка дороги оценивается по коэффициенту экономической эффективности капитальных вложений ( Е ) и сроку окупаемости ( Т ) , рассчитываемых согласно выражений :

, (1.16)

где - сумма текущих затрат i вида в существующих и проектируемых условиях ,тг ;

???????????????? сумма единовременных затрат i вида в существующих и проектируемых условиях , тг ;

- дополнительные капитальные вложения на реализацию проектного решения , тг ;

- сумма экономии i вида на текущих затратах ,тг

лет

???Полученные значения коэффициента экономической эффективности (Е) и срока окупаемости ( Т ) сопоставляются с нормативными ( Ен , Тн ) .

Е = 0,78 > Ен = 0,12

Т = 1,78 < Тн = 8,33

Условия выполняется, следовательно, строительство дороги экономически целесообразно ???

2. Природно-климатические условия

Большая часть территории региона представляет собой равнину. Горные массивы окаймляют её на юге, востоке и юго-западе. Крайний юго-восток занимают горы Кандыктас, являющиеся продолжением Заилийского Алатау. На севере они ограничены Чокпарской и Копинской впадинами, на юге и юго-западе - долиной Шу. Речная сеть в области редка, особенно в северной части. Почти все реки относятся к бассейну Аральского моря, лишь небольшие речки, стекающие с восточных склонов Шу-Илийских гор, принадлежат бассейну оз. Балхаш. Реки играют важную роль в народном хозяйстве. Наиболее крупные реки Шу и Талас интенсивно используются за пределами области в Кыргыстане, а на территорию Жамбылской области поступает только около половины их стока. Территория региона имеет разнообразный почвенный покров. В низовьях рек Шу и Таласа, а так же в понижениях рельефа пустынь распространены такырные почвы и такыры. Для пустынь характерны серо-бурые почвы, рыхлопесчанные и песчаные серозёмы, для предгорий - серозёмы. Ландшафтное разнообразие и климатические особенности территории определяют видовой состав и распределение животного и растительного мира. Характерными особенностями климата Жамбылской области является обилие солнца, засушливость и континентальность. Такие черты объясняются расположением территории области внутри Евроазиатского материка, удалённостью от океанов: особенностями атмосферной циркуляции, способствующей частому образованию ясной или малооблачной погоды, а также южным положением, что обеспечивает большой приток солнечного тепла. По природным условиям территория Жамбылской области делится на три зоны:пустынная;пустынно-степная;горно-степная и высокогорная.

На пустынную зону приходится 70,5 % всей территории области (пустыни Бетпак-Дала, Мойынкум, расположенные в Северной и центральной частях территории области, и в низовьях реки Шу).
Пустынно-степная зона занимает 17,4 % от всей территории области (узкая полоса предгорий Каратау, Киргизского хребта и Шу-Илийских гор).

Горно-степная зона занимает 7,9 % территории области и сосредоточена на трех горных массивах - Шу-Илийские и Каратауские горы, Киргизский хребет.

Характерными особенностями климата области являются, значительная засушливость и резкоконтинентальность.

Это объясняется расположением территории области внутри Евроазиатского материка, удаленностью от океанов, особенностью атмосферной циркуляции, способствующей частому образованию ясной или малооблачной погоды, а также южным положением, что обеспечивает большой приток солнечного тепла.

Резкоконтинентальность климата проявляется в резких температурных контрастах дня и ночи, зимы и лета, в быстром переходе от зимы к лету. В южной горной части области черты континентальности смягчены: зима здесь мягче и обеспеченность осадками лучше.

2.1 Климат

По дорожно-климатического районированию район проложения трассы относится к V зоне. Климат резко континентальный, что доказывают данные снятые по метеостанции:

Количество дней с положительной температурой (выше 00С) 247 дней.

Наиболее холодный месяц январь, средняя температура которого - 9,60С.

Климатические условия, по требованию к дорожно-строительным материалом - умеренные, по требованиям к материалом для цементобетона - умеренная.

Среднегодовая температура воздуха - 8,40С.

Наиболее жаркий месяц июль, средняя температура - +24,10С.

Абсолютный максимум температуры воздуха +450С, а абсолютный минимум температуры воздуха -430С.

Среднегодовая количество осадков 294 мм в том числе в зимний период 112 мм.

