4. Искусственные сооружения

При проектировании данной дороги необходимо предусматривать водопропускные сооружения в целях пропуска и отвода воды за пределы полосы отвода. Количество искусственных сооружений на 1 км дороги зависит главным образом от рельефа местности. Район строительства трассы имеет равнинный характер. Для данного участка автомобильной дороги предусматривается устройство водопропускной трубы (ж/б сборной конструкции).

Устройство труб назначается в местах понижения рельефа, в местах пересечения автодороги с водотоками естественного и искусственного происхождения.

Преимущество труб - они не стесняют проезжую часть, не требуют изломов в плане и продольном профиле.

4. Проектирование транспортной развязки

В проекте в соответствии с заданием необходимо запроектировать транспортную развязку – примыкание по типу “труба”. На этом типе примыкания отсутствуют точки пересечения потоков движения в одном уровне. Положительно влияние на безопасность движения оказывает отсутствие встречного движения на съездах. Так же транспортная развязка имеет простую конфигурацию и является легкой для ориентирования водителей. На рис.1. изображены левоповоротные съезды примыкания по типу трубы. Правоповоротные съезды на этой транспортной раз­вязке такие же, как и на листовидном типе примыкания, поэтому на рисунке они не показаны.

Рис. 1. Расчетная схема левоповоротных съездов.

На основной дороге устраивают переходно-скоростные полосы (ПСП), предназначенные для снижения и набора скоростей авто­мобилями, которые сворачивают влево. Расчет правоповоротных съездов производят так же, как и на листовидном типе примыкания. Левоповоротный съезд, имеющий форму лепестка клевера, рассчитывают так же, как на пересечении дорог по типу клеверного листа и на листовидном типе примы­кания.

Рассчитаем элементы левоповоротных съездов на примыкании по типу трубы дороги II категории к дороге II категории.

Наибольшую сложность представляет расчет левоповоротного съезда, который огибает съезд, имеющий форму лепестка клевера. На рис.1. - это съезд, ведущий с основной дороги на примыкающую.

Исходные данные:

угол примыкания  = 90⁰00';

расчетная скорость на левоповоротном съезде, ведущем с примыкающей дороги на основную, переменная: V_пр= 60 км/ч (16,7 м/с) и V_кр = 50 км/ч (13,9 м/с);

расчетная скорость на левоповоротном съезде, ведущем с основной дороги на примыкающую, постоянная: V = 50 км/ч (13,9 м/с);

коэффициенты сцепления: = 0,60; _ = 0,48;

разность отметок бровок земляного полотна дорог в месте их пересечения

H =6,4 м;

поперечный уклон проезжей части дороги i_п =15⁰/₀₀;

максимальный продольный уклон на съездах i_max = 30⁰/₀₀;

продольный уклон основной дороги в пределах транспортной развязки i₂=14⁰/₀₀;

уклон виража i_в = 40⁰/₀₀;

продольный уклон отгона виража i_о= 8⁰/₀₀;

ускорение автомобиля в пределах переходной кривой а = 0,47 м/с²;

степень нарастания центробежного ускорения J = 0,34 м/с³.

5.1. Расчет транспортной развязки.

Левоповоротный съезд, ведущий с примыкающей дороги на основную, рассчитывают так же, как и на листовидном типе примыкания. Поэтому для краткости приведем окончательные результаты расчета.

При скорости V_пр = 60 км/ч, V_кр = 50 км/ч и ускорении а = 0,47 м/с² длина

переходной кривой L = 90 м. Длина совмещенного участка l_c = 67 м, длина отгона виража l_o = 18 м. Сумма длин l_c + l_o = 67 + 18 = 85 м. Следовательно,

L> l_c + l_o (90 м > 85 м).

Угол поворота переходной кривой   20°58'. Координаты конца переходной кривой х_с = 89,23 м и y_с = 8,76 м.

Центральный угол круговой кривой  210°52.

При скорости V = 50 км/ч и уклоне виража i_в = 40⁰/₀₀ радиус горизонтальной

кривой R = 100 м. Тогда длина круговой кривой L_o = 367,8 м.

Угол 74°34'. Расстояние AB = 85,1 м.

Длины левоповоротного съезда в плане: L_пл = 632,9 м и L'_пл = 565,9 м.

Радиусы вертикальных кривых: R_вып = 1500 м и R_вог = 500 м.

Длина левоповоротного съезда в продольном профиле L_пр = 322,7 м;

Получили L'_пл > L_пр (565,9 м>322,7 м). Следовательно, длина съезда в плане

позволяет уменьшить уклон i_max и увеличить радиусы R_вып и R_вог

Принимаем i_max = 20⁰/₀₀, R_вып = 5000 м и R_вог = 1500 м.

