55

Лабораторная работа № 1

Изучение природных условий района

строительства дороги.

Выбор и обоснование норм проектирования дороги

Цель работы: Изучить природные условия района строительства дороги и выбрать нормы ее проектирования. Научиться работать с нормативной литературой.

Оборудование: микрокалькулятор, миллиметровая линейка, масштабная линейка, циркуль-измеритель.

Характеристика природных условий района строительства дороги

Природные условия района строительства дороги определяются по климатическим справочникам, географическим атласам, энциклопедиям и прочим доступным источникам, а также по имеющимся картографическим материалам.

К местным природным условиям относятся: климатические, топографические (рельеф), грунтовые, почвенные, гидрологические, гидрогеологические факторы, а также растительность, животный мир. Местные социально-экономические условия определяются параметрами сложившихся: жилой и производственной инфраструктуры, техногенных и аграрных ландшафтов, и урболандшафтов.

Климатические условия оказывают влияние на выбор места проложения дороги, высоту земляного полотна, сроки и технологию проведения дорожно-строительных работ. Для разработки проекта дороги нужно установить следующие климатические характеристики:

– дорожно-климатическая зона проложения дороги;

– продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха;

– средняя толщина снежного покрова;

– продолжительность периода с устойчивым снежным покровом;

– глубина промерзания грунтов;

– продолжительность периода, в течение, которого грунт находится в мерзлом состоянии;

– господствующие направления ветров (особенно зимой).

Рельеф местности обуславливает величину применяемых продольных уклонов, направление и извилистость трассы, объем земляных работ. Рельеф местности определяется по карте района проложения дороги.

Равнинный тип рельефа характеризуется ровными пространствами, долинами рек с пологими склонами и широкими спокойными водоразделами с наибольшими уклонами местности до 70 ‰ и наибольшими колебаниями отметок не более 30 м на 1 км. Пересеченный тип – характеризуется холмистой местностью, прорезанной низинами и водоразделами, глубокими балками и оврагами с наибольшими уклонами поверхности до 200 ‰ при общей разности высот точек не более 200 м на 1 км. Горный тип – характеризуется наличием разветвленной сети глубоких долин, горных хребтов и отдельных гор с уклонами местности свыше 200 ‰.

Грунтовые условия влияют на форму и размеры земляного полотна, конструкцию и толщину дорожной одежды, производительность дорожно-строительных машин. По виду грунта устанавливается категория грунта по трудности его разработки.

Гидрологические и гидрогеологические условия определяют количество и величину отверстий водопропускных сооружений, систему и конструкцию водоотводных сооружений, влияют на форму и размеры земляного полотна. При описании гидрологических условий указывается характеристика гидрографической сети района строительства, водоемов и водотоков, расположенных в зоне проложения дороги, наличие болот и их типы. По карте устанавливается характер поверхностного стока воды. Вдоль предполагаемой трассы дороги устанавливаются типы местности по характеру увлажнения, приводятся данные по залеганию грунтовых вод.

Растительность является индикатором гидрологических и гидрогеологических условий местности. Таксационные показатели древостоев оказывают непосредственное влияние на принятие ряда решений при проектировании дорог. Распределение запасов древесины определяет расположение магистрального пути, веток, усов; длина деревьев, хлыстов определяет расстояние между кониками лесовозных автопоездов. Породный состав насаждений влияет на выбор типа автопоезда и предъявляет требования к их грузоподъемности и вместимости.

Сложившиеся технологические связи и инфраструктура лесных регионов обуславливают темпы и объемы строительства и реконструкции дорог, категории дорог и отдельных участков, предъявляют требования к конструкции дорожных элементов и сооружений, а в отдельных случаях – к направлению дороги.

Выбор и обоснование норм проектирования дороги

Нормы проектирования регламентируют требования к дороге, ее элементам и сооружениям и определяют допустимые значения параметров дороги, ее элементов и сооружений. Нормы проектирования лесовозных дорог регламентируются СНиП 2.05.07-91* в зависимости от расчетного объема перевозок (млн. т нетто). Лесовозные усы и зимние лесовозные дороги проектируют в соответствии с инструкцией ВСН 01-82. Внешние автомобильные дороги и внутренние автомобильные дороги, подлежащие в перспективе к включению в состав сети дорог общего пользования и имеющие регулярное движение пассажирского транспорта или предназначенные для движения гусеничных транспортных средств проектируются по СНиП 2.05.02-85*. Внешние железные дороги колеи 1520 мм, имеющие 5…10-летнюю перспективу использования в качестве магистральных линий общей сети железных дорог, предназначенные для пассажирских перевозок или для движения поездов с расчетной скоростью 80 км/ч и более, следует проектировать по СНиП 32-01-95. Лесохозяйственные дороги проектируют в соответствии с инструкцией ВСН 7-82.

Лесовозные дороги отличаются односторонним направлением грузопотока. Грузопоток направлен от лесосек (из леса) к пункту потребления древесины (например, к лесному складу), объемы грузов завозимых в лес и пассажирских перевозок не значительны по сравнению с объемами вывозки древесины, а поэтому выделяются два направления: порожняковое (от лесного склада к лесосекам); грузовое (из лесосек к лесному складу).