Толщина снежного покрова с 5% вероятностью превышения -35 мм.

Количество дней с гололедом - 2, градом - 2, туманами - 10, метелями - 3, с ветрами свыше 15 м/сек - 10.

Господствующее направления ветров северо-восточное, порядка 30% в году.

Нормативная глубина промерзания суглинки и глины - 120см; супеси, пески мелкие и пылеватые - 146см; пески средние, крупные, гравелистые - 156см; крупнообломочные грунты - 176см.

2.2 Рельеф

Проектируемый участок автомобильной дороги на юге Казахстана в бассейне реки, Чу. Район проложения трассы расположен на предгорной наклонной равнин, входящий в общий геоморфологический элемент Чуйской впадины. Территория участка работ в пределах описываемого района представлена аккумулятивным типом рельефа и относится ко II подпойменной трассе реки Чу.

Вторая подпойменная терасса реки Чу выполняет большую часть района проложения трассы. Переход между поймой и второй подпойменной трассой выражена крутым обрывистым уступом и в среднем она возвышается над поймой на 2,5 - 3,5 м. Поверхность второй подпойменной трассы равнинная имеет слабый уклон на северо-западе что совпадает с общим как - равнением проектируемого участка. Непосредственно по оси проложения трассы местность в основном равнинная за исключением мелких соток высоты которых колеблется от поверхности земли в пределах 10-15 м которые растянуты с юга на северо-запад.

2.3 Инженерно - геологические условия

В геологическом строении района применяют участки четвертичные отложения, которые представлены толщей аллювиальных образовании, которые в свою очередь представлены напластованием суглинков, супесей, мелких иногда пылеватых песков и песков средней крупности.

Общая мощность четвертичных отложении увеличивается в основном, с востока и юга на запад и северо-запад, в широких пределах от 25-60 м до 120-170 м.

Трасса проектируемого участка с прилегающими притрассовыми полоса уложена полностью в пределах одного геоморфологического элемента второй подпойменной террасы реки Чу.

По основным особенностям инженерно-геологических условии участок притрассовых полос проектируемой автодороги делится на два типовых участка выделяющихся инженерно-геологическими элементами, которые обуславливаются литологической разностью и гранулометрической классификацией грунтов и их генезисом.

Участок первого типа ПК 0+00 37+00 сложен грунтом представленный супесью тяжелым пылеватым. Грунты повсеместно имеют твердую консистенцию (естественная влажность 13%). Плотность сухого грунта 1,63 г/см3. Коэффициент пористости 0,65, коэффициент уплотнения естественного грунта 1,06. Естественная влажность грунта составляет 13%, что на 2% ниже величины оптимальной влажности, что говорит о необходимости дополнительного увлажнения грунтов при возведении земляного полотна.

Строительная группа грунтов по трудности разработки, согласно СНиП IV-5-82 п.33.б. Грунта на этом участке не засолены.

Участок второго типа ПК 37+00 100+00 сложен грунтом представленным песком пылеватым. Грунт по составу однородный, имеет твердое сложения, маловлажный. Содержание пылеватых и глинистых частиц составляет 17-25%. Среднее значение коэффициента уплотнение составляет 1,01.

Строительная группа грунтов по трудности разработки согласно СНиП IV-5-82 п.27.б. Грунты на этом участке не засолены.

Тип местности по характеру и степени увлажнения относится к I.

2.4 Гидрологические и гидрогеологические условия

В современной гидрографической сети, района проложения трассы главную роль играет река Чу, которая является единственной водной артерий этого района.

В пределах рассматриваемого участка реки Чу сильно варирует образуя довольно широкую пойму. Сложность гидрографического режима реки предопределяет значительные колебания ее расходов в различное время года.

Грунтовые воды на участке автодороги расположены на глубине 3,0-3,2 м. Рассматриваемый уровень грунтовых вод не скажется на работе земляного полотна. Воды не обладают агрессивными показателями по отношению к бетону на обычном портландцементе. С точки зрения водоснабжения, подземные воды практического значения не имеют поскольку технические нужды строительства полностью обеспечиваются водами реки Чу. На всем протяжении проектируемого участка тип местности по характеру и степени увлажнения I.

