Размещено на http://www.allbest.ru/

введение

Транспортная развязка - комплекс сооружений на пересечении дорог, обеспечивающее бесперебойное движение транспортных потоков в различных направлениях. Устраивается в двух или нескольких уровнях. В связи с нарастающим количеством транспортных средств и увеличением интенсивности движения их движения на автомобильных дорогах, строительство транспортных развязок очень актуально. В данном курсовом проекте мы будем проектировать транспортную развязку типа «клеверный лист». Данный тип развязки имеет ряд преимуществ и недостатков. К преимуществам отнесем: небольшая площадь строительства по сравнение с некоторыми другими видами развязок, требуется сооружение только одного путепровода, возможность движения в любом направлении и возможность разворота. Недостатками «клевера» являются: левый поворот на 270, возможность «конфликта» съезжающих и выезжающих транспортных потоков, при расположении такой развязки в городских условиях возникают сложности для пешеходов при пересечении данной развязки, низкая скорость движения по левоповоротным съездам по сравнению с некоторыми другими типа развязок. Район проектирования данной развязки расположен в Гомельской области. В процессе проектирование развязки требуется учитывать ряд факторов: минимальная площадь строительства, минимизация затрат по строительству развязки, надежность, климатология данного района строительства и безопасность дорожного движения.



1. Характеристика района проектирования

Рельеф Гомельской области преимущественно равнинный. Большая часть лежит на Оршанско-Могилевской равнине. Преобладают высоты 150-200 м. Наивысшая точка 239 м (Мстиславский район). Из полезных ископаемых есть цементный мел и мергель, фосфориты, строительные и силикатные пески, торф, сапропели. Климат области умеренно-континентальный. Зима мягкая, лето теплое. В январе средняя температура воздуха от - 8.2 С, на северо-востоке до -6.5 С на юго-западе, в июле от 17.8 С до 18.7 С. За год выпадает 575-675 мм осадков. Область с севера на юг пересекается рекой Днепр. По Могилевщине протекают ее притоки Лахва, Друть, Березина, Сож и др. Озер немного, они небольшие. На Свислочи создано Осиповичское, на Друти - Чигиринское водохранилища. Промышленность Могилевской области специализируются на химическом, нефтехимическом, машиностроительном производстве. Область выпускает 100% производимых в Беларуси шин, лифтов, магнитофонов, большую часть химических волокон и ниток, электродвигателей переменного тока. Основной промышленный потенциал сконцентрирован в Могилеве и Бобруйске. Создана свободная экономическая зона "Могилев". Через территорию Могилевской области проходят железные дороги Витебск - Орша - Могилев - Жлобин, Жлобин - Бобруйск - Минск, Орша - Кричев - Унеча, Кричев - Могилев - Осиповичи. Наиболее важные железнодорожные узлы Могилев, Бобруйск, Осиповичи, Кричев. Наиболее важные автомагистрали Санкт-Петербург - Могилев - Киев, Рославль - Бобруйск - Брест, Могилев - Березино - Минск, Могилев - Бобруйск - Минск.



2. Обоснование категории пересекающихся дорог

Категория пересекающихся дорог устанавливается на основании заданной интенсивности. При этом учитывается интенсивность как в прямом, так и в обратном направлении. Часовая интенсивность движения пересчитывается в суточную умножением на 10. Полученные результаты сравниваем со значением в [1], исходя из него выбираем категорию дороги.

Для автомобильной дороги АВ: (282+285)•10=5670 авт/сут.

Для автомобильной дороги CD: (294+281)•10=5750 авт/сут.

Обе дороги соответствуют II технической категории. Для этой категории соответствуют расчетные скорости: на прямолинейном участке - 100 км/ч, на правоповоротном съезде - 60 км/ч, на левоповоротном съезде - 50 км/ч [1, п. 6. 3. 6].



3. Расчет параметров геометрических элементов съездов

Для принятых в [п. 2] значений расчетной скорости определяются следующие параметры геометрических элементов съездов:

- радиус горизонтальных кривых;

- ширины проезжей части на съездах;

- длины полос разгона и торможения, клинов отгонов;

- необходимая длина переходной кривой.