Наибольший продольный (руководящий) уклон дороги должен преодолеваться всеми типами транспортных средств с полной нагрузкой прогнозируемого на перспективу состава движения на второй передаче коробки передач (КП). Если транспортное средство имеет КП с делителем или раздаточную коробку (РК), то наибольший уклон должен преодолеваться одиночным транспортным средством (без прицепного состава) на второй высшей передаче КП или на высшей передаче РК и второй передаче КП, автопоездом – на второй низшей передаче КП или низшей передаче РК и второй передаче КП. Величина наибольшего уклона должна обеспечивать возможность трогания транспортных средств с места на первой передаче КП с полной нагрузкой и ускорением не менее 0,3 м/с² для автобусов, грузовых автомобилей и автопоездов; не менее 0,5 м/с² для легковых автомобилей. Наибольший продольный уклон дороги должен обеспечивать возможность остановки транспортных средств на резервном расстоянии ( =5…10 м) от препятствия при торможении на спуске.

При движении на второй передаче КП грузовые автомобили не развивают скорости больше 20 км/ч, а поэтому сопротивлением воздушной среды можно пренебречь, сопротивление качению и коэффициент сцепления можно считать не зависимыми от скорости движения. Руководящий уклон (доли единицы) можно определить по формуле

, (1.1)

где – касательная сила тяги на второй передаче КП, кН;

– масса транспортного средства, т;

– ускорение свободного падения, м/с²;

– коэффициент сопротивления качению при малых скоростях (20 км/ч и менее).

Касательная сила тяги возникает в зоне контакта ведущих колес транспортного средства с дорожным покрытием и составляет меньшее значение из двух: окружной касательной силы тяги , которая создается на ободе ведущих колес в результате приложения к ним крутящего момента, передаваемого через трансмиссию от двигателя; силы сцепления ведущих колес с покрытием дороги , то есть .

, (1.2)

где – сцепная масса транспортного средства (масса, приходящаяся на ведущие колеса), т;

– коэффициент сцепления колеса с покрытием при малых скоростях движения;

– коэффициент, учитывающий долю массы транспортного средства, приходящуюся на ведущие колеса ( ).

Зависимость для расчета предельного подъема (доли единицы), на котором возможно трогание с места, имеет вид

, (1.3)

где – касательная сила тяги на первой передаче КП, кН;

– коэффициент, сопротивления троганию с места, равный 0,015;

– ускорение при трогании с места, м/с².

Наибольший подъем в порожняковом направлении можно увеличивать на 20 ‰ от руководящего уклона, устанавливаемого СНиП 2.05.07-91* или определенного расчетом по формуле (1.1). Для грузового направления данный уклон будет максимальным спуском, который не должен превышать величину безопасного спуска (доли единицы), определяемого по формуле

, (1.4)

где – коэффициент сопротивления качению, определенный для скорости ( – расчетная скорость движения км/ч);

– коэффициент, учитывающий долю массы транспортного средства, приходящуюся на тормозные оси, если все оси транспортного средства тормозятся, то ;

– коэффициент сцепления, определенный для скорости ;

– коэффициент эффективности торможения, равный для автопоездов 1,3…1,4 при коэффициенте сцепления до 0,4;

– начальная скорость торможения ( ), км/ч;

– расчетное расстояние видимости поверхности дороги (для остановки), м;

– время подготовки к торможению равное 2 с.

; , (1.5)

где – коэффициент, изменения сопротивления качению, равный для грузовых автомобилей и автобусов 0,00025, для легковых автомобилей 0,0002;

– коэффициент снижения значения коэффициента сцепления в зависимости от скорости движения равный 0,003 (км/ч)^-1.

Принимаемые значения минимально допустимых радиусов вертикальных кривых должны быть не менее расчетных значений, определяемых из условия обеспечения удобства и безопасности движения. Минимально допустимое значение радиуса вогнутой вертикальной кривой определяется из условия ограничения центробежного ускорения, возникающего при движении по кривой

, (1.6)

где – расчетная скорость движения, м/с;

– допускаемое центробежное ускорение, м/с².

Минимально допустимое значение радиуса выпуклой вертикальной кривой определяется из условия обеспечения видимости дороги в продольном профиле

, (1.7)

где – высота глаз водителя над поверхностью дороги (м), принимается: для легковых автомобилей 1,2 м; для грузовых и автобусов – 1,8 м.

Параметр переходной кривой (м²), необходимый для определения ее длины (м), равен

, (1.8)

где – радиус кривой в плане, м;

– допускаемая величина нарастания центробежного ускорения, = =0,3…0,5 м/с³.

Принимаемое значение ширины проезжей части должно быть не менее расчетного, определенного по параметрам расчетного транспортного средства:

а) однополосная проезжая часть

; (1.9)

б) двухполосная проезжая часть с встречным движением

, (1.10)

где – соответственно ширина колеи и габаритная ширина расчетного транспортного средства, м;

– параметры, учитывающие динамические габариты транспортных средств, м.

; . (1.11)

Ширина земляного полотна равна , где – ширина обочины, м.

Количество дней работы лесовозного автомобильного транспорта в год (дн.) при круглогодовой вывозке равно

, (1.12)

где – количество календарных дней в году, дн.;

– продолжительность рабочей недели, дн.;

– количество праздничных дней в году, дн.;

– количество дней в году неблагоприятных для работы транспорта по погодным условиям, дн.;

– количество рабочих дней в году остановки работы транспорта в периоды весенней и осенней распутиц, дн.

При сезонной вывозке определяется количество дней работы дороги в сезон (дн.) по формуле (1.12), в которой и – соответственно количество праздничных и неблагоприятных дней в сезоне, дн.