2.5 Почва, растительность и животный мир

Почва в районе проложения трассы представлена серо-бурой пустынной почвой и сероземом. По северной стороне реки Чу глинистая пустыня с сероземом, а по южной песчаная пустыня Мойынкум с бугристо увалистыми песками. Встречаются такыры и солончаки.

Растительный мир в основном богато представлена в бассейне реки Чу.

Это полынно-злаковые растительность, тростниковые болота, с зарослями тала, джиды, чингиля, тамариска. В песках Мойынкума имеются заросли саксаула, чингиля, верблюжьей комочки.

В равнинной части поймы реки Чу обитают сайгак, джейран, волк, барсук, многочисленные грызуны (суслик-песчанник, тушканчик), заяц и др. А так же ящерицы, змеи, фаланга, тарантул, кабан, дикий кот, фазан, улар.

Природно-климатические условия района проектирования трассы является мягкими для строительства дороги т.к. район относится к V дорожно-климатической зоне. Грунтовые и грунтово-гидрологические условия так же благоприятствуют строительству т.к. не требует дополнительных инженерных решений по укреплению или усилению конструкции земляного полотна или дорожной одежды.

дорожный одежда снегозаносимость автомобильный

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3.1 Проектирование плана трассы

В задании на проектирование дороги указаны начальная, конечная и промежуточные точки, через которые должна быть проведена трасса проектируемой дороги. При попытке трассировать дорогу по прямыми, соединяющим опорные пункты, пришлось сталкиваться многочисленными препятствиями, преодоление которых технически и экономически целесообразно, чем обход с небольшими отклонениями от прямой линии.

Отклонение от воздушной линии вызывается наличием населенных пунктов и лесных насаждений.

При выборе направления трассы следует избегать использования ценных сельскохозяйственных угодий. Не следует прокладывать дороги по территориям заповедников, в лесопарках, в непосредственной близости к памятникам архитектуры и истории, в берегозащитных полосах, через отдельные рощи в безлесных степных районах.

Выбор трассы предопределяет её протяженность, расположение всех капитальных дорожных сооружений, стоимость выполнения строительных работ и, самое главное, показатели работы автомобильного транспорта в течение последующей многолетней эксплуатации дороги.

Трасу дороги следует проектировать как плавную линию в пространстве с общей увязкой элементов плана, продольного и поперечного профилей между собой и с окружающим ландшафтом и с оценкой их влияния на условия движения и зрительное восприятие дороги.

Проектирование плана и продольного профиля автомобильной дороги следует выполнять, исходя из условия обеспечения безопасности и удобства движения автотранспортного средства и учитывая возможность реконструкции дороги за пределами расчетного периода.

При назначении элементов плана для дорог 2 технической категории основные параметры следует назначать следующими:

- радиус кривой в плане - не менее 800 м;

- расстояние видимости - не менее 800 м.

Если кривая в плане расположена в конце спуска длиной свыше 500 м и с уклоном свыше 30‰, радиус ее должен быть увеличен не менее чем в 1,5 раза по сравнению с величинами, приведенными в таблице 2.12, с совмещением кривой в плане и вогнутой кривой в продольном профиле в конце спуска.

Не рекомендуется короткая прямая вставка между двумя кривыми в плане, которые направлены в одну сторону. При ее длине менее 100 м рекомендуется заменить обе кривые одной кривой большего радиуса. При длине 100-300 м прямую вставку целесообразно заменять переходной кривой большего радиуса. Прямая вставка как самостоятельный элемент трассы допускается для дорог I и II категорий при ее длине свыше 700 м, для дорог III и IV категорий - свыше 300 м.[3]

В данном проекте запроектировано два варианта плана трассы:

1 вариант с двумя углами поворота, радиусами закругления 1500 м и 1400 м.

Длина трассы составляет 7139,49 м. Направление дороги юго-восточное.

При радиусах менее 2000 м согласно СНиП РК 3.03.09-2006 «Автомобильные дороги» запроектированы переходные кривые;

2 вариант с двумя углами поворота, радиусами закругления 2300 м и 800 м.

Длина трассы составляет 7447,02 м. Направление дороги северо-восточное.

При радиусе закругления 800м запроектированы переходные кривые, предусмотрено уширение проезжей части внутренней стороны закругления.

