Otvety_na_ekz

Дисциплина: «ИЗЫСКАНИЯ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ»

1. Классификация автодорог (определение а/д, класс, категория назначение)

Дороги во всем мире разнообразны, существуют различные классификации. Финансирование строительства дорог и ремонта дорог производится из бюджетов разного уровня в зависимости от назначения автомобильной дороги. Но в независимости от того какого подчинения дорога дорожное строительство должно проводиться на высоком уровне. Ведь от того как были проведены дорожные работы: асфальтировка или ремонт дорожного покрытия, и от того какой был использован материал при строительстве дорог зависит качество дорог и срок их службы.

Автомобильная доро́га — дорога, имеющая однопутное, многопутное, встречное, а также попутное направление движения механических транспортных средств. Термин включает в себя комплекс функционально связанных конструктивных элементов и искусственных инженерных сооружений, специально предназначенных для обеспечения безопасного движения транспортных средств с расчётными скоростями, нагрузками и габаритами, с заданной интенсивностью движения в течение длительного времени, а также участки земель, предоставленные для размещения этого комплекса и пространство в пределах установленного габарита.

Европейские маршруты — часть единой европейской транспортной системы, имеют префикс E и номер, частично совпадают с участками федеральных автомагистралей.

Автомобильные дороги федерального значения — имеют префикс M и номер, финансируются из федерального бюджета.

Автомобильные дороги регионального значения — имеют префикс A и номер, финансируются из бюджетов субъектов федерации.

Автомобильные дороги межмуниципального значения — имеют префикс P и номер, финансируются из муниципальных бюджетов.

Прочие дороги местного значения — имеют префикс H и номер.

Техническая классификация дорог в России устанавливается согласно ГОСТ Р 52398-2005 "Классификация автомобильных дорог.

Основные параметры и требования" (он устанавливается на дороги общего пользования).

Класс автомобильной дороги - характеристика автомобильной дороги по условиям доступа на нее.

Техническая классификация автомобильных дорог - разделение множества автомобильных дорог по классификационным признакам на классы и категории.

Категория автомобильной дороги - характеристика, отражающая принадлежность автомобильной дороги соответствующему классу и определяющая технические параметры автомобильной дороги. Доступ на автомобильную дорогу - возможность въезда на автомобильную дорогу и съезда с нее транспортных средств, определяемая типом пересечения или примыкания.

Большое значение при такой классификации имеют следующие параметры: среднесуточная интенсивность дороги в расчетный год, расчетная скорость, пропускная способность одной полосы движения и обеспечение безопасности движения. Пропускная способность - максимальное число автомобилей, которое без заторов может пройти через данный участок автомобильной дороги в течение определённого промежутка времени (например, за час). Расчетная скорость - скорость движения транспортного средства при хороших погодных условиях, при этой скорости инженеры-проектировщики учитывают устойчивость автомобиля от заноса, опрокидывания и раскачек, а так же обеспечивают безопасный остановочный путь. Интенсивность движения - количество транспортных средств, проходящих через данный отрезок дороги за условную единицу времени. Интересный факт, автомобильные дороги проектируются с учетом интенсивности движения автомобольного транспорта через 20 лет. При проектировании автомобильных дорог учитывают состав транспортного потока - чем больше грузовиков, тем сложнее условия движения. На дорогах России большое количество грузовых автомобилей, поэтому строительство дорог должно вестись очень тщательно на высоком техническом уровне с применением надежных материалов устойчивых к различным климатическим условиям, например таких как литой асфальт и др. Дорожное строительство в России развивается бурными темпами и включает в себя множество этапов: асфальтирование дорог, дорожно строительные работы, ремонт

дорог. Применяются специальные мерроприятия по улучшению качества таких этапов как укладка дорог, ремонт дорог, асфальтировка благоустройство, укладка асфальта и многие другие.

Автомобильные дороги по условиям движения и доступа на них транспортных средств разделяют на три класса:

автомагистраль,

скоростная дорога,

дорога обычного типа (нескоростная дорога).

Автомагистраль - автомобильные дороги, имеющие на всем протяжении многополосную проезжую часть с центральной разделительной полосой; не имеющие пересечений в одном уровне с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками; доступ на которые возможен только через пересечения в разных уровнях, устроенных не чаще, чем через 5 км друг от друга. Скоростная дорога - автомобильные дороги, имеющие на всем протяжении многополосную проезжую часть с центральной разделительной полосой; не имеющие пересечений в одном уровне с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными и пешеходными дорожками; доступ на которые возможен через пересечения в разных уровнях и примыкания в одном уровне (без пересечения потоков прямого направления), устроенных не чаще, чем через 3 км друг от друга.

