АННОТАЦИЯ

В данной курсовой работе рассмотрены все основные этапы проектирования автомобильной дороги между п. Тукай и ур. Под Балдаштык Чемальского района Алтайского края, а именно:

1. выбор проложения трассы;

2. построение продольного профиля;

3. выбор поперечных профилей;

4. расчет объемов земляных работ;

5. составление графика распределения земляных масс;

6. проектирование системы дорожного водоотвода.

Пояснительная записка содержит:

Таблиц -

Рисунков -

Листов-

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 1 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ………….. 1.1 Климатические условия………………………………………………………….. 1.2 Рельеф …………………………………………………………………………….. 1.3 Геологические и гидрологические условия…………………………………….. 1.4 Почвы и растительность………………………………………………………..... 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ УЧАСТКА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ……………………………………………………………………………….. 2.1 Проложение трассы на местности……………………………………………….. 2.2 Выбор оптимального варианта трассы………………………………………….. 2.3 Расчет основных элементов закруглений……………………………………….. 3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ ……………………………. 3.1 Проектирование линии фактической поверхности земли……………………… 3.2 Проектирование продольной оси трассы………………………………………… 3.3 Вычисление рабочих отметок…………………………………………………….. 4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА 4.1 Анализ продольного профиля и выбор поперечных профилей земляного полотна…………………………………………………………………………………... 4.2 Подсчет объемов земляных масс…………………………………………………... 4.3 Распределение объемов земляных масс…………………………………………… 5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ДОРОЖНОГО ВОДООТВОДА………………. ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………….. СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………... 6 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Лист №1 План трассы Лист №2 Продольный профиль Лист №3 График распределения земляных масс

ВВЕДЕНИЕ

Наибольшее развитие в настоящее время получил автомобильный транспорт, для функционирования которого необходимо создание развернутой сети автомобильных дорог. Дорожные сети проектируются на основе глубокого анализа экономики района, определяющей потребности в перевозках. В данной курсовой работе рассмотрены вопросы проектирования автомобильных дорог.

Проектирование дороги начинается с бумаги, на которой вычерчивают план трассы, продольные и поперечные профили, график распределения земляных масс и многого другого.

Проектируемая трасса должна удовлетворять многим требованиям: быть грамотно спланирована относительно населенных пунктов и заповедных зон; не иметь крутых спусков и резких подъемов, обеспечивать достаточную безопасность при управлении автомобилем на предельных для данной категории дороги скоростях; во время обильных дождей, весной и осенью, вода, попадающая на земляное полотно должна полностью отводится от него с помощью грамотно спланированной системы поверхностного водоотвода. Дорога должна быть ровной и прочной, чтобы противостоять динамическим нагрузкам, которые передаются от двигающегося автомобиля.

1. АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ.

Чемальский район расположен в низкогорной лесной и горно-степной зонах северной части Республики Алтай. Территория района охватывает долину нижней Катуни и систему малых горных рек ее притоков, а также часть хребта Иолго и Семинского хребта. Наивысшая в Чемальском районе точка над уровнем моря 2481 м, самая низкая точка  355 м, площадь 3 016 км². Административным центром Чемальского района является село Чемал. Численность населения в районе по состоянию на 2010 год  10 331 человек.

1. Климатические условия

Климат в районе резко континентальный. Однако он значительно отличается от климата соседних равнинных и предгорных областей Сибири. Обусловливается это физико-географическим положением региона, орографией. Кроме того, расчлененность рельефа, разнообразие подстилающей поверхности (скалы, ледники, лес), замкнутость речных долин и межгорных котловин, их высотное положение и экспозиция по отношению к господствующим влагоносным ветрам предопределяет большое разнообразие климатических условий отдельных регионов Горного Алтая и эндемичность климата даже отдельных речных долин.

Равнины благоприятствуют свободному перемещению воздуха, однако, дойдя до подножья гор, он вынужден подниматься вверх по склонам. Поднятие сопровождается увеличением количества выпадающих осадков и понижением температур. Вследствие этого горный климат, особенно в западной и северной части Алтая, отличается от равнинного меньшей жесткостью: зима теплее, лето прохладнее, осадков больше. Рельеф гор создает условия для развития местных горно-долинных ветров и фенов, а в зимнее время в котловинах наблюдается застаивание воздуха и его сильное выхолаживание.

