Проект автомобильной дороги Елизово - Паратунка

АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА, ТРАССА, ПРОДОЛЬНЫЙ ПРОФИЛЬ, ПОПЕРЕЧНЫЙ ПРОФИЛЬ, ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ, ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ, ТРАНСПОРТНАЯ СЕТЬ, РУКОВОДЯЩИЕ ОТМЕТКИ.

В курсовой работе рассмотрены вопросы проектирования основных элементов автомобильной дороги (Елизово - Паратунка в Камчатской области). Проектирование выполнено в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85.

Для заданных начального и конечного пунктов участка трассы предложен вариант трассы, для которого произведены расчеты направлений, угла поворота, элементов закруглений, разбит пикетаж и составлена ведомость элементов плана трассы. Продольный профиль запроектирован в основном по обертывающей в насыпях 1,5…2,0 м.

Детально запроектирован поперечный профиль земляного полотна на ПК 20+00, для которого произведены необходимые расчеты параметров земляного полотна и резервов, определены площади поперечного сечения и вычислены ширины постоянного и временного отводов земли.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................ 4

1. ТРАНСПОРТНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА........... 5

1.1. Экономика района проектирования..................................................................................... 5

1.2. Транспортная сеть ............................................................................................................. 6

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ............. 8

2.1. Общие требования............................................................................................................... 8

2.2.  Технические нормативы СНиП....................................................................................... 8

2.3.  Расчет технических нормативов......................................................................................... 9

2.3.1. Максимальный продольный уклон.................................................. 9

2.3.2. Минимальное расстояние видимости поверхности дороги.......... 10

2.3.3. Минимальное расстояние видимости встречного автомобиля..... 11

2.3.4. Минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой............... 11

2.3.5. Минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой................ 11

2.3.6. Минимальный радиус кривой в плане........................................... 12

3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА ТРАССЫ......................................... 13

3.1. Описание предложенного варианта трассы..................................................................... 13

3.2. Вычисление направлений и углов поворота................................................................ 13

3.3. Расчет элементов закруглений.............................................................................................. 15

3.4. Вычисление положения вершин углов поворота............................................................. 16

3.5. Вычисление пикетажных положений и длин прямых вставок........................................ 17

3.6. Основные технические показатели трассы......................................................................... 18

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ........................ 20

4.1. Определение руководящих отметок................................................................................... 20

4.2. Определение отметок поверхности земли по оси трассы................................................. 21

4.3. Проектная линия продольного профиля.............................................................................. 22

4.4. Определение отметок по ломаной линии продольного профиля.................................... 23

4.5. Расчет вертикальной кривой......................................................................................... 24

4.6. Определение положения точек с нулевыми отметками..................................................... 27

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОПЕРЕЧНОГО ПРОФИЛЯ

ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА....................................................................... 28

5.1. Типы поперечных профилей земляного полотна .......................................................... 28

5.2. Расчет поперечного профиля на ПК 20+00...................................................................... 28

5.2.1. Исходные данные для проектирования......................................... 28

5.2.2. Определение геометрических параметров поперечного профиля

земляного полотна.................................................................................... 30

5.2.3. Расчет геометрических параметров резерва................................. 31

5.2.4. Определение ширины полосы отвода............................................ 32

5.2.5. Расчет площадей поперечного сечения.......................................... 32

ВВЕДЕНИЕ

Автомобильная дорога Елизово - Паратунка предназначена для осуществления грузовых и пассажирских перевозок между районным центром Елизовского района и отдаленным поселком.

Рекреационные ресурсы являются основными в районе тяготения автомобильной дороги Елизово - Паратунка. Они играют важную роль в развитии Камчатской области. Развитие транспортной сети области поможет развитию курортно-санаторного дела в отдаленных уголках Камчатки, что приведет к улучшению экономики области. Кроме того, в поселке Паратунка совхоз, в котором есть теплицы, отапливаемые термальными водами. Данное устройство сельского хозяйства помогает сократить затраты электроэнергии. В связи с этим возникает необходимость сообщения между районным центром и периферией.

Строительство автомобильной дороги Елизово - Паратунка позволит решить ряд экономических и социальных проблем перспективного рекреационного и сельскохозяйственного района Камчатской области. В направлении пос. Паратунка будет осуществляться перевозка продовольственных и промышленных товаров для жизнеобеспечения поселка, а также будет осуществляться доставка туристов в санатории. В направлении Елизово будет производиться вывозка сельскохозяйственной продукции.

1. ТРАНСПОРТНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

1.1 Экономика района проектирования

Камчатская область расположена на крайнем северо-востоке России и занимает территорию 170,8 тыс. км², что составляет 2,8% территории Дальневосточного федерального округа. В ее пределах находится весь юг Камчатского полуострова и Командорские острова.

Камчатская область занимает удобное центральное географическое положение по отношению к Северо-восточным и Дальневосточным районам Российской Федерации, с которыми она связана морскими путями. Камчатка занимает выгодное положение и в Северо-Тихоокеанском регионе – через нее проходят трассы авиалиний и морские пути, связывающие американский материк с евроазиатским. Область не имеет сухопутных транспортных связей с материком.