Дороги обычного типа - автомобильные дороги, не отнесенные к классам "автомагистраль" и "скоростная дорога", имеющие единую проезжую часть или с центральной разделительной полосой; доступ на которые возможен через пересечения и примыкания в разных и одном уровне, расположенные для дорог категорий IB, II, III не чаще, чем через 600 м, для дорог категории IV не чаще, чем через 100 м, категории V - 50 м друг от друга.

Автомобильные дороги по транспортно-эксплуатационным качествам и потребительским свойствам разделяют на категории в зависимости от:

количества и ширины полос движения;

наличия центральной разделительной полосы;

типа пересечений с автомобильными, железными дорогами, трамвайными путями, велосипедными

и

пешеходными дорожками;

условий доступа на автомобильную дорогу с примыканий в одном уровне.

КУ р. полоса * - ширина краевой укрепительной полосы, размещенной на разделительной полосе. КУ полоса ** - ширина краевой укрепительной полосы, размещенной на обочине дороги. Укрепительная полоса это участок дороги, находящийся вне полос движения ТС, сделан из асфальтоили цементо-бетона. (типа такая обочина).

2. Уравнение движения автомобиля, действующие силы

Для вывода уравнения движения рассмотрим разгон автомобиля на подъеме. Спроецируем все силы, действующие на автомобиль, на поверхность дороги:

Подставим в формулу (3.19) касательные реакции дороги Rx1 и Rx2, объединим члены с коэффициентом сопротивления качению f и члены с ускорением j и, принимая во внимание соотношения f(Rz1 + Rz2) = Pк и Jk1 + Jk2 = Jk, a также коэффициент учета вращающихся масс, получим уравнение движения автомобиля в общем виде:

Рт – Рк – Рп – Рв – Ри=0,

сопротивления движению. Оно позволяет определить режим движения автомобиля в любой момент.

Так, например, при установившемся (равномерном) движении

Рт – Рд – Рв =0,

Из уравнения (3.20) следует, что безостановочное движение автомобиля возможно только при условии

Рт ≥ Рд + Рв .

Данное неравенство связывает конструктивные параметры автомобиля с эксплуатационными факторами, обусловливающими сопротивление движению. Однако оно не гарантирует отсутствия буксования ведущих колес. Безостановочное движение автомобиля без буксования ведущих колес возможно лишь при соблюдении условия

Рсц ≥ Рт ≥ Рд + Рв .

Условие равномерного движения при отсутствии буксования ведущих колес записывается в виде

Рсц ≥ Рт = Рд + Рв .

Первую группу составляют силы Pт, движущие автомобиль. Они возникают в результате взаимодействия ведущих колес автомобиля с дорогой и называются силами тяги.

Вторую группу составляют силы, оказывающие сопротивление движению автомобиля. К ним относятся силы сопротивления качению передних Pk1 и задних Pk2 колес, действующих в плоскости дороги, сила сопротивления подъему Pn, направленная параллельно плоскости дороги, сила тяжести автомобиля Ga, сила сопротивления воздуха Рв, приложенная в центре парусности автомобиля, сила инерции Ри, приложенная в центре тяжести автомобиля и называемая силой сопротивления разгону.

Третью группу сил составляют нормальные реакции дороги на передние Rz1 и задние Rz2 колеса.

3. Основные элементы плана трассы (контрольные точки при трассировании автомобильных дорог, элементы плана автомобильных дорог: R, T, L, K, А, Д, Б, расчет кривых, проверки, схемы закрепления трассы)

Рассматривают варианты плана трассы. Варианты плана трассы рекомендуется проектировать методом упругой линии с помощью гибкой линейки с учетом контрольных точек и препятствий.

Полученное криволинейное очертание плана трассы представляет собой ее примерное положение (предварительный вариант). Для обеспечения возможности выноски этой трассы на местность кривую заменяют ломаной прямой.

Главными точками кривой, определяющими её положение на местности, являются вершина угла ВУ, начало кривой НК, середина кривой СК и конец кривой КК.