В таблице 3.1 приведены варианты сравнения трассы

Таблица 3.1

На основании сравнения вариантов трассы к дальнейшему проектированию принимает 1 вариант

Ведомость углов поворота, прямых и кривых

1 ВАРИАНТ

2 ВАРИАНТ

3.2 Проектирование продольного профиля

Продольный профиль - представляет собой изображение в уменьшенном масштабе проекции дороги на вертикальную поверхность, проходящую через её ось.

На продольном профиле отображают:

-линию поверхности земли (или оси дороги) до постройки (черная линия);

-линию отметок земли по оси дороги (проектная или красная линия);

-разрез грунтовой толщи по оси дороги, показывающий чередование и мощность отдельных напластований;

-около проектной линии выписывают рабочие отметки: выше - высоту насыпи; ниже - глубину выемки в метрах;

-уклоны проектной линии (продольный уклон не должен превышать максимально допустимого для дорог данной категории);

-развёрнутый план трассы;

-типы поперечных профилей для участков автомобильной дороги;

-значения и пикетажное положение элементов вертикальных кривых;

-значения элементов и пикетажное положение кривых в плане;

-уклоны, расстояния, высотные отметки и типы укрепления правого и левого кюветов;

Продольный профиль вычерчивают в строгом соответствии с требованиями оформления, установленными нормативной литературой.

Для наглядности, при построении продольного профиля вертикальные расстояния (высотные отметки) откладывают в масштабе в 10 раз превышающем горизонтальный.

Вертикальный - 1:500;

Горизонтальный - 1:5000.

Продольный профиль вычерчивают по данным отметок земли по оси дороги.

Чтобы построить линию поверхности земли продольного профиля, необходимо знать ее отметки на пикетах и плюсовых точках по трассе.

Высотные отметки - возвышение над некоторой поверхностью, принятой за нулевую (средний уровень воды в Финском заливе в Кронштадте).

Плюсовыми точками являются:

-точки начал, середин и концов кривых в плане;

-точки изменения крутизны склонов;

-крайние точки на возвышениях и понижениях рельефа;

-переломные точки на обрывах и оврагах;

-берега водоемов.

Отметки пикетов и плюсовых точек определяют по карте методами интерполяции и экстраполяции. По данным отметок земли строят чёрную линию продольного профиля.

Порядок нанесения проектной линии

Проектная линия (красная линия) - линия, с высотными отметками по оси проезжей части автомобильной дороги.

Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильной дороги. Далеко не всегда можно наметить на местности трассу таким образом, чтобы естественные уклоны поверхности земли не превышали уклонов, допустимых по условиям эффективности использования автомобильного транспорта. Во многих случаях приходится искусственно придавать дороге более пологий уклон, срезая излишний или подсыпая недостающий грунт в пониженные места.

На продольный профиль наносятся высотные значения контрольных точек, через которые должна пройти трасса

При проектировании продольного профиля необходимо предусмотреть прохождение дороги через твердозафиксированные точки:

-отметки начала и конца дороги;

-возвышение над поверхностью сухих участков не менее, чем на среднюю за много лет толщину снежного покрова.

-необходимое возвышение дороги над уровнем воды пересекаемых водотоков в период паводков;

-пересечения в одном уровне с железными дорогами и другими автодорогами;

Рекомендуемая рабочая отметка насыпи, которой следует придерживаться при проектировании продольного профиля дороги, устанавливается в соответствии с ограничениями СНиП РК 3.03.09-2006 по наименьшему возвышению поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод и наименьшему возвышению бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова.

Установлены три типа местности по характеру увлажнения:

Первый тип: - "сухие места" - поверхностный сток обеспечен (уклоны более 10%о), грунтовые воды залегают глубоко (ниже глубины промерзания на 1,5 - 2,0 м);

Второй тип: - "сырые места" - поверхностный сток не обеспечен из-за малых уклонов, грунтовые воды залегают глубоко;

Третий тип: - "мокрые места" - поверхностный сток не обеспечен и после дождей и таяния снега вода стоит более 30 суток, или постоянно мокрые участки; грунтовые воды в осенне-зимний период залегают высоко.

В зависимости от типа местности по характеру увлажнения определяют величину рекомендуемой рабочей отметки.

-по наименьшему возвышению поверхности покрытия над поверхностью земли (для первого типа местности по характеру увлажнения):

hр = hпокр над пов

где hпокр [м] - наименьшее возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли для данных грунта рабочего слоя и дорожно-климатической зоны.

