Основы проектирования дорог. методические указания к выполнению расчетно-графических работ. Каратаева Т.В., Сутормина М.Н

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный технический университет» (филиал в г. Борисоглебске)

Кафедра автомобильных дорог

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению расчетно-графических работ для студентов направления 08.03.01 «Строительство»

(профиль «Автомобильные дороги»)

Воронеж 2019

1

УДК 625.72

ББК 39.311

Составители: канд. техн. наук, доц. Т. В. Каратаева,

ст. преп. М. Н. Сутормина

Основы проектирования дорог: методические указания к выполнению расчетно-графических работ для студентов направления 08.03.01 «Строительство» (профиль «Автомобильные дороги») / ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»; сост.: Т. В. Каратаева, М. Н. Сутормина. – Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2019. – 31 с.

В методических указаниях приведены цель работы, исходные данные к выполнению расчетно-графических работ и пояснения по выполнению расчетной и графической части.

Предназначены для студентов направления 08.03.01 «Строительство» (профиль «Автомобильные дороги»).

Ил. 6. Табл. 6. Библиогр.: 5 назв.

УДК 625.72 ББК 39.311

Рецензент: С. И. Сушков, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой

промышленного транспорта, строительства и геодезии Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г. Ф. Морозова

Печатается по решению учебно-методического совета Воронежского государственного технического университета

2

ВВЕДЕНИЕ

Современные автомобильные дороги представляют собой сложные инженерные сооружения, которые должны обеспечивать возможность безопасного движения автомобилей с расчетными скоростями и нагрузками. Большое многообразие гидрогеологических, климатических условий, рельефа местности требуют от инженера умелого проектирования дороги с обеспечением не только надежности и безопасности движения транспортных средств, но и минимальных затрат на строительство и эксплуатацию ее.

Автомобильные дороги районного значения, как правило, играют большую роль в развитии общей экономики того района, где они построены, обеспечивая надежную транспортную связь поселков, населенных пунктов, расположенных недалеко от автомобильной дороги, с ближайшей железнодорожной станцией, автомобильной дорогой республиканского или местного значения и т.п.

Данное методическое указание охватывает основной комплект вопросов, связанных с проектированием плана и продольного профиля автомобильных дорог, расчетом объемов земляных работ, где основное внимание уделено практическому решению инженерных задач, возникающих при разработке проекта.

3

1. РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Цель работы. Спроектировать план автомобильной дороги, а именно: рассчитать радиусы горизонтальных кривых, рассчитать элементы кривой, определить главные точки горизонтальной кривой, составить ведомость углов поворота, прямых и кривых, вычислить румбы, оформить план дороги.

Исходные данные для выполнения расчетно-графических работ студент выписывает исходные данные для проектирования плана, приведенные в приложении в таблице А.1, в соответствии с порядковым номером в журнале. Все исходные данные для расчетно-графической работы студент оформляет в табличной форме, и обязательно приводит варианты расчета. На рис. 1.2 приведен план автомобильной дороги, аналогично которому студент должен запроектировать план дороги и определить радиусы горизонтальных кривых согласно СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги» [5].

1.1.Проектирование дороги в плане

Проектирование плана автомобильной дороги производится в соответствии с СП 34.13330.2012 «Автомобильные дороги». Автомобильные дороги в зависимости от условий проезда и доступа к ним транспортных средств подразделяются на автомагистрали, скоростные дороги и обычные дороги.

Все величины нормативов должны быть подтверждены расчетами для конкретных условий. При проектировании плана дороги необходимо обосновать минимальный радиус кривых в плане.

В зависимости от интенсивности движения дороги делятся на 5 категорий:

–IА (автомагистраль) – с интенсивностью движения свыше 14000 ед/сут;

–IБ (скоростная дорога) – с интенсивностью движения свыше 14000

ед/сут;

Обычные дороги:

–IВ – с интенсивностью движения свыше 14000 ед/сут;

–II – с интенсивностью движения свыше 6000 ед/сут;

–III – с интенсивностью движения от 2000 до 6000 ед/сут;

–IV – с интенсивностью движения от 200 до 2000 ед/сут;

–V – с интенсивностью движения до 200 ед/сут.

Во всех случаях в проектах рекомендуется принимать для всех дорог следующие параметры (при условии, что это не приведет к существенному увеличению стоимости работ):

– радиусы кривизны:для кривых в плане – не менее 3000 м;

4

–расстояние видимости для остановки автомобилей – не менее 450 м;

–расстояние видимости встречного автомобиля – не менее 750 м;

–центробежное ускорение не более 0,5 м/с2.

Если по условиям местности не представляется возможным выполнить вышеуказанные требования или выполнение их вызывает увеличение объемов и стоимости работ, то при проектировании рекомендуется принимать нормы, согласно [5].

При проектировании дороги ее план с изображением деталей устройства земляного полотна составляют лишь в отдельных случаях при проектировании сложных водоотводных сооружений, высоких насыпей или выемок. В обычных условиях составляют лишь план трассы дороги.

Планом трассы называется проекция оси дороги на горизонтальную плоскость. Поперечные размеры пути по отношению к его длине очень малы, поэтому проекцию дороги на горизонтальную плоскость обычно изображают в виде одной линии – оси дороги.