Тогда L_пр = 563,4 м  L'_пл = 565,9 м.

Детальная разбивка переходных кривых па этом левоповоротном съезде может быть произведена по координатам. Произведем расчет левоповоротного съезда, ведущего с основной дороги на примыкающую. Сначала рассмотрим входной участок съезда, представляющий собой составную кривую с углом поворота 90° - /2.

Определяем длину переходной кривой:

L = V³/(R*J) = 13,9³/(100*0,34) = 79,0 м.

Принимаем L = 80 м. Параметр С = R*L = 100*80==8000 м².

Длина совмещенного участка l_с = 56 м

Находим длину отгона виража l_o. При скорости V = 50 км/ч

минимальная ширина проезжей части однопутного съезда b₁ = 3,50 м.

В соответствии с рекомендациями СНиП 2.05.02—85 увеличиваем эту

ширину до 5,5 м. Тогда

l_o = b₁*(i_в – i_п )/ i_o = 5,5*(0,04 – 0,015)/ 0,008 = 17,2 м

Принимаем l_o = 18 м.

Сумма длин l_o + l_с = 56 + 18 = 74 м. Следовательно L> l_o + l_с (80 м >74 м).

Определяем угол поворота переходной кривой:

57,3*L/2*R = 57,3*80/2*100 = 22,92° =22°55'

Вычисляем координаты конца переходной кривой:

x = L – L⁵/40*C² = 80 – 80⁵/40*8000² = 78,72 м;

y = L³/6*C – L⁷/336*C³ = 80³/6*8000 – 80⁷/336*8000³ = 10,55 м;

Определяем центральный угол:

 = 90 - /2 - 2 = 90 - 90°/2 – 2*22°55' = 3°04'

Подсчитываем длину круговой кривой:

L_o = *R*/180 = 3,14*100*7,77/180 = 13,6 м.

Вычисляем длину составной кривой:

l_с.к. = L_o + 2L = 13,6 + 2*80 = 173,6 м.

Находим тангенс круговой кривой для угла поворота:

90 - /2 = 90 - 90°/2 = 45°,

T = R*tg0,5(90 - 90°/2) = 100*tg22,5 = 41,42 м,

Определяем дополнительный тангенс:

t = x - R*sin; sin = sin 22°55' = 0,3894; t =78,72 – 100*0,3894 = 39,8 м.

Тогда тангенс составной кривой

T_с.к. = T + t = 41,42 + 39,8 = 81,22 м = U₁P = UP.

Детальная разбивка переходной кривой на входном участке съезда может быть произведена по координатам.

Рассчитаем выходной участок съезда, представляющий собой собственную кривую с углом поворота 90 + /2

Определяем радиус R₁. При скорости V = 50 км/ч ширина проезжей части на прямолинейном участке двухпутного съезда b₂= 7,5 м. На криволинейном участке съезда требуется произвести уширение проезжей части на величину е₂, которая находится по формуле.

е₂ = L²/R + 0,36V/R^0,5 = 6²/100 + 0,36*13,9/100^0,5 = 0,86 м.

(L = 6м – база автомобиля).

Тогда ширина проезжей части на криволинейном участке двухпутного съезда

b_2(y) = b₂ + е₂ = 7,50 + 0,86 = 8,36 м,

расстояние между осями его полос движения

d = b_2(y) /2 = 8,36/2 =4,18 м  4,00м

и радиус

R₁ = R + d = 100 + 4 = 104 м.

Определяем переходной кривой:

L = V³/(R₁*J) = 13,9³/(104*0,34) = 76,0 м.

Принимаем L = 75 м. Параметр С = R₁L = 104*75 = 78000 м².

Вычисляем длину совмещенного участка l_с. При скорости V = 50 км/ч ордината у_а = 3,6 м. Тогда

l_c = (6C*y_a)^1/3 = (67800*3,6)^1/3 = 55,2 м  55 м.

Длина отгона виража l_о =18 м. Сумма длин l_с + l_о = 55 + 18 =73 м. Следовательно L > l_с + l_о (75,0 м > 73,0 м).

Определяем угол поворота переходной кривой:

 = 57,3*L/2R₁= 57,3*75/2*104 = 20°40'.

Вычисляем координату конца переходной кривой:

x₁ = L – L⁵/40*C² = 75 – 75⁵/40*7800² = 74,02 м;

y₁ = L³/6*C – L⁷/336*C³ = 75³/6*7800 – 75⁷/336*7800³ = 8,93 м;

Определяем центральный угол:

 ' = 90 + /2 - 2 = 90 + 90°/2 – 2*20°40' = 93°40'

Подсчитываем длину круговой кривой:

L'_o = *R₁*'/180 = 3,14*104*93,66/180 = 169,92 м.