Влияние больших площадей суши проявляется в формировании континентального западносибирского воздуха из притекающих с запада атлантических и с севера – арктических воздушных масс. Поступающие воздушные массы (морские или континентальные) перемещаются в широтном или меридиональном направлениях. В зависимости от направления перемещения воздушных масс находится характер погоды данного периода. Преобладающей воздушной массой над территорией края в течение всего года является континентальный воздух умеренных широт (около 50 процентов), холодный зимой и теплый летом. Воздух Арктики составляет 33 процента, другие воздушные массы приходят сюда гораздо реже: континентальный тропический – 5 процентов, морской арктический – 8 процентов, морской умеренный – 4 процента.

Дорожно-климатическая зона рассматриваемого района –IV_.

С

°С

редняя годовая температура воздуха составляет 1,0 градуса (метеостанция Кызыл - Озек). Осенью мощные вторжения с севера, со стороны Баренцева и Карского морей, холодного воздуха вызывают быстрое понижение температуры и наступление зимы. Длится зима 5-6 месяцев, с ноября по март. Наиболее холодным месяцем года является январь со средней месячной температурой воздуха минус 15,9 градуса и абсолютным минимумом в отдельные годы до минус 49 градуса. С декабря по февраль включительно воздушные массы над территорией района реконструкции сильно охлаждены. Их температура не поднимается выше минус 13,5 градуса. Только выносы теплого воздуха с юга иногда приводят к коротким потеплениям. В конце марта устойчивые морозы прекращаются, учащаются оттепели, начинается оседание и таяние снежного покрова.

В первой половине апреля количество солнечной радиации, приходящей на землю, резко возрастает, воздух днем начинает прогреваться - формируется весенний режим погоды, с характерной для него переменчивостью.

Весной средняя суточная температура воздуха переходит через 0 градуса - 13 апреля, через 5 градусов – 25 апреля, а через 10 градусов - 13 мая. Осенью этот переход осуществляется, соответственно, 24 октября, 6 октября и 14 сентября. Таким образом, продолжительность теплого периода (со среднесуточной температурой воздуха больше 0 градусов) составляет в среднем 193 дня, периода с температурой выше 5 градусов - 163 дня и выше, 10 градусов - 123 дня в году.

Лето наступает в среднем в третьей декаде мая и продолжается 3 - 4 месяца. Самый жаркий месяц - июль. Среднемесячная температура июля 18,0 градусов, максимальная - в отдельные годы достигает 37 градусов. Наиболее теплый период года (со среднесуточной температурой воздуха больше 15 градусов) продолжается 73 суток (с 8 июня по 21 августа). Температура воздуха в летнее время неустойчивая, жаркие дни нередко сменяются прохладными. Отдельные наиболее поздние заморозки отмечаются в июне (в среднем 23 мая). Претерпевает изменения температура воздуха и в течение суток. Наибольшая из средних суточных амплитуд колебаний температуры воздуха наблюдается в мае (14,5 градуса). Максимальная суточная амплитуда температуры воздуха зафиксирована в феврале и составляет 31,7 градуса.

Частые заморозки в сентябре (в среднем 16 числа) являются первым признаком осени, наступление которой связано с переходом средней суточной температуры воздуха через 10 градусов в середине сентября. Продолжительность безморозного периода составляет в среднем 115 дней. В отдельные годы в первой половине сентября бывает много по-летнему жарких дней. Во второй половине сентября на общем фоне понижения температуры и ухудшения погоды имеют место возвраты тепла («бабье лето»).

Температурный режим почво-грунтов находится в тесной зависимости от их механического состава, степени увлажнения, а также от высоты и плотности снега. На возвышениях почва промерзает на глубину в 2-3 раза большую, чем в более заснеженных понижениях. Максимальные температурные нагрузки испытывает поверхность почвы. Средняя годовая температура поверхности почвы равняется 2 градусам, абсолютная минимальная минус 52 градуса (метеостанция. Кызыл-Озек, январь), абсолютная максимальная 61 градус (метеостанция. Кызыл-Озек, июль).

Весной последние заморозки на почве отмечаются 25 мая, осенью, первые - 13 сентября.

Поверхностный слой почвы (0,2 - 0,4 м) в зимнее время промерзает, а летом оттаивает. С увеличением глубины контрасты температур в почве уменьшаются и на глубине 1,8 – 2,0 м от поверхности отрицательные температуры, практически, уже не встречаются.