-по наименьшему возвышению поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих вод (для второго типа местности по характеру увлажнения):

hр = hпокр над угв

где hпокр над угв [м] - наименьшее возвышение покрытия над уровнем грунтовых вод или длительно стоящих вод (определяется по СНиП 3.03.09-2006).

-по наименьшему возвышению бровки насыпи над расчётным уровнем снегового покрова (для третьего типа местности по характеру увлажнения):

hр = hбр над ур снег + Шоб*iоб

где hбр над ур снег [м] - наименьшее возвышение бровки насыпи над расчётным уровнем снегового покрова;

Шоб [м] - ширина обочины;

iоб [промилле] - уклон обочины.

Руководящая рабочая отметка 1,3 м.

Продольный профиль запроектирован в соответствии с СНиП 3.03.09-2006. Проектная линия запроектирована по обертывающей, т.к рельеф местности равнинный. В основном вся автомобильная дорога запроектирована в насыпи. Минимальный радиус выпуклой кривой соответствует 2000 м, минимальный радиус вогнутой кривой соответствует 2000 м, максимальный продольный профиль 40‰, что соответствует требованиям для дорог 2 технической категории.

3.3 Проектирование поперечных профилей

На протяжении всей дороги было запроектировано 2 типа поперечных профилей:

1. Насыпь высотой от 3-х до 6 метров с заложением откосов 1:1,5; Боковые канавы (кюветы) были запроектированы в местах, где водоотвод из-за прямолинейности участка не обеспечивается.

2. Насыпь высотой до 3-х метров с заложением откосов 1:4 имеет с двух сторон боковые канавы (кюветы), предназначенные для осушения дороги и отвода от нее воды. Поперечный профиль - необтекаемый.

Если грунт из выемки непригоден для устройства насыпи или по соображениям баланса земляных работ его нецелесообразно транспортировать вдоль дороги в расположенные поблизости насыпи, им уполаживают откосы земляного полотна в насыпях или заполняют расположенные вблизи выемки конкретные участки местности.

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

3.4 Ведомость объемов земляных работ

4. Проектирование малых искусственных сооружений

Дорога II технической категории проектируется в Жамбылской. Водопропускная труба находится на ПК 10+00 и проектируется в следующей последовательности.

4.1 Определение исходных данных

Вероятность превышения (ВП) расчетного паводка на автомобильных дорогах III технической категории 2%.

Интенсивность ливня часовой продолжительности () составляет 0,59 мм/мин.

По карте выделяются границы водосборного бассейна. Площадь водосборного бассейна рассчитывается по формуле:

км2

Длина лога измеряется по карте линейкой отдельными небольшими отрезками с последующим их суммированием и составляет:

Средний уклон лога равен:

Коэффициент приведения интенсивности ливня расчетной продолжительности () определяется, используя сведения о длине лога и среднем уклоне лога:

==5.47

.

Коэффициент, учитывающий потери стока (), принимается для черноземных почв равным 0,6.

Коэффициент редукции максимального ливневого стока , зависящий от площади водосборного бассейна F=0.12, равен 0,95.

Расчетный слой стока определяется по формуле:

Средний многолетний слой стока талых вод, с учетом коэффициента (), равен . Кроме того, к назначению высоты слоя стока для площадей водосборов засушливых районов менее 3000 км2 вводят поправочные коэффициенты. Коэффициент вариации стока принимается с учетом поправочного коэффициента на площадь водосборного бассейна (), т.е. . Коэффициент ассиметрии () принимается для водосборных бассейнов слабопересеченного и равнинного рельефа равным . Значение функции Фостера () зависит от вероятности превышения расчетного паводка (ВП), коэффициента ассиметрии () и равен . Коэффициенты озерности (), заболоченности и залесенности () для малого водосборного бассейна равны 1 (). Коэффициент дружности половодья () и показатель степени () для данной области принимается равным: , .

4.2. Расчет стока ливневых вод

Максимальный расход воды от ливневых осадков с водосборного бассейна площадью до 100 км2 рассчитывается по методике МАДИ:

м3/с

где: - интенсивность ливня часовой продолжительности, принимаемая в зависимости от ливневого района и вероятности превышения (ВП) расчетного паводка;

- коэффициент перехода от ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности, определяемый на основании данных о длине лога и его уклоне;

- площадь водосборного бассейна, км2;

- коэффициент потерь стока, зависящий от вида и характера поверхности водосборного бассейна, его площади;

- коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока и зависящий от площади водосборного бассейна.