Основные элементы кривой – её радиус R и угол поворота a. К основным элементам относятся также:

–тангенс кривой Т (или касательная) - отрезок прямой между вершиной угла и началом или концом кривой;

–кривая К - длина кривой от начала кривой до её конца;

–биссектриса кривой Б - отрезок от вершины угла до середины кривой;

–домер Д - разность между длиной двух тангенсов и кривой.

Во время изысканий угол a измеряют, а радиус R назначают. Остальные элементы вычисляют по формулам, вытекающим из прямоугольного треугольника с вершинами ВУ, НК, О (центр окружности):

Т = R×tg(a/2); К = R×a = p R a°¤180°; Б = R [sec(a/2) - 1],

где a° - угол поворота в градусах.

Домер вычисляют по формуле

В месте поворота трассы пикетаж ведётся по кривой. Пикетажное положение главных точек кривой определяют по формулам:

ПК НК = ПК ВУ - Т; ПК КК = ПК НК + К; ПК СК = ПК НК + К/2.

Правильность вычислений контролируют по формулам:

ПК КК = ПК ВУ + Т - Д; ПК СК = ПК ВУ + Д/2.

Схема закрепления оси дороги на прямом участке дороги:

На прямолинейных участках закрепительные знаки следует устанавливать так, чтобы, установив инструмент на одном из знаков створа, было видно еще два знака других створов. На прямолинейных участках закрепительные знаки - выносные столбы располагают в зависимости от рельефа местности через каждые 200-400 м, между которыми перпендикулярно к трассе выставляют промежуточные выносные колья

Схема закрепления оси дороги на криволинейном участке дороги:

На криволинейных участках трассы выносные столбы располагают через каждые 100 м, т.е. на каждом пикете, на линии, перпендикулярной касательной к кривой

4. Условия движения автомобиля на кривой. (проектирование виража, отгон виража, уширения на кривой, Устройство переходных кривых)

В целях обеспечения безопасности движения автомобилей на кривых радиусом меньше 2000 м устраивают виражи - участки кривой с односкатным поперечным профилем и поперечным уклоном, обращенным к центру кривой

На движение автомобилей по криволинейному участку начинает действовать центробежная сила. Центробежная сила направлена перпендикулярно направлению движения ко внешней стороне закругления. Возникаю явления неприятные для пассажиров и водителя – опрокидывающее и сдвигающие воздействие.. На кривых малых радиусов центробежная сила вызывает деформацию шин в поперечном направлении. При этом повышается расход топлива и износ шин. В ночное время проезд криволинейных участков осложняется тем, что свет фар освещает дорогу перед автомобилем на меньшее расстояние, чем на прямых участках.

Проектирование виража ведется в следующей последовательности:

1.За 10 м до начала отгона виража внешняя обочина разворачивается вокруг кромки проезжей части до тех пор, пока уклон не будет равен уклону проезжей части. При этом бровка внешней обочины поднимается

2.Внешняя полоса проезжей части и обочина вращением вокруг оси дороги поднимаются до тех пор, пока будет достигнут уклон внутренней полосы проезжей части. Внешняя кромка проезжей части поднимается

3.Увеличивается уклон односкатного поперечного профиля дороги за счет вращения вокруг внутренней кромки проезжей части до тех пор, пока не будет достигнут требуемый уклон виража. При этом внешняя кромка проезжей части поднимается

4.Вся длина отгона виража Lотг делится на несколько равных участков по 10 – 20 м, для каждого сечения определяются превышения характерных точек поперечного профиля (бровок земляного полотна, кромок проезжей части и оси дороги) относительно нулевого сечения.

5.Расчеты оформляются в табличном виде. Результаты подсчета превышений над уровнем бровок заносятся в таблицу.

Отгон виража — участок дороги, предназначенный для перехода от двускатного поперечного профиля проезжей части на прямолинейных участках к односкатному поперечному профилю на вираже.

На кривых в плане малого радиуса (менее 1000 м) предусматривают уширение проезжей части с внутренней стороны за счет обочины, однако с тем, чтобы ее ширина оставалась не менее 1,5 м для дорог I, II и III категорий и не менее 1 м для дорог остальных категорий.

В горной местности уширение проезжей части, в виде исключения, допускается размещать частично с внешней стороны кривой. Полное уширение проезжей части дорог с четырьмя и более полосами движения надлежит увеличивать соответственно числу полос.

Перехо́дная крива́я (ПК) — элемент плана дороги, которым сопрягаются путевые прямые с круговыми кривыми и круговые кривые между собой.