Р

мм

ежим атмосферных осадков над рассматриваемой территорией определяется общей циркуляцией атмосферы Западной Сибири и увлажненностью воздушных масс, приходящих к рассматриваемой территории. Распределение осадков внутри года крайне неравномерное. Общее количество выпадающих за год осадков равняется 490 мм. Из них 430 мм выпадает в теплое время года и 60 мм в холодный период. Годовой пик осадков приходится на июнь и июль, максимум твердых осадков выпадает в ноябре. Качественная сторона годовых осадков также неравномерна. Наибольшая доля выпадающих за год осадков приходится на жидкие – 64 процента. Объем твердых осадков составляет 24 процента. Часть осадков выпадает в виде дождя и снега одновременно – 12 процента .

Число дней с осадками (166) в целом имеет обратный годовой ход по сравнению с количеством осадков. Главный максимум числа дней с осадками приходится на начало лета; вторичный связан с зимним максимумом осадков. Причем, летние дожди и ливни могут достигать очень большой интенсивности (до 1,5-2,0 мм/мин), а за сутки может выпасть до 69 мм.

Выпадение первого снега происходит спустя 3-10 дней после перехода среднесуточной температуры воздуха через 0 градусов. Устойчивый снежный покров образуется в период между датами перехода температуры воздуха через 0 градусов и минус 5. Увеличение запасов снега происходит равномерно, в течение всей зимы до конца II декады марта, после чего высота снежного покрова начинает уменьшаться. Высота снега к концу зимы на открытом ровном пространстве достигает в среднем 60 см, максимальная до 89 см, в малоснежные зимы минимальная высота составляет 26 см. Разрушение снежного покрова начинается в конце апреля.

В среднем снег тает в конце апреля, иногда он может задерживаться до 22 мая. Общая продолжительность метелей за год 24 часа. Наиболее метельные месяцы – декабрь и январь. В среднем снежный покров устанавливается 4 ноября, а сходит 25 апреля

Здесь хорошо выражена смена горно-долинных ветров (ночью с гор, а днем вверх по долине).

Средняя годовая скорость ветра равняется 1,7 метр в секунду. Наибольшей скоростью ветра характеризуется весенний период, когда средние месячные значения скорости ветра не бывают меньше 1,8 метров в секунду.

В зимний период скорость ветра уменьшается и составляет в январе 1,6 метров в секунду. Преобладающее направление ветра южное.

Таблица 1.1 – Средняя температура воздуха в градусах Цельсия

месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Среднегодовая
средняя темпе- ратура	-12,6	-11,3	-4,5	3,8	10,9	16	18	16	10,8	3,9	-4,6	-10,5	3,0

Таблица 1.2 – Среднее количество осадков в миллиметрах

месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	XI-III	IV-X	Год
среднее кол-во осадков	8	8	11	27	60	83	102	85	44	29	19	14	60	430	490

Таблица 1.3 – Средне декадная высота снежного покрова в сантиметрах

месяцы	X				XI				XII				I				II			III			IV				Наибольшая за зиму
декады	1	2	3	1		2	3	1		2	3	1		2	3	1		2	3	1	2	3		1	2	3	ср.	макс.	мин.
высота снежного покрова	-	-	-	2		6	8	9		11	12	14		15	16	18		19	19	18	14	10		5	-	-	23	43	15

Таблица 1.4 – Среднемесячная и годовая упругость водяного пара (абсолютная влажность) в мегабарах

месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
абсолютная влажность	1,6	1,9	2,8	4,8	7,5	12	14,5	13	8,6	5,1	2,8	2	6,4

Дорожно – климатический график приведен ниже на рисунке 1.1

2. Рельеф

Рельеф местности характеризуется высокими хребтами, разделенными узкими и глубокими речными долинами, редкими широкими межгорными котловинами.

3. Геологические и гидрологические условия

Гидрографическая сеть насчитывает более 20 тысяч водотоков с общей протяжённостью более 60 тыс. км и около 7 тысяч озер общей площадью более 600 км². Наиболее крупные реки — Катунь и Бия, которые, сливаясь, образуют реку Обь — крупнейшую реку Сибири. Самое большое озеро — Телецкое (Алтын-Кёль) с площадью водного зеркала 230,8 км² и глубиной 325 метров.

4. Почвы и растительность

Большая часть территории района покрыта кедровыми и сосновыми лесами.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ УЧАСТКА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

План трассы – графическое изображение проекции трассы на горизонтальную плоскость, которая выполнена в уменьшенном масштабе.