Минимальный радиус горизонтальной кривой устанавливается в зависимости от расчетных скоростей с учетом обеспечения безопасности автомобиля.

(3.1)

где х - расчетная скорость движения на лево- и правоповоротных съездах;

µ ? коэффициент поперечной сил, принимаемый по расчету по формуле:

(3.2)

i_в - поперечный уклон виража, i_в=40‰.

Рассчитаем коэффициент поперечных сил и минимальный радиус горизонтальной кривой для лево- и правоповоротных съездов по формулам (3.1) и (3.2):



м.

Ширина проезжей части на съездах определяется по формуле:

(3.3)

где С - ширина автомобиля с наибольшим габаритом, С=2,6 м;

y - расстояние от внешней грани следа колеса до края проезжей части,

определяемое по формуле:

(3.4)

Рассчитаем расстояние от внешней грани следа колеса до края проезжей части и ширину проезжей части для лево- и правоповоротных съездов по формулам (3.3) и (3.4):

В соответствии с [1, п. 6. 1. 8] ширину проезжей части для правоповоротных съездов принимаем равной 5 м, для левоповоротных съездов - 5,5 м.

Необходимая длина клина отгона выбирается из [1] таблицы 17 и составляет: клин отгона полосы торможения = 30 м, клин отгона полосы разгона = 60 м.

Для того, чтобы определить длину полос разгона и торможения, необходимо знать скорость в начале и в конце полосы торможения, а также в начале и в конце полосы разгона.

Из [1] таблицы 16 выберем скорости в начале полосы торможения и в конце полосы разгона 80 км/ч, 70 км/ч. Для того, чтобы определить необходимые скорости, воспользуемся формулой:

(3.5)

где 0,15;

50 ‰.

По формуле (3.5) определим недостающие скорости:

Скорости в конце полосы торможения и в начале полосы разгона равны. В связи с этим мы имеем:

Для левоповоротных съездов: 80 км/ч;

49,89 км/ч;

49,89 км/ч;

70 км/ч.

Для правоповоротных съездов: 80 км/ч;

60,89 км/ч;

60,89 км/ч;

70 км/ч.

Из [1] рисунка 5.1 определим длины переходно-скоростных полос для данных скоростей:

Для полосы торможения левоповоротного съезда: 170 м; 215 м.

Для полосы разгона левоповоротного съезда: 75 м; 210 м.

Для полосы торможения правоповоротного съезда: 170 м; 230 м.

Для полосы разгона правоповоротного съезда: 115 м, 160 м.

Определяем длину полосы торможения и разгона для лево- и правоповоротного съездов:

Расчет минимальной длины переходной кривой и ее элементов будем вести согласно нижеприведенной схеме.



Рисунок 3.1 - Схема к определению длины переходной кривой и точек А и В

Для того, чтобы определить длину переходной кривой, необходимо, чтобы выполнялось условие:

(3.6)

Минимальная длина отгона поперечного уклона определяется по формуле:

(3.7)



где ? ширина полосы съезда для лево- и правоповоротного съезда;

? уклон виража, 50 ‰;

? поперечный уклон проезжей части основной дороги, 20 ‰;

? дополнительный уклон внешней кромки проезжей части,

10 ‰.

По формуле (3.7) определим минимальную длину отгона поперечного уклона для лево- и правоповоротного съезда:

Далее для определения расстояния от точки К до точки В () необходимо принять минимальную длину переходной кривой:

(3.8)

где ? расчетная скорость движения на съезде, 49,89 км/ч,

60,89 км/ч;

? допускаемая по условиям удобства движения степень нарастания бокового ускорения, 0,5 м/с³;

? радиус круговой кривой, 98 м, 146 м.

Определим по формуле (3.8) минимальную длину переходной кривой для лево- и правоповоротного съезда:

После того, как определили минимальную длину переходной кривой, необходимо определить расстояние от начала переходной кривой до точки К (l₀):

(3.9)

где ? расстояние от оси полосы, с которой начинается въезд на съезд

до оси съезда.