Переход от двускатного профиля дороги к односкатному следует осуществлять на протяжении переходной кривой.

5. Основные принципы проектирования продольного профиля. (Определение продольного профиля. Вертикальные кривые, пикетажное и высотное положение вертикальных кривых. Контрольные точки продольного профиля, руководящая отметка продольного профиля)

Определение положения проектной линии продольного профиля - один из наиболее ответственных и сложных этапов проектирования автомобильных дорог. На положение проектной линии продольного профиля влияет большое число факторов и условий.

Топографические условия проложения трассы в сильной степени определяют положение проектной линии продольного профиля. На участках местности со спокойными плавными формами рельефа продольный профиль проектируют «по обертывающей», следующей очертанию земли и, наоборот, на участках с резко пересеченным рельефом положение проектной линии устанавливают «по секущей» с устройством чередующихся выемок и насыпей. При проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом (см. разд. 8.7) либо из условия минимального возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых и поверхностных вод в соответствии с табл. 11.15.

Гидрогеологические условия в ряде случаев вынуждают ограничивать глубину выемок в связи с необходимостью обеспечения нормируемого возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод. Несоблюдение этого условия требует строительства дорогостоящих откосных и подкюветных дренажей.

Почвенно-грунтовые и геологические условия во многом влияют не только на положение проектной линии продольного профиля, но и на конструкцию земляного полотна: ограничивают высоту насыпей на слабых основаниях и вынуждают по возможности уменьшать глубину выемок в грунтах, непригодных для отсыпки насыпей на прилегающих участках дороги, а в местах, где качество грунтов позволяет возводить насыпи из притрассовых резервов, дают возможность проектировать продольный профиль «по обертывающей» с

минимальной руководящей отметкой и т.д.

Климатические факторы оказывают ощутимое влияние на положение проектной линии продольного профиля.

На участках, подверженных снежным заносам, всегда стремятся избегать профиля, особенно в отношении предотвращения снегозаносов на будущей дороге, выемок (особенно мелких), а при проектировании «по обертывающей» руководящую отметку назначают из условия незаносимости земляного полотна снегом.

Гидрологические условия определяют минимальное возвышение бровки земляного полотна над трубами. Во многом определяют высоты бровок земляного полотна на подходах к мостам, а также высоты проезда на самих мостах.

Ситуационные особенности района проложения трассы диктуют прохождение линии продольного профиля через определенные фиксированные точки (пересечения и примыкания автомобильных дорог, пересечения железных дорог, входы в города и населенные пункты, условия прохождения через населенные пункты и т.д.).

Общими требованиями по установлению положения проектной линии продольного профиля независимо от используемого метода проектирования являются:

соблюдение технических норм проектирования (допустимые продольные уклоны, минимальные радиусы вертикальных выпуклых и вогнутых кривых, минимальное расстояние видимости и т.д.);

обеспечение минимальных объемов земляных работ и рационального распределения земляных масс;

прохождение проектной линии через контрольные точки (фиксированные, полуфиксированные,

ограничивающие зоны и т.д.);

ограничение длин участков с предельными допустимыми уклонами;

ограничение минимальных длин вертикальных кривых одного знака (шаг проектирования) во избежание получения «неспокойной» проектной линии;

обеспечение зрительной плавности и ясности трассы и связанных с ними уровней удобства и безопасности движения. Эта задача, как правило, решается совместно с проектированием плана автомобильных дорог.

Продольным профилем дороги называется условное изображение разреза дороги вертикальной плоскостью,

проходящей через ее ось. Продольный профиль показывает рельеф поверхности земли по оси дороги,

положение линии бровки земляного полотна дороги относительно поверхности земли, грунтовой разрез по оси дороги и размещение искусственных сооружений.

Вертикальная кривая - кривая, сопрягающая перелом продольного профиля при изменении уклона.

Различают кривые: вогнутые, применяемые при переходе от спуска к подъему, а также при уменьшении уклона на спуске или увеличении на подъеме; выпуклые, применяемые при переходе от подъема к спуску, а также при уменьшении уклона на подъеме или увеличении на спуске.

Проектную линию продольного профиля обычно представляют сопряженными между собой в точках с одинаковыми продольными уклонами элементами: параболическими кривыми и прямыми. Возможные случаи сопряжения элементов продольного профиля между собой, схемы их оформления представлены на рис. 8.5.