Практическая работа № 6

Тема: Ограждения автомобильных дорог.

Цель: Оценка удерживающей способности ограждений автомобильных дорог

Порядок выполнения работы:

1. Получить у преподавателя исходные данные для расчета дорожных ограждений.

2. Рассчитать дорожные ограждения на удерживающую способность в зависимости от вида автомобиля.

3. Оформить и защитить отчет у преподавателя.

Теоретические сведения.

Основные параметры и размеры

По назначению ограждения подразделяются на группы:

11ДО - дорожные односторонние (рисунок 6.1, 6.2);

11ДД - » двусторонние (чертеж 6.3, 6.4);

11МО - мостовые односторонние;

11МД - » двусторонние.

Ограждения групп 11ДО и 11ДД состоят из участков:

11ДО-Н, 11ДД-Н - начальные участки;

11ДО-S, 11ДД-S - рабочие участки с шагом стоек S, м;

11ДД-SП - переходный участок с шагом стоек S, м;

11ДО-К - конечный участок.

Примечание. В пределах участка 11ДО-Н осуществляется отгон ограждения к бровке земляного полотна (оси разделительной полосы) дороги.

1.3. Ограждения групп 11МО и 11МД состоят только из рабочих участков 11MO-S и 11МД-S. Стойки ограждения 11MO-SЦ устанавливают на цоколе.

1.4. Конструктивные элементы ограждений:

СБ - секция балки (чертеж 9);

СД - стойка дорожная (чертеж 10);

CM - стойка мостовая (чертеж 10);

СМЦ - стойка мостовая на цоколе (чертеж 10);

11 ДО-ММ.4 – последующие две буквы означают материал дорожного ограждения основной части и опор соответственно (М – металл, Ж – железобетон, Т – трос, Д – дерево), 4 – толщина ограждения.

1 - балка; 2 - стойка; 3 - консоль жесткая; 4 - связь диагональная; 5 - элемент световозвращающий; 6 - элемент концевой

Рисунок 6.1 – Общий вид ограждения группы 11ДО

1 - балка; 2 - стойка; 3 - консоль жесткая; 4 - болт М16´45.58 ГОСТ 7802-81; 5 - болт М10´1,25-8g´30.58 ГОСТ 7796-70

Рисунок 6.2 – Соединение балки со стойкой ограждений группы 11ДО

1 - балка; 2 - стойка; 3 - консоль-распорка; 4 - элемент световозвращающий

Рисунок 6.3 – Общий вид ограждения группы 11ДД

1 - балка; 2 - стойка; 3 - консоль-распорка; 4 - скоба; 5 - болт М16´45.58 ГОСТ 7802-81; 6 - болт M16´l,5-8g´30.58 ГОСТ 7798-70

Рисунок 6.4 – Соединение балки со стойкой ограждений группы 11ДД

Назначение конструкций.

Дорожные барьерные ограждения предназначены для предотвращения:

• непреднамеренных съездов транспортных средств с земляного полотна дороги;

• столкновений со встречными транспортными средствами;

• наездов на массивные предметы и сооружения, расположенные в полосе отвода дороги.

Сеточные ограждения предназначены для упорядочения движения пешеходов и предотвращения выхода на проезжую часть животных.

Сигнальные столбики предназначены для обозначения внешнего края обочин в темное время суток и при неблагоприятных метеорологических условиях.

Установка ограждения и сигнальных столбиков

На обочинах автомобильных дорог I-IV категорий барьерные ограждения должны устанавливаться при условиях, указанных в таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Условия установки барьерных ограждений

Участки дорог			Продольный уклон, ‰	Перспективная интенсивность движения, прив. ед/cyт	Минимальная высота насыпи, м
проходящие в насыпи с крутизной откоса 1:3 и более	прямолинейные; кривые в плане радиусом 600 м и более; с внутренней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м на спуске или после него		<40	>2000	3,0
				1000-2000	4,0
			>40	>2000	2,5
				1000-2000	3,5
	с внешней стороны кривых в плане радиусом менее 600 м на спуске или после него		<40	>2000	2,5
				1000-2000	3,5
			>40	>2000	2,0
				1000-2000	3,0
	на вогнутых кривых в продольном профиле, сопрягающих встречные уклоны с алгебраическое разностью 50%*и более		—	>2000	2,5
				1000-2000	3,5
расположенные параллельно железнодорожным линиям, болотам и водным потокам глубиной 2м и более, оврагам и горным ущельям на расстоянии от кромки проезжей части		до 25 м	—	>4000	—
		до 15 м	—	<4000	—
пролегающие на склонах местности крутизной более 1:3 (со стороны склона).			—	>4000	—

На разделительной полосе дорог I категории при отсутствии опасных препятствий барьерные ограждения должны устанавливаться при условиях, указанных в таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Условия установки барьерных ограждений

Число полос движения в обоих направлениях		4	6
Перспективная интенсивность движения, не менее прив. ед/сут, при ширине разделительной полосы	4м и менее	30000	40000
	от 4 до 6м	40000	60000

На дорогах I-ой и II-ой категорий барьерные ограждения должны устанавливаться при условиях, указанных в таблице 6.3, а также на участках дорог, проходящих параллельно железнодорожным линиям, болотам, оврагам и водным потокам глубиной более 2 м, расположенным на расстоянии менее 15 м от кромки проезжей части.