Объем стока ливневых вод вычисляется по формуле:

м3.

4.3 Расчет стока талых вод

В отдельных районах Казахстана расход стока от талых вод может оказаться больше максимального расхода от выпадения интенсивных ливней. Расчетный расход талых вод равнинных рек обычно рассчитывается по формуле Д.А. Соколовского

 м3/с

где: - расчетный слой стока талых вод той же вероятности превышения, что и ливневых вод, мм;

Так как, уклон лога соответствует 40‰, то расчет расхода воды с учетом ее аккумуляции перед трубой не нужен.

4.3. ТЭО сравнения вариантов водопропускных труб

Выполняется сравнение вариантов водопропускных труб по общему расходу железобетона на их изготовление:

где: - объем железобетона на оголовки, м3;

- объем железобетона на 1 п.м. трубы, м3;

- длина водопропускной трубы, м.

Длина водопропускной трубы рассчитывается по следующей формуле:

где: - ширина земляного полотна, м;

- заложение откоса насыпи, м;

- высота насыпи, м;

- высота насыпи над сооружением (принимается по продольному профилю);

- уклон на участке трубы.

Уклон лога у сооружения () определяется по формуле:

=86‰

где: - высотная отметка выше сооружения 237,94 м;

- высотная отметка ниже сооружения 229,33 м.

м.

м.

м3.

м3.

Вывод: меньший расход, а, следовательно, и меньшую стоимость строительства будет иметь одноочковая труба диаметром 1,5 м.

При безнапорном режиме работы трубы для принятого варианта минимальная высота насыпи () составляет:

м

где: - диаметр (отверстие) трубы;

- толщина звена, м;

- запас над трубой, равный 0,5 м, но не менее толщины дорожной одежды.

Длина трубы с оголовками рассчитывается по формуле:

4.5. Назначение укрепления у трубы

За трубой, в зоне растекания потока, происходит увеличение скорости потока по сравнению со скоростью выхода, что может привести к образованию местного размыва русла за трубой:

м/с

Длина укрепления за мостом назначается с учетом принятой его конструкции. Для трапецеидального сечения моста:

м

где: - радиус нижнего основания конуса, м;

Глубина предохранительного откоса равна:

м

где: - глубина размыва, м;

Глубина размыва у конца укрепления определяется по формуле:

м, (4.13.)

где: - параметр, характеризующий относительную глубину размыва, определяемый по показателю :

=>

где: - отверстие трубы или моста, м;

- угол растекания, определяемый типом выходного оголовка.

Конуса и откосы насыпи укрепляются на всю высоту.

Укрепление за водопропускной трубой также заканчивается предохранительным откосом с бутовой кладкой из известняка.

Таким образом:

- длина укрепления входного оголовка, м;

- длина укрепления выходного оголовка, м;

- ширина укрепления входного оголовка, м;

- ширина укрепления выходного оголовка, м;

- глубина ковша размыва, м;

- высота каменной наброски в ковше размыва, м;

- высота укрепления у выходного оголовка, м;

- длина укрепления откосов, м.

В случае, когда скорости на выходе из сооружения весьма малы и не нарушают устойчивости русла и самого сооружения, выходные оголовки водопропускных труб не укрепляют.

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Для обеспечения круглогодичного движения автомобилей и пешеходов устраивают дорожную одежду, которая представляет собой уложенную на поверхность земляного полотна твердую монолитную конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию климатических факторов и нагрузок от автомобилей.

Напряжения, возникающие в дорожной одежде при проезде автомобилей затухают с глубиной.

Конструирование дорожной одежды заключается в назначении типа покрытия, в выборе для нее наиболее подходящих материалов, исходя из местных ресурсов и соображений организации работ, в целесообразном назначении размеров отдельных слоев и размещении их по глубине.

Одно из основных требований при выборе конструкции дорожной одежды - это максимальное использование местных строительных материалов, что позволяет существенно снизить стоимость строительства.