Ось дороги, расположенная в пространстве, называется трассой дороги, имеющей повороты в плане и уклоны на продольном профиле. При помощи поворотов и уклонов трассы трассу приспосабливают к рельефу и другим особенностям местности.

План трассы представляет сочетание прямых и кривых участков.

По способу изображения различают (рис. 1.1) развернутый и условный

план.

Развернутый – выполняют на специальных местах и используют при рабочем проектировании. Прямые от кривых отделяют черточками, указывающими направление к центру кривой по крайним радиусам. Тангенсы проводят тонкими линиями. На плане наносят километровые и пикетажные отметки и ставят номера углов поворотов.

На условном плане прямые и кривые участки показывают вытянутыми в одну линию. Кривые участки изображают условными знаками при повороте вправо выпуклостью вверх, влево – вниз. Кроме того, наносят значения элементов: R, Т, К, Д, Б.

5

Рис. 1.1. План автомобильной дороги: а) развернутый; б) условный

Каждое изменение направления трассы определяется углом поворота, который измеряют между продолжением направления трассы и новым ее направлением. Углы поворота последовательно нумеруются по ходу трассы. Чтобы запроектированную трассу можно было точно воспроизвести на местности, ее ориентируют относительно сторон света. Для этого вычисляют румбы прямых участков трассы.

Прямые участки характеризуются:

•длиной линии, м;

•румбом – это угол, измеренный между направлением линии и ближним концом меридиана.

Кривые участки характеризуются:

•радиусом R;

•тангенсом Т;

•длиной кривой К;

•биссектрисой Б;

•домером Д.

Рис. 1.2. Элементы круговой кривой

Так как при изысканиях длину трассы измеряют по направлениям тангенсов, то в пределах кривой возникает ошибка в оценке длины дороги, поскольку измеряемая ломаная линия больше, чем дуга. Чтобы исправить эту ошибку при измерении длины дороги на каждой кривой вводят поправку, называемую домером (Д).

Элементы кривой связаны между собой простыми тригонометрическими соотношениями:

7

где:

•Т – тангенс;

•К – длина кривой;

•Д – домер;

•Б – биссектриса;

•R – радиус круговой кривой;

•α – угол поворота, измеренный между продолжением старого и новым направлениями трассы.

Главные точки кривой или пикетажные значения начала круговой кривой и ее конца определяют по формулам:

•ПКНК=ПКВУП-Т,

•ПККК=ПКНК+К.

Контроль:

•ПККК=ПКВУП+Т-Д,

где:

ПКНК, ПККК – пикет начала, конца кривой; ПКВУП – пикет вершины угла поворота.

Все исходные и полученные в результате расчетов данные о проектируемых закруглениях заносятся в ведомости углов поворота, прямых и кривых (табл. 1.1). Элементы круговых кривых берутся из таблиц Митина [3] или рассчитывается по формулам (см. выше).

Таблица 1.1

Ведомость прямых и кривых

Примечания:

1.Длина прямой между углами поворота равна разности пикетажных наименований начала последующей кривой и конца предыдущей кривой.

2.Расстояние между вершинами поворота равно сумме прямой вставки и двух прилегающих к ней тангенсов или равно разности пикетажа соседних вершин углов поворота плюс домер предыдущего угла поворота. Румб первой

8

линии берется с карты. Румбы последующих линий вычисляются по углам поворота.

После составления ведомости прямых и кривых необходимо произвести следующие проверки:

–разность между суммами углов влево и вправо равна разности между азимутами начальной и конечной линии;

–сумма длин кривых и домеров равна удвоенной сумме тангенсов;

–разность расстояний между вершинами углов и суммой домеров равна длине трассы по пикетажу;

–сумма длин прямых и кривых равна длине трассы по пикетажу.

1.2. Оформление плана трассы

Трасса дороги на карте должна быть четко нанесена сплошной жирной линией. Пикетаж разбивается, начиная с начала трассы. На каждом десятом пикете наносится километровый знак и ставится порядковый номер километра

(рис. 1.3).

Пикеты по прямой и на кривых большого радиуса разбивают, пользуясь раствором циркуля, равным в масштабе карты 100 м.

На кривых малого радиуса откладывают пикеты по полупикетам. При этом разность в длине дуги и в длине нескольких хорд становится малоощутимой.

Прямые участки от кривых отделяются черточками, направленными по радиусам к центру кривой. Над этими черточками указывают пикетажное значение начала и конца кривой соответственно. Тангенсы наносят тонкими пунктирными линиями. Пикеты и другие надписи пишут вдоль трассы или перпендикулярно к ней. Указатели километров наносят с одной стороны линии ординат.

У прямых участков трассы проводят черточки, параллельные прямым, над которыми вверху выписывается румб прямой, а внизу ее протяжение.

Углы поворота последовательно нумеруются вдоль дороги и указываются их элементы (α, R, Т, К). При недостатке места на плане или большом количестве углов указываются лишь их номера, а элементы закруглений сводят в таблицу, располагаемую на свободном месте листа.

9