Таблица 6.3 – Условия установки барьерных ограждений

Участки дорог	Продольный уклон, ‰	Минимальная высота насыпи, м
прямолинейные; кривые в плане радиусом 125м и более	—	3,0
на вогнутых кривых в продольном профиле, сопрягающих встречные уклоны с алгебраической разностью 70 ‰ и более	—	2,5
с внешней стороны кривых в плане радиусом менее 125м	<60	2,5
	>60	2,0

Кроме того на дорогах всех категорий барьерные ограждения следует установить:

- на сложных пересечениях и примыканиях в разных уровнях;

- при изменении направления дороги в плане в условиях недостаточной видимости;

- на подходах к мостам и путепроводам при высоте насыпи, менее указанной в таблице 6.1 и 6.3;

- у опор путепроводов, рамных опор дорожных знаков, опор освещения и связи, расположенных на расстоянии менее 1,0м от кромки проезжей части.

На обочинах дорог ограждения должны располагаться от кромки проезжей части на расстояниях, указанных в таблице 6.4.

Таблица 6.4 – Расстояние ограждений от кромки проезжей части

Ширина обочины, м	3,75	3,00	2,50	2,25	2,00
Расстояние от кромки проезжей части до ограждения b, м	2,50	1,75	1,25	1,25	1,00

При необходимости установки ограждения на дорогах с шириной обочин менее 2,0 м их следует принимать шириной не менее 2,0 м.

Ограждения, устанавливаемые у опор, следует располагать от них на расстоянии, не меньшем поперечного прогиба ограждения, для ограждения I1ДО-ЖЖ принимаемого равным 0,5 м, для других марок ограждения определяемого по таблице 6.5.

Таблица 6.5 – Расстояние ограждений в зависимости от поперечного прогиба

Марка рабочего участка ограждения	Энергия бокового соударения, кДж, вызывающая поперечный прогиб с, м
	0,50	1,00	1,25	1,50
11 ДО-ММ.1	46	116	155	196
11 Д0-ММ.2	36	73	100	120
11 Д0-ММ.З	27	59	75	94
11 Д0-ММ.4	21	48	50	78
11Д0-МЖ.2	27
11 Д0-ТЖ.5	20	40	50	60
11 Д0-ТДЗ.5	20	40	50	60

Теоретические основы и рекомендации по выбору оптимальной конструкции барьерного ограждения.

По принципу действия барьерные ограждения подразделяются на деформируемые и недеформируемые. Ограждение, конструкция которого рассчитана на работу его основных элементов с деформациями и перемещениями, является деформируемым. Ограждение, конструкция которого рассчитана на работу его основных элементов без деформаций и перемещений, является недеформируемым. Ограждения марки I1Д0-ЖЖ является недеформируемым, остальные деформируемыми.

Одним из главных эксплуатационных параметров ограждения является надежность, под которой следует понимать его способность удерживать автомобиль от съезда с дороги и исправлять траекторию его движения.

Показателем надежности деформируемого ограждения является соотношение энергоемкости ограждения U_orр, и величины энергии бокового соударения автомобиля с ограждением Е_θ:

U_oгр = η · Е_θ , Дж (6.1)

где η - коэффициент, учитывающий энергоемкость автомобиля, принимаемый равным 1,0 для грузовых автомобилей, 0,95 для легковых автомобилей и 0,9 для автобусов.

Показателем надежности недеформируемого ограждения является соотношение нормальных составляющих: силы соударения автомобиля с ограждением R_y и величины силы, вызывающей разрушения ограждений R_p; R_p > R_y.

Значения U_orр и R_y приведены в таблице 6.9.

Энергия бокового соударения автомобиля с ограждением определяется по формуле:

, (6.2)

где m_а - масса автомобиля (таблица 6.8), кг;

V₀ - скорость автомобиля в момент его наезда на ограждение (таблица 6.6), м/с;

θ - угол наезда автомобиля на ограждение определяется по формулам:

- на прямолинейном участке дороги

(6.3)

- для внешней стороны кривой в плане

(6.4)

где с₂ - расстояние от ограждения до автомобиля (таблица 6.7), м;

φ₂ - коэффициент поперечного сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги φ₂ = (0,6…0,7) φ,

где φ - коэффициент продольного сцепления колес автомобиля с поверхностью дороги (брать 0,5),

R - радиус кривой в плане, м,

V₀ - скорость автомобиля в момент его наезда на ограждение, км/ч.