Материалы в конструкции дорожной одежды располагают по убывающей прочности. При назначении толщины каждого конструктивного слоя, необходимо учитывать материал, который уложен в слой дорожной одежды. Чем выше стоимость материала, тем меньше должна быть толщина слоя.

При конструировании и расчете на прочность дорожной одежды важную роль играют параметры, характеризующие материалы конструктивных слоев и грунта земляного полотна. При проектировании новых дорог в расчетах на прочность используют приводимые в нормативных документах расчетные значения модулей упругости конструктивных слоев дорожной одежды и грунта земляного полотна. При разработке проектов реконструкции автомобильных дорог, модули упругости изношенной дорожной одежды определяют экспериментальным путем.

Водно-тепловой режим земляного полотна изменяется в течение всего года. Соответственно меняются модули упругости и деформации грунта основания. Особенно сильно значения модуля упругости грунта снижаются во время весеннего переувлажнение. Расчетные значения модуля упругости, угла внутреннего трения , сцепления С приводимые в нормативных документах соответствуют именно этому периоду т.е. самому неблагоприятному. Основным нормативным документом для расчета дорожной одежды нежесткого типа является СН РК 3.03.19-2003 “Проектирование дорожных одежд нежесткого типа".

Давление колес автомобиля на дорожную одежду является основной нагрузкой при расчете дорожной одежды на прочность.

Дорожная одежда современной автомобильной дороги должна быть запроектирована на определенную расчетную нагрузку, которую должна выдержать дорога и искусственные сооружения при движении по ним транспортных средств.

Расчет дорожной одежды на прочность осуществляется по трем критериям:

- по допускаемому упругости прогибу;

- по сдвигу в грунте земляного полотна и слабосвязных материалах конструктивных слоев;

- на растяжение при изгибе в монолитных слоях.

Для расчетов используют СН РК 3.03.19-2003 “Проектирование дорожных одежд нежесткого типа".

Дорожная одежда должна быть рассчитана с учетом надежности, когда конструкция работает безотказно до капитального ремонта.

5.1 Расчетные нагрузки

Конструкция дорожной одежды считается прочной, если коэффициент прочности по каждому из критериев больше или равен нормативному коэффициенту прочности Кпр.

Уровень надежности КН и коэффициент прочности Кпр зависят от категории дороги и типа покрытия.

Для дороги II технической категории Кн=0,95, Кпр=1,0.

Расчетные нагрузки для данного участка автомобильной дороги:

- группу расчетной нагрузки принимаем А3;

- Среднее расчетное удельное давление колеса на покрытие Р=0,6 МПа;

- диаметр следа колеса автомобиля D=42 см;

- нормативная статическая нагрузка на ось - 130 кН;

- нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля Q=65, кН.

Для определения расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки за межремонтый срок службы дорожной одежды необходимо располагать данными об интенсивности и составе движения транспорта и изменении его во времени.

Общую интенсивность движения на первый год службы (планируемый год сдачи дороги в эксплуатацию) приводят к расчетным автомобилям:

N p = f полNm Sm сум

где: f пол - коэффициент, учитывающий число полос движения;

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 сум- суммарный коэффициент приведения воздействия на дорожную одежду транспортного средства m-й марки к расчетной нагрузке.

Расчет представим в табличной форме

Таблица 5.1

Np = 0,55 793,65 = 437 авт/сут,

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

где: np - количество дней в году с расчетным движением транспорта 365 дней;

Т - расчетный срок службы - 15 лет;

q - коэффициент изменения интенсивности движения, приведенной к расчетной нагрузке q=1,05.

Исходя из условия прочности дорожную одежду конструируют таким образом чтобы на её поверхности был обеспечен общий модуль упругости, равный расчетному:

Еобщ=Ер=Етр•Кпр

Требуемый модуль упругости определяется в зависимости от расчетного суммарного количества приложений расчетной нагрузки за срок службы конструкции дорожной одежды:

Где: А,В.и С - параметры уравнения А=120 МПа, В=74 МПа; С=4,5 МПа.

5.2 Расчетные характеристики грунта

Основными параметрами механических свойств грунта земляного полотна, которыми пользуются в расчетах дорожных одежд на прочность, служат деформационные характеристики, модуль упругости Егр, угол внутреннего трения ?гр и удельное сцепление Сгр.