Вычисляем длину составной кривой:

l '_с.к. = L'_o + 2L = 169,92 + 2*75 = 319,92м.

Находим тангенс круговой кривой для угла поворота:

90 + /2 = 90 + 90°/2 = 135°,

T ' = R₁*tg0,5(90 + 90°/2) = 104*tg67,5= 251,08 м,

Определяем дополнительный тангенс:

t ' = x₁ – R₁*sin; sin = sin 20°40' = 0,348; t =74,02 – 104*0,348 = 37,82 м.

Тогда тангенс составной кривой

T '_с.к. = T ' + t' = 251,08 + 37,82 = 288,9 м = KS₁ = GS₁.

Вычисляем длину отрезка АО: coscos20°58' = 0,9338;

sin(/2) = sin45°=0,707.

Тогда отрезок

АО = (R* cos y_csin/2 = (102,140,707 144,47 м.

Определим расстояние:

AG = AO + R₁ = 144,47 + 104 = 248,47 м,

AP = AS = AG/cos(/2) = 248,47 /0,707 = 351,38 м,

GP = GS = AP*sin(/2) = 351,38*0,707 = 248,46 м,

Для дороги II категории ширина проезжей части b=7,5 м. Тогда расстояние между осями полос ее движения

n = b/2 = 3,75 м.

Вычисляем длину отрезка:

A₁A = n/sin= 3,75/1= 3,75 м.

A₁U = A₁A + AP + T _с.к. = 3,75 + 351,38 + 81,22 = 436,35 м.

A₁S₁= AS + n(ctg + tg(= 351.38 + 4,95 = 355,13 м.

A₁K = A₁S₁- T '_с.к. = 355,13 – 288,9 = 66,23 м.

S₁S = n/cos( = 3,75/0,707 = 5,30 м.

K₁U₁= 2GP + S₁S–T '_с.к.-T _с.к.= 496,92+5,30–370,12 = 132,10 м.

Найдем длину пути, который проходят автомобили, сворачивающие влево с основной дороги на примыкающую.

S_лев=A₁K + l'_с.к. + K₁U₁ + l_с.к. = 66,23 + 319,92 + 132,10 + 173,6 = 691,85 м.

Определяем длину однопутного участка левоповоротного съезда, ведущего с основной дороги на примыкающую.

L_{лев(одн)}=GP - T_с.к. + l_с.к. = 248,46 – 81,22 + 173,6 = 340,84 м.

Вычисляем длину однопутного участка левоповоротного съезда, ведущего с примыкающей дороги на основную, L'_{лев(одн)}:

/2 210°52'/2 = 105°26'; L = 90 м. Тогда

L'_{лев(одн)} =**R/360 + L =+ 90 = 273,9 м.

Определяем длину двухпутного съезда:

L_лев(дв) =**(R+R₁)/720 + AB + L =,6 + 85,1 + 90 = 362,7 м.

Расчет правоповоротных съездов

Для правоповоротных съездов V=60км/ч

R₁ = V²/g*(*i_B) = 16,67²/9,81*(0,16*0,04) = 141,6 м.

R₁ = 140

Длина переходной кривой

L = V³/ R₁*J = 16,67²/140*0,34 = 93,3 м.

Принимаем L = 95 м.

С = R₁*L = 140*95 = 13300 м².

l_c = 67 м.

l_o = b₁(i_B – i_п)/ i_o = 5,0(0,04 – 0,015)/ 0,008 = 15,63 м.

Принимаем l_o = 16 м.

l_с + l_o = 67 + 18 = 85 м.

L > l_с + l_o (95 м > 85 м).

57,3*L/2*R₁ = 57,3*95/2*140 = 19,44 м.

Координаты конца переходной кривой:

x₁ = L – L⁵/40*C² = 95 – 95⁵/40*13300² = 88,91 м.

y₁ = L³/6*C – L⁷/336*C³ = 95³/6*13300 – 95⁷/336*13300³ = 10,65 м.

Центральный угол:

 =  - 2 = 90° – 2*19°44' = 51°12'

Подсчитываем длину круговой кривой:

L_o = *R₁*/180 = 3,14*140*51,12/180 = 124,8 м.

Вычисляем длину составной кривой:

l _с.к. = L_o + 2L = 124,8 + 2*95 = 314,8 м.

Находим тангенс круговой кривой для угла поворота:

T = R₁*tg/2 = 140*1= 140 м,

Определяем дополнительный тангенс:

t = x – R₁*sin; sin = sin 19°44' = 0,33; t =88,91 – 140*0,33 = 42,71 м.

Тогда тангенс составной кривой

T_с.к. = T + t = 140 + 42,71 = 182,71 м.