Положение геометрической оси дороги на местности называется её трассой. Изменение трассы определяется углом поворота, который измеряется между продолжением направления трассы и новым направлением автомобильной дороги. Все углы нумеруются в порядке возрастания вдоль дороги, то есть по ходу трассы. Дорога проектируется так, чтобы её было легко отобразить на местности, а для этого трасу ориентируют относительно сторон света. Для этого вершины углов, а также начало и конец трассы привязывают к местности.

Рисунок 2.1- Привязка конца трассы (КТ), начала трассы (НТ), вершин углов (ВУ) к местности.

Определяем категории. Проектируемой дороги. Вначале приводим расчётную перспективную итенсивность движения к приведённой интенсивности в легковых автомобилях. Для этого используем коэффициенты приведения из нормативного документа и процентный состав движения и вычислим интенсивность движения по формуле 2.1.

(2.1)

где N₁, N₂, N_n – перспективная интенсивность движения отдельных типов автомобиля, авт./сут.

K₁, K₂, K_n – коэффициенты приведения отдельных типов автомобилей к легковому.

Получили интенсивность, приведённую к легковому автомобилю равную 4908 автомобилей в сутки.

По СНиП 2.05.02-85 находим категорию дороги по интенсивности движения

Таблица 2.1 – Категории автомобильных дорог в зависимости от интенсивности.

Категория дороги	Расчетная интенсивность движения, прив. ед./сут
I-а (автомагистраль)	Св. 14000
I-б (скоростная дорога)	Св. 14000
II	Св. 6000
III	Св. 2000 до 6000
IV	Св. 200 до 2000
V	До 200

По таблице из СНиП 2.05.02-85 наша автомобильная дорога относится к III категории (от 2000 до 6000 авт./ в сутки). Принимаем расчетную скорость автотранспортных средств 100 километров в час.

Наименьший допустимый радиус горизонтальных кривых в плане без устройства виража определяют расчетом при заданной скорости движения по формуле:

Rmin= (2.2)

Где - коэф. поперечной силы ( = 0,15) i_поп – поперечный уклон проезжей части (i_поп = 0,020)

V_р² – квадрат заданная скорость движения

Наименьший допустимый радиус горизонтальных кривых в плане с устройством виража определяют расчетом по формуле:

Rmin= (2.3)

Где - коэф. поперечной силы ( = 0,15) i_в – поперечный уклон проезжей части при вираже (i_в = 0,06)

V_р² – квадрат заданная скорость движения

Наименьшее расчетное расстояние видимости определяется по двум схемам:

- поверхности дороги – это расстояние S₁, при котором водитель может остановить автомобиль перед препятствием при горизонтальном участке дороги:

(2.4)

Где V_p- расчетная скорость движения, км/ч; К_э- коэффициент эксплуатационного состояния тормозов, К_э =1,2; - расстояние безопасности, - 5..10 м; φ- коэффициент продольного сцепления шины, зависит от состояния покрытия, в расчетах принято φ=0,5 для случая влажного покрытия, i_пр- продольный уклон участка дороги; t- время реакции водителя, t=1-2 сек.

Встречного автомобиля – расстояние видимости S₂, складывается из суммы остановочных путей двух автомобилей:

(2.5)

но это справедливо только на горизонтальном участке при i_пр=0, в случае, когда автомобили движутся на подъеме или спуске, величина S₂ составит

(2.6)

Радиусы вертикальных кривых определяем:

радиусы выпуклых кривых - из условия обеспечения видимости дороги по формуле

(2.7)

где h₁-возвышение глаза водителя над поверхностью дороги, h₁=1,2 м;

радиус вогнутых кривых – из условия органические величина центробежной силы, допустимой по условием самочувствия пассажиров и перезагрузки рессор:

(2.8)

где в – величина нарастания центробежного ускорения; при разработке норм проектирования вертикальных кривых в России принимают в=0,5-0,7 м/с².

Для расчета берем расчетную скорость по [СНиП 2.05.02-85].

V_р= 100 км/ч

Вычисляем наименьший допустимы радиус по формуле 2.2.

Для дороги II-V технической категории принимаем устройство виража, тогда минимальный радиус кривой рассчитываем по формуле 2.3.

Наименьшее расчетное расстояние видимости поверхности дороги вычисляем по формуле 2.4.

Вычисляем расстояние видимости встречного автомобиля по формуле 2.5.

м.

В случае движения автомобиля на подъем, расстояние видимости встречного автомобиля определяется по формуле 2.6.