Прочностные и деформационные характеристики грунта зависят от влажности, плотности, структуры, а также от режима его нагружения. Поэтому такие характеристики назначают в два этапа - в первую очереь определяют расчетную влажность Wp, а затем устанавливают Егр, ?, Сгр при расчетной влажности Wp.

Влажность грунта в активной зоне земляного полотна зависит от погодно-климатических условий местности.

Активной зоной считают верхнюю часть земляного полотна от низа дорожной одежды до глубины 1,3 - 1,6 м от поверхности покрытия. В этой зоне распространяются значительные напряжения от временных нагрузок, а водно-тепловой режим и состояние грунта наиболее изменчивы и зависит от погодно-климатических условий.

Расчетная влажность грунта

Где - средняя влажность грунта в долях от Wт - =0,54 ;

- коэффициент нормированного отклонения, принимаемой в зависимости от заданного уровня проектной надежной конструкции дорожной одежды, при Кн = 0,95, t = 1,71;

?w - коэффициент вариации влажности грунта ?w = 0,1.

По расчетной влажности грунта определяем расчетные характеристики грунта: Егр=50 МПа; ?=210; с=0024.

5.3 Конструирование дорожной одежды

Рекомендуемые конструкций дорожной одежды на рассматриваемых участках автомобильной дороги.

1 вариант

горячий мелкозернистый асфальтобетон плотный на БНД 60/90; Е1=3200 МПа;

горячий крупнозернистый асфальтобетон пористый на БНД 60/90; Е2=2000 МПа;

фракционный щебень, обработанный битумом Е3=600 Мпа;

песчано-гравийная смесь по ГОСТ 25607 - 83; Е4= 180 МПа.

2 вариант

горячий мелкозернистый асфальтобетон плотный на БНД 60/90 Е1=3200 МПа;

горячий крупнозернистый асфальтобетон пористый на БНД 60/90 Е2=2000 МПа;

щебень, обработанный цементом, марки - 40 Е3-700МПа;

песок крупнозернистый Е4-130МПа.

Характеристики применяемых материалов приведены в таблице 5.1

Таблица 5.2 Характеристика применяемых материалов

5.4 Расчет дорожных одежд по допускаемому упругому прогибу

Конструкция дорожной одежды удовлетворяют требованиям надежности и прочности по критерию упругого прогиба, если

Где - коэффициент прочности дорожной одежды, Кпр = 1,0;

- общий модуль упругости конструкции;

- требуемый модуль упругости с учетом капитальности одежды, типа покрытия и интенсивности воздействия нагрузки.

Общий модуль упругости на поверхности второго слоя:

, ,

По номограмме находим , .

Общий модуль упругости на поверхности третьего слоя:

, ,

По номограмме находим , .

Общий модуль упругости на поверхности четвертого слоя:

, ,

отсюда , .

Значение толщины песчано-гравийной смеси, т.е. 4 слоя конструкции дорожной одежды:

, ,

отсюда , см.

Толщина всей конструкции: см.

.

Условие прочности выполняется.

5.5 Расчет дорожной конструкции по сдвигу

а) в грунте земляного полотна

Дорожную одежду нужно проектировать с расчетом, чтобы под действием кратковременных или длительных нагрузок в подстилающем грунте не возникали остаточные деформации, вызванными пластическими смещениями. Сдвиг в грунте земляного полотна не возникнет, если:

Где - минимальное значение коэффициента прочности, с учетом заданного уровня надежности, Кпр = 1,0;

- допускаемое напряжение сдвига, обусловленное сцеплением в грунте;

- активное напряжение сдвига в грунте от действующей кратковременной или длительной нагрузки.

Где - сцепление в грунте активной зоны земляного полотна в расчетный период, МПа;

- коэффициент, учитывающий снижение сопротивления грунтов сдвигу под агрессивным действием подвижных нагрузок, колебании и т.д. (при расчете на воздействие кратковременных нагрузок k1 = 0,6);

- из-за неоднородности используемых материалов, недоучета местных условий, возможных отступлений при строительстве от действующей технологии не исключено возникновение в одежде не предусмотренных расчетом пластических деформаций, приводящих к образованию неровностей на проезжей части. Вероятность образования недопустимых неровностей тем больше, чем интенсивнее движение по дороге, поэтому коэффициент запаса на неоднородность условий k2 принимается с учетом интенсивности движения;