Определяем ориентировочное значение :

(3.10)

где ? ширина полосы движения основной проезжей части, 3,5 м;

? ширина проезжей части на съезде;

? ширина укрепительной полосы главной проезжей части,

0,75м.

Определим ориентировочное значение для лево- и правоповоротного съезда по формуле (3.10):

Определим расстояние от начала переходной кривой до точки К по формуле (3.9):

Исходя из ориентировочно определяем значения вычисляем угол касательной переходной кривой в точке К:



(3.11)

где ? радиус переходной кривой в точке К.

Радиус переходной кривой в точке К определяется по формуле:

(3.12)

Рассчитаем радиус переходной кривой в точке К для лево- и право-поворотного съезда:

Подставив полученные значения , вычислим угол касательной переходной кривой в точке К для лево- и правоповоротного съезда по

формуле (3.11):

Переводим радианы в градусы:

После определения вычисляем уточненную величину :

(3.13)



Вычисляем эту величину для лево- и правоповоротного съезда:

Пересчитываем по формуле (3.9):

Определим :

дорога съезд профиль продольный

Проверяем по формуле (3.6) выполнение условия. Если условие выполняется, то определяем :

(3.14)

Если условие не выполняется, то увеличиваем значение длины переходной кривой и снова проверяем выполнение условия.

Так как и , то увеличиваем и до 70 и 85 метров соответственно и проводим пересчет по формулам (3.9), (3.11), (3.12), (3.13):

Так как и , т. е. условие (3.6) выполняется, то рассчитываем для лево- и правоповоротного съезда по формуле (3.14):



4. Проектирование продольного профиля пересекающихся дорог

Карта участка местности переносится на ватман в масштабе 1:2000 формата А1. На этом плане наносят положение осей пересекающихся дорог и разбивают пикетаж, также на плане показывается ширина дорог, а также лево- и правоповоротные съезды.

Для того, чтобы построить продольный профиль, существующую и проектируемую дороги необходимо снять черный профиль земли. На основании черных отметок строят профили пересекающихся дорог в масштабе В - 1:500, Г - 1:5000. Исходя из рельефа местности проектируют дороги с тем, чтобы объемы земляных работ были минимальными. Продольные профили пересекающихся дорог представлены на листе 1.

4.1 Проектирование продольного профиля существующей автомобильной дороги

Проектная линия нижней дороги должна удовлетворять требованиям:

· продольные уклоны не более 40 ‰;

· переломы проектной линии сопрягаются вертикальными кривыми при алгебраической разности не более 2 ‰ (для II категории), при этом длина прямой должна составлять не менее 150 м.

Наименьшие радиусы кривизны проектной отметки : выпуклая - 15000 м, вогнутая - 6000 м.

Проектная линия нижней дороги может проходить по обертывающей или по секущей. При проектировании по обертывающей учитываются руководящие рабочие отметки на пересечении водотоков. При проектировании по секущей в случае прохождения дороги в выемке продольный уклон должен быть не менее 5 ‰.

Руководящая рабочая отметка назначается в зависимости от типа местности по увлажнению. Так как по умолчанию тип местности принят 1-м, то рабочая отметка определяется по формуле:

(4.1)

где ? расчетная высота снега у данной местности (для Витебской области 0,6 - 0,7 м);

? запас высоты насыпи под снежным покрытием для возмещения сбрасываемого с дороги снега и увеличения скорости снежного потока над дорогой ( 0,7 м);

? ширина земляного полотна, 13 м;

? ширина обочины, 2,5 м;

? ширина укрепляющей полосы, 0,5 м;

? поперечный уклон проезжей части, 20 ‰;

? поперечный уклон обочины, 40 ‰.

Рассчитаем рабочую отметку:

Ограничивающими точками проектной линии являются пересечения малых водотоков. Анализируя черный профиль нижней дороги устанавливают положение водопропускных труб. При проектировании транспортной развязки типа «клеверный лист» различают две схемы путепровода: 3-х и 4-х пролетные. 4-х пролетные применяются для дорог I категории, а 3-х пролетные для дорог II категории и ниже.