Область мало обжита, плотность населения составляет 2,1 чел./км². Наиболее заселены южные районы области (Елизовский, Усть-Большерецкий, Мильковский), где проживает более 83% населения. Население области, по состоянию на 1 января 2000 года, насчитывает 335,9 тыс. человек, 205,4 тысяч из которых проживают в областном центре.

Экономика России, как ни в одной другой стране мира, зависит от физико-географических условий проживания населения. Традиционными отраслями экономики области, помимо рыбной и оборонного комплекса, являются пищевая, судоремонтная, лесодобывающая и деревообрабатывающая промышленность, производство строительных материалов, строительство, а также сельское хозяйство. Все они сегодня находятся в состоянии упадка. Перспективными отраслями Камчатской экономики считаются рекреационная и горнодобывающая отрасли. Область имеет очень высокий ресурсный потенциал в рекреационной сфере. Здесь имеется три санатория и десятки профилакториев. Область владеет прекрасными условиями и природными объектами, обеспечивающими активный и пассивный отдых, восстановление сил людей. К ее важным рекреационным ресурсам относятся следующие объекты и природные явления: ландшафты (вулканы, горы, ледники, водопады, озера и другое), горячие и холодные минеральные источники, уникальные объекты природы (действующие вулканы, гейзеры, нерестилища, птичьи базары, лежбища морских животных и другие), дикие животные. Эти природные ресурсы способны явиться основой для развития массового туризма с культурно-познавательной программой, спортивного, охотничьего и рыболовного туризма, а мягкая снежная зима, заснеженные склоны вулканов позволяют организовать здесь круглогодичный туризм.

Но отсутствие дорог к основным туристическим объектам и их цивилизованного обустройства, а также высокая стоимость проезда на Камчатку сводят на нет все усилия в развитии и использовании этого ресурса не только в международных целях, но и для населения дальневосточных и центральных регионов страны, а также местного населения.

1.2 Транспортная сеть

Выгодность географического положения Камчатки, являющейся перекрестком основных транспортных путей, определяет необходимость развития таких отраслей инфраструктуры, как транспорт и связь. Ввиду горного рельефа и географического положения, Камчатка представляет собою скорее не полуостров, а остров, так как связь с внешним миром осуществляется исключительно по морю и по воздуху. Для внутренних перевозок используются автомобильные дороги. Областной центр связан асфальтобетонной дорогой с центром Елизовского района (город Елизово) и грунтовыми дорогами с центрами Усть-Большерецкого, Мильковского, и Быстринского районов, городами Вилючинск и Ключи, а также населенными пунктами, находящимися вдоль этих трасс. Остальные районные центры (поселок Соболево, поселок Усть-Камчатск) и отдельные поселки области связаны с областным и районными центрами зимниками, а также воздушным транспортом. Основной речной судоходный путь – река Камчатка – используется для транспортировки леса, а также продукции предприятий, расположенных в ее долине. Снабжение прибрежных поселков осуществляется морем, в основном из порта Петропавловск-Камчатского, и портопунктов: Октябрьского, Усть-Камчатского, Озерновского. Железные дороги на полуострове отсутствуют.

Таким образом, транспортная инфраструктура области развита недостаточно, что является тормозом социально-экономического развития.

2. ТЕХНИЧЕСКИЕ НОРМАТИВЫ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

2.1 Общие требования

Если позволяют условия проложения трассы, независимо от категории автомобильной дороги необходимо при назначении элементов плана и продольного профиля руководствоваться рекомендациями п. 4.20 СНиП 2.05.02-85, которые приведены в табл. 2.1.

На автомобильных дорогах 3-й категории в переломы продольного профиля требуется вписывать вертикальные кривые при алгебраической разности уклонов 10 и более промилле. Длина прямых вставок не должно превышать для 3-й категории 2000 м.

Рекомендуемые технические нормативы

          Таблица 2.1

2.2 Технические нормативы СНиП

Проектируемая автомобильная дорога Елизово - Паратунка по СНиП 2.05.02-85 отнесена к 3-й категории, для которой расчетной скорости принята 100 км/ч. По величине расчетной скорости назначены технические нормативы на проектирование элементов трассы, продольного и поперечного профилей, которые приведены в табл. 2.2.

Технические нормативы СНиП

Таблица 2.2

2.3 Расчет технических нормативов

2.3.1 Максимальный продольный уклон

Для расчета максимального продольного уклона принят автомобиль ЗИЛ-130, который рекомендуется в качестве эталонного транспортного средства для оценки проектных решений при проектировании автомобильных дорог.

Принимая скорость движения автомобиля по дороге постоянной, из уравнения движения автомобиля получим расчетную формулу для вычисления величины максимального продольного уклона

i(max) = D – f ,                                                                                    (1)

где D – динамический фактор автомобиля;

f – коэффициент сопротивления качению.

Динамический фактор для автомобиля ЗИЛ-130 принят по динамической характеристике для 3-й передачи, так как более мощные 1 и 2 передачи предназначены для движения автомобиля с места и выполнения маневров в сложных дорожных условиях. Для 3-й передачи автомобиля ЗИЛ-130