Таблица 6.6 – Значения скорости автомобиля в момент его наезда на ограждение

Тип автомобиля	V0 для категории дороги, км/час (м/с)
	I	II, III	IV	V,
легковой	100 (27,8)	90 (25,0)	80 (22,2)	60 (16,7)
грузовой	90 (25,0)	70 (19,4)	70 (19,4)	60 (16,7)
автобус	90 (25,0)	90 (25,0)	80 (22,2)	60 (16,7)

Нормативную составляющую силы соударения автомобиля с недеформируемым ограждением следует определять по формуле:

,(6.5)

при этом

(6.6)

(6.7)

(6.8)

(6.9)

где J_Z - момент инерции автомобиля относительно его вертикальной оси поворота, кг·м2 (таблица 6.8);

θ - угол наезда, рад, град;

μ - коэффициент трения ограждения и автомобиля, принимается равным 0,3 для металлической балки ограждения и 0,5 для железобетонной балки;

d и е - плечи сил, действующих при взаимодействии автомобиля с ограждением, м;

t_θ - время коррекции (поворота продольной оси автомобиля на величину угла наезда), с;

l_а- база автомобиля, м;

l₁ - расстояние от центра массы автомобиля до переднего моста автомобиля, м; (брать половину базы);

b₁ - половина габарита ширины автомобиля, м;

с₁ - передний свес автомобиля, м (брать 0,3 м для легковых, 0,8 м – для остальных);

r_к - радиус колеса автомобиля, м.

Таблица 6.7 – Расстояния от ограждения до автомобиля

Число полос движения	c2 для категории дороги, м
	I	II	III	IV, V
2	3,50	3,50	2,25	2,00
4	7,50	—	—	—

Таблица 6.8 – Момент инерции автомобиля относительно его вертикаль ной оси поворота

Марка автомобиля	ВАЗ-1111 Ока	Лада Приора седан	ГАЗ-3110 Волга	КамАЗ-53212	МАЗ-6422 (автопоезд)	Автобус ЛиАЗ-5256
Момент инерции JZ., кг·м2	2000	4100	5900	53250	427800	142000
База автомобиля, м	2,180	2,492	2,800	3,690	4,300	5,940
Ширина автомобиля, м	1,420	1,680	1,800	2,500	2,500	2,500
Масса автомобиля, кг	645	1088	1790	8000	9022	9135
Радиус колеса, м	0,276	0,288	0,327	0,508	0,508	0,51

Значения l_а, l₁, b₁, с₁, m_a и r_к определяются по автомобильным справочникам. Масса автомобиля m_a принимается для легкового автомобиля ‑ с коэффициентом заполнения автомобиля к ‑ 0,5, для грузового с коэффициентом использования грузоподъемности к ‑ 0,8, автобуса - с коэффициентом заполнения к ‑ 1,0. При назначении конструкции ограждения следует руководствоваться необходимостью обеспечения надежности ограждения, рекомендациями таблицы 6.9 и соответствующими указаниями, приведенными на чертежах.

Пример расчета:

Расчет деформируемого ограждения.

Расчет будет вестись для автомобиля КамАЗ-53212 для II-ой категории дороги и радиусом кривой 1000 м.

Сначала необходимо рассчитать углы наезда транспортного средства на ограждение на прямолинейном участке и на кривой с заданным радиусом.

По формуле 6.3 находим угол наезда на прямолинейном участке:

По формуле 6.4 находим угол наезда для внешней стороны кривой в плане:

Подставляя полученные значения углов в формулу 6.2, найдем значения энергии бокового соударения автомобиля с ограждением:

Определяем энергоемкость ограждения по формуле 6.1:

U_{orр прям} = 1,0 · 81195=81195 Дж ;

U_{orр крив} = 1,0 · 91434=91434 Дж

Расчет недеформируемого ограждения.

Определяем составляющие формулы 6.5 по формулам 6.6-6.9:

Определяем силу соударения с ограждением по формуле 6.5:

Сравним полученные результаты по формулам 6.1 и 6.5 с характеристиками ограждений (таблица 6.9)

Таблица 6.9 – Характеристики дорожных ограждений

Контрольные вопросы:

1. Классификация дорожных ограждений

2. Расшифровка обозначений дорожных ограждений

3. Основные части дорожных ограждений

4. Назначение дорожных ограждений

5. Условия установки барьерных ограждений

6. Основные показатели надежности дорожных ограждений

7. От чего зависит показатель надежности деформируемых ограждений?

8. От чего зависит показатель надежности недеформируемых ограждений?