Рисунок 4.1 - Схема 3-х пролетного путепровода

4.2 Проектирование продольного профиля проектируемой дороги

Длина балки пролетного строения, расположенной над дорожным полотном, для случая, представленного на рисунке 4.1, определяется по формуле:

(4.2)

где ? ширина дорожного полотна с учетом дополнительных полос на ней;

? минимальное расстояние от бровки обочины до путепровода,

2 м;

? толщина опоры путепровода, в курсовом проекте принимается;

0,4 м;

? угол пересечения дорог.

Рассчитаем :

Так как пролетное строение не может быть меньше принятых стандартных, поэтому подбираем наибольшее близкое значение длины балки. Принимаем 24 м.

Минимальная отметка проектной линии на 3-х пролетном путепроводе определяется по формуле:

(4,3)

где ? проектная отметка существующей дороги;

5,0 - автодорожный габарит;

0,2 - запас габарита на усиление дорожной одежды при реконструкции;

? строительная высота пролетного строения, определяемая по формуле:

(4.4)

где ? высота балки, 0,9 м;

? толщина дорожной одежды и гидроизоляции, 0,17 м.

Рассчитаем и по формулам (4.4) и (4.3):

4.3 Определение длины путепровода

Длиной путепровода считают расстояние от крайнего пролетного строения до его конца по оси проектируемой дороги. По данным продольного профиля нижней и верхней дорог вычерчивают в масштабе продольный разрез верхней дороги и поперечный разрез нижней дороги в предположении, что угол пересечения дорог равняется 90^о. Определяют требуемую длину путепровода при пересечении 90^о, а затем пересчитывают с учетом 80^о.

Рисунок 4.2 - Пересечение дорог

Так как нижняя дорога проходит в насыпи, то требуемая длина путепровода при 90^о вычисляется по формуле:

(4.5)

где ? ширина проезжей части, 13 м;

? заложения откосов, 3, 1,5;

? зазор безопасности между подошвой насыпи нижней и верхней дороги, 0,5 м;

? проектная отметка проектной и существующей дороги;

? высота насыпи существующей дороги в точке пересечения.

Рассчитаем :

Полученную требуемую длину корректируем на угол пересечения дорог по формуле:

(4.6)

Далее вычисляем длину крайних пролетов путепровода по формуле:

(4.7)

Принимаем длину крайних пролетных строений кратную 2, т. е. 14 м.

Определяем общую длину 3-х пролетного путепровода по формуле:

(4.8)

Пикетажное положение начала и конца путепровода в пикетаже проектируемой дороги:

4.4 Назначение габарита путепровода

Габарит путепровода зависит от ширины проезжей части и ширины полос безопасности - это расстояние от кромки проезжей части до границы ограждающего устройства.

Габариты путепровода в соответствии с ТКП:

· число полос движения - 4;

· ширина правой полосы безопасности - 1,5 м;

· ширина левой полосы безопасности - 1,5 м.

Габарит путепровода составляет 17 м.



5. Проектирование левоповоротных соединительных съездов

5.1 Определение пикетажного положения основных точек плана трассы левоповоротного соединительного съезда (ЛСС)

План трассы ЛСС (рисунок 5.1) состоит из переходной кривой АВ, круговой кривой В-В¹ и второй переходной кривой А¹ -В¹. План трассы ЛСС в курсовом проекте симметричен относительно биссектрисы угла б. Поэтому АВ= А¹В¹=L=70 м.

Рисунок 5.1 - Схема к расчету элементов плана трассы ЛСС

1 и 2 - оси пересекающихся дорог;

3 и 4 - оси, где расположены начало и конец ЛСС.



Требуется определить пикетажное положение точек А и n на существующей дороге и точек А' и n' на проектируемой. Кроме того необходимо вычислить пикетажное положение точек К, В, С и К', В', С'.

Необходимо определить и :

(5.1)

(5.2)

где ? радиус круговой кривой на съезде;

? длина круговой кривой.