Радиусы вертикальных кривых вычисляем по формуле: радиусы выпуклых кривых 2.7, радиусы вогнутых кривых 2.8.

В заключение составляем таблицу 2.2, в которую заносят данные расчета, а также значения СНиП 2.05.02-85.

Таблица 2.2 - Основные параметры и нормы

Показатели	Ед. измерения	Получено расчетом	Рекомендуем СНиП 2.05.02-85	Принято в проекте
перспективная среднесуточная интенсивность движения	авт/сут.	4908	от 2000 до 6000	4908
расчетная V движения автомобиля	км/ч	100	100	100
число полос движения	шт.	2	2	2
ширина полосы движения	м	3,5	3,5	3,5
ширина земляного полотна	м	12	12	12
ширина проезжей части	м	7	7	7
ширина обочины	м	2,5	2,5	2,5
наименьшая ширина укрепленной полосы обочин	м	0,5	0,5	0,5
наибольший продолжительный уклон	0/00	30	30	30
наименьшая расчетная видимость
а) поверхности дороги S1	м	310,09	500	500
б) встречного автомобиля S2	м	121,12	175	175
наименьший радиус кривых в плане			600
Продолжение таблицы 2.2 - Основные параметры и нормы
а) без устройства виража	м	463,18	> 2000	> 2000
б) с устройством виража	м	374,95	< 2000	600
наименьшие радиусы вертикальных кривых
а) выпуклых Rвып	м	26709,32	10000	26709,32
б) вогнутых Rвог	м	1098,90	2500	2500

2.1 Проложение трассы на местности

Автомобильную дорогу рассматривают в трех проекциях: в плане, продольном и поперечном разрезах. Горизонтальная проекция, представленная в виде плана, позволяет изобразить положение трассы в данных условиях рельефа местности.

Наиболее важным этапом в проектировании автомобильной дороги является выбор генерального направления. При проектировании автомобильных дорог необходимо предусматривать мероприятия по охране окружающей природной среды, что предусматривает наименьшее нарушение экологических, геологических, гидрогеологических, и других естественных условий. Направление трассы на местности выбирают на основании данных технических изысканий (рельефа местности, наличия контурных препятствий), проектируют по кратчайшему направлению, не занимая особо полезных земель и ценных угодий. Необходимо избегать мест со сложным рельефом, где дорога может получиться с большими извилинами или крутыми подъемами и спусками; обходить по возможности болота, действующие овраги и избегать спуска в них вод из придорожных канав.

Трассу проектируем с оптимальными радиусами кривых в плане и продольном профиле, что позволяет повысить безопасность движения автомобилей, а, следовательно, повысить её пропускную способность.

Основным критерием при выборе плана трассы является уменьшение затрат на строительство автомобильной дороги, а для этого её прокладывают по наиболее оптимальному варианту.

План трассы изображается на ватмане формата А1. Начало трассы находится в поселке Тукай, конец в урочище Под Балдаштык. Прокладывая воздушную линию, стараемся минимально отклоняться от прямой, соединяющей два населенных пункта. Выделяем два варианта проложения трассы участка проектируемой автомобильной дороги.

Первый вариант проложения трассы начинается в поселке Тукай и направляется в северо – восточном направлении до первой вершины угла на ПК 14+65. На неё он поворачивает на 24 градуса севернее и идет до второй вершины угла на ПК 25+60, где поворачивает на 48 право и доходит до конца трассы на ПК 34+70. На всем своем протяжении никаких преград трасса не встречает.

Второй вариант проложения трассы начинает на ПК 0+00 в поселке Тукай и идет в восточном направлении до вершины угла номер один на ПК 16+25. На ней он поворачивает налево на 28 градусов и направляется вершине угла номер два, которая располагается на ПК 27+15. Здесь он снова поворачивает налево и идет до конца трассы на ПК 34+90.

2.2 Выбор оптимального варианта трассы

Выбирая оптимальный вариант проложения трассы дороги, наиболее приемлемым, считаю первый вариант, так как он короче второго варианта на 20 метров, что делает его более дешевле в экономическом плане, трудозатраты при его строительстве немного сократятся по сравнению со вторым вариантом трассы. Он является более пологим так как идет почти параллельно двум соседним горизонталям, и только на 18 и 20 пикетах немного заходим за верхнюю горизонталь. Такое расположение трассы увеличивает протяженность видимости по прямой на трассе, что в свою очередь приводит к увеличению безопасности движения на ней.