Основы проектирования автомобильных дорог

Современная автомобильная дорога представляет собой комплекс сложных инженерных сооружений, обеспечивающий движение транспортного потока с высокими скоростями и необходимую безопасность и комфортабельность движения. Автомобильные дороги должны проектироваться и строиться таким образом, чтобы автомобили могли полностью реализовать свои динамические качества при нормальном режиме работы двигателей.

Дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных и климатических факторов (снежным заносам, увлажнению выпадающими осадками, поверхностными и грунтовыми водами и др.). Эти особенности функционирования автомобильных дорог обязательно должны быть учтены при проектировании проектной линии продольного профиля (назначение руководящих рабочих отметок, контрольных отметок водопропускных сооружений) и земляного полотна.

При проектировании автомобильной дороги необходимо в совершенстве владеть приемами оптимального выбора трассы на местности и сбора данных, необходимых для обоснования проектных решений, уметь рассчитывать технические нормативы дороги, обеспечивающие удобство и безопасность грузовых и пассажирских автомобильных перевозок.

Многообразие природных условий Российской Федерации не допускает использования типовых проектов и трафаретных решений. Поэтому от проектировщиков прежде всего требуются творческий подход к проектированию автомобильных дорог, умение находить технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения.

1. Народное хозяйство и природно-климатические условияпроектирования.

Область расположена в основном на восточных склонах Южного Урала и прилегающих территориях Зауральского пенеплена; на северо-западе захватывает часть горных хребтов Урала; самая высокая вершина области гора Нургуш (1406м). По характеру поверхности в Челябинской области выделяются две части: западная с грядово-холмистым рельефом (средняя высота 300-500м) и восточная равнинная, имеющая многочисленные западины, пологие гривы (высотой до 20м) и межгривные понижения. Центральная часть области холмистая (высотой до 100-200м). Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Средняя температура января от -15°С на северо-западе до -17°С на юго-востоке. Лето тёплое, на юго-востоке жаркое. Средняя температура июля 16°С на северо-западе и 18°С на юго-востоке. Осадков от 600мм в горной части до 350мм в год на равнинах; максимум приходиться на лето. Главные реки-Урал и Миасс. Ресурсы гидроэнергии рек 0,3 ГВт. Для водоснабжения Магнитогорска создано Верхнеуральское водохранилище, Челябинска-Аргазинское и Шершнёвское водохранилища. Многочисленны озёра с пресной и солёной водой; крупнейшие из них-Увильды, Иртяш, Тургояк, Большие Касли, Чебаркуль. Преобладают обыкновенные и выщелоченные черноземы, встречаются также серые лесные, горно-лесные серые и лугово-чернозёмные почвы. Лесопокрытая площадь составляет более ¼ всей территории Челябинской области; запасы древесины 185млн. м³. Растительность представлена на Севере осиново-берёзовыми и сосновыми лесами, в центральной части-лесостепью, на юге-разнотравно-злаковыми степями. В горах-елово-пихтовые леса с примесью сосны, лиственницы, липы и дуба. Животный мир состоит преимущественно из лесных и степных форм. Челябинская область-одна из наиболее развитых в индустриальном отношении областей. Большую часть продукции народного хозяйства даёт промышленность, главным образом тяжёлая. Основные отрасли- чёрная и цветная металлургия, машиностроение и металлообработка, химическая промышленность. Энергетика Челябинской области базируется на местном топливе (челябинский буроугольный бассейн) только частично. Крупнейшие предприятия чёрной металлургии- Магнитогорский металлургический комбинат имени В.И. Ленина. Заводы: металлургический, трубопрокатный и ферросплавный- в Челябинске, а также заводы в Златоусте, Аше и Чебаркуле, магнитогорский калибровочный и метизно-металлургические заводы. Производство огнеупоров- на заводе “Магнезит” в Сатке. Цветная металлургия включает Карабашский медеплавильный и Верхнеуфалейский никелевый комбинаты, Челябинский электролитный цинковый завод. Горнодобывающая промышленность представлена добычей железной руды (Бакальское, Магнитогорское, Златоустовские железорудные месторождения), магнезита (Саткинская группа месторождений), графита (Тайгинское месторождение), бурого угля (Челябинский буроугольный бассейн), огнеупорных глин (Нижнеувельское месторождение). Ведущими являются транспортное (производство тракторов и автомобилей), строительно-дорожное, горношахтное и с.х. машиностроение. Протяженность железных дорог 1,8 тыс. км(1976). Главные линии широтного направления: Уфа-Челябинск-Курган, Белорецк-Магнитогорск-Карталы-Тобол. Большую роль играет также меридиальная железная дорога Орск-Карталы-Троицк-Челябинск-Екатеринбург. Достаточно развит автомобильный транспорт. Длина автодорог с твёрдым покрытием 6,1 тыс.км.(1976). Главные автодороги: Уфа-Аша-Миасс-Челябинск-Курган и Троицк-Челябинск-Екатеринбург. Через Челябинскую область проходит сеть транзитных нефтепроводов, газопроводов и авиалиний.

Таблица1.1

Среднемесячные температуры воздуха, ⁰С

Таблица 1.2

Среднемесячное количество осадков, мм

Таблица 1.3

Распределение твердых и жидких осадков, %

Таблица 1.4

Повторяемость ветра в январе, %

Таблица 1.5

Повторяемость ветра в июле, %

2. Расчёт технических норм автомобильной дороги.

Категория автомобильной дороги определяется из условия расчета перспективной интенсивности движения по формуле:

где N_o – исходная интенсивность движения, авт./сут.; K_r – коэффициент ежегодного прироста интенсивности движения; t – перспективный расчетный срок прогнозирования интенсивности, принимается равным 20 лет.

Исходная интенсивность движения N0=450 авт/сут.

По СНиП 2.05.02-85 автомобильная дорога с интенсивностью движения от 1000 до 3000 авт./сут. относится к III технической категории. Расчетная скорость движения V_р=100 км/ч.

Ширина полосы движения П (м) определяется из условия встречного движения автомобилей по формуле:

где b, c – ширина кузова и расстояние между колесами расчетного автомобиля, м; y – ширина предохранительной полосы между серединой внешнего заднего колеса автомобиля и кромкой проезжей части, м; x – величина зазора безопасности между автомобилями и осью проезжей части, м, определяемая по формуле:

Ширину земляного полотна В (м) при двухполосном движении можно определить по формуле:

где а – ширина обочины, м, принимается в зависимости от категории проектируемой дороги и равна 2,5 м.