Определяем пикетажное положение точки по формуле:

(5.3)

где ? пикетажное положение на проектируемой дороге в точке пересечения;

? смещение точки пересечения полос движения относительно точки , ;

? расстояние от точки до точки .

Для острых углов (80^о) и определяются по формуле:



(5.5)

где

При тупом угле ():

(5.6)

Расстояние для острого угла определяется по формуле:

(5.7)

Для тупого угла:

(5.8)

Определяем пикетажное положение :

(5.9)



где ? расстояние от точки пересечения дорог до точки размыкания.

Определяем по формуле:

(5.10)

где ? ширина левоповоротного съезда, 5,5 м.

Определяем пикетажное положение точек для I четверти:

Для II четверти:

Для III четверти:

Для IV четверти:

Определяем пикетаж на ЛСС, начиная с точки А (ПКА=0+00). Пикетажное положение всех точек для съездов, где б < 90^o определяется по формулам:

(5.11)

(5.12)

(5.13)

(5.14)

(5.15)

(5.16)

где ? длина круговой кривой, определяемая по формуле:

(5.17)

Определим пикетаж точек левоповоротного съезда по формулам (5.11) - (5.16):



Для съездов, где б > 90o:

(5.18)

5.2 Проектирование продольного профиля ЛСС

Проектная линия ЛСС должна быть восходящей для ЛСС, начинающейся на дороге в нижнем уровне, и нисходящей, когда ЛСС соединяет верхнюю дорогу с нижней. Максимальный продольный уклон проектной линии на ЛСС не должен превышать 50 ‰. Минимальные радиусы выпуклых и вогнутых вертикальных кривых принимаются в соответствии с таблицей 5.1 для расчетной скорости движения.

Таблица 5.1 Минимальные радиусы вертикальных кривых

	30	40	50	60
	600	1000	1200	1500
	600	1000	1200	1500



5.3 Определение отметок фиксированных точек и продольных уклонов в них

Фиксированными точками являются точки К и К'. Проектные отметки этих точек находятся по данным о пересекающихся дорогах.

Рисунок 5.2 - Схема к определению отметки точки К на дорогах II - V категорий

Отметки точек К и К' в случае дорог II - V категории, а также дорог I категории, имеющих 4 полосы движения вычисляют по формулам:

(5.19)

(5.20)

где и ? проектная отметка дороги на пикете, соответствующем пикету и ;

? поперечный уклон проезжей части, 20 ‰;

? ширина основной полосы проезжей части, 3,5 м;

? ширина дополнительной полосы (разгона, торможения), 3,5 м;

? ширина укрепительной полосы, 0,75 м;

? ширина проезжей части ЛСС, 5,5 м.

Отметки точек К и К' для I четверти:

Для II четверти:

Для III четверти:

Для IV четверти:

5.4 Проектирование поперечных профилей проезжей части и земляного полотна ЛСС

Проезжая часть ЛСС на участке круговой кривой проектируется с учетом односкатного поперечного профиля уклоном 40 ‰. На части переходной кривой L₁ происходит изменение поперечного уклона от i_п до i_в. Поперечный профиль представлен на плане автомобильной развязки.



6. Проектирование правоповоротных соединительных съездов (ПСС)

6.1 Проектирование плана трассы ПСС

План трассы ПСС состоит из двух закруглений малого радиуса и прямой вставки между ними. Каждое закругление включает в себя две переходные кривые длиною L и круговую кривую радиусом R.

Рисунок 6.1 - Схема к проектированию ПСС

1,2 - оси существующей и проектируемой дорог.



6.2 Определение расстояния между осями однополосных ЛСС и ПСС

Определяется по формуле:

(6.1)

где , ? ширина ПСС и ЛСС, 5,0 м, 5,5 м;

, ? ширина внешней обочины ПСС и ЛСС, 1,5 м, 1,5 м;

, ? уклоны откосов ПСС и ЛСС;

, ? высота насыпи в точке C для ЛСС и в точке F для ПСС, .

Рисунок 6.2 - Схема к определению расстояния между осями однополосных ЛСС и ПСС

Определим расстояние между однополосных ЛСС и ПСС оп формуле (6.1)

Для первой четверти

Для второй четверти

Для третьей четверти

Для четвертой четверти

6.3 Определение длины переходной кривой на ПСС

ПСС для дороги II категории начинается с полосы торможения и заканчивается на полосе разгона. Длина переходной кривой L^п составляет 85 м. Кромки покрытия основной дороги и ПСС расходятся в точке K на ПСС на расстояние l₀ от начала ПСС:

(6.2)

где и ? радиус круговой кривой и длина переходной кривой;

? ширина укрепительной полосы на съезде, 0,25 м;

? разность ширины проезжей части ПСС и основной дороги, 1,5 м.

6.4 Расчет элементов закруглений плана трассы

Рассматриваем вариант симметричного относительно биссектрисы б расположение ЛСС и ПСС. Определим элементы закруглений на ВУ1 и ВУ2.

Смещение t и сдвижку p закругления при введении переходной кривой:

(6.3)

(6.4)

По формулам (5.1) и (5.2) определим x_b и y_b:

По формулам (6.3) и (6.4) определяем t и p:

Тангенс круговой кривой:

(6.4)

где ? угол поворота трассы ПСС.

(6.5)

Для острого и тупого угла составляет соответственно:

Тангенсы согласно формуле (6.4) для острого и тупого угла будут составлять:

Длина круговой кривой и домер:

(6.6)

(6.7)



Для острого и тупого угла эти значения будут составлять:

6.5 Определение пикетажного положения основных точек ПСС

На пересекающихся дорогах определяем пикетажное положение ВУ относительно дороги 1 (рисунок 6.1) по формуле:

(6.8)

где ? пикетажное положение точки пересечения осей дорог в координатах дороги 1;

? из формул (5.4) и (5.5);

? расстояние от точки пересечения осей полос до центра

круговой кривой левоповоротного съезда;

? радиус круговой кривой ЛСС.

(6.9)

Затем определяем пикетажное положение точек A и А':



(6.10)

Определим для острого и тупого угла по формуле (6.9):

Определим пикетажное положение ВУ и точек A и А' по формулам (6.8) и (6.10) для I четверти:

Для II четверти:

Для III четверти:



Для IV четверти:

Определим пикетаж ПСС:

I четверть:



II четверть:

III четверть:

IV четверть:



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Преимуществом в процессе проектирование транспортной развязки типа «клеверный лист» является равнинный рельеф местности, который позволил достаточно широко разобрать все особенности проектирования развязки этого типа. При подсчете интенсивности движения нам удалось установить, существующая и проектируемая дорога, являются дорогами II технической категории пересекающимися под углом 80°. Мы с точностью определили геометрические параметры элементов съездов и уточнили интересующие характеристики этих элементов. На следующем этапе курсового проекта мы запроектировали продольные профили пересекающихся дорог, с учетом строительства путепровода на пересечении дорог. Проектирование путепровода является одной из основных задач при возведении транспортной развязки типа «клевер» и составляет около 40% стоимости всей развязки. На этапе проектирования путепровода важнейшей задачей является назначение габаритов путепровода и определение отметок возвышения его над проезжей частью.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1 ТКП 45-3.03-19-2006 (02250). Автомобильные дороги. Нормы проектирования. - Мн. :Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, 2006. - 48с.

2. Проектирование автомобильных дорог : практ. пособие : в 2 ч. / Г. В. Ахраменко, Е. А. Темников ; М-во образования Респ. Беларусь, Белорус. гос. ун-т трансп. - Гомель : БелГУТ, 2014. - Ч.1 : Проектирование плана, продольного профиля и земляного полотна автомобильных дорог. -60с.

3 Проектирование земляного полотна автомобильных дорог. П2-01. - Мн.: Ком. по автомобильным дорогам при М-ве транспорта и коммуникаций Респ. Беларусь, 2001. - 90 с.

4 Бабков, В. Ф. Проектирование автомобильных дорог / В. Ф. Бабков, О. В. Андреев. - М. : Транспорт, 1979. - Ч.1. - 366 с.

Размещено на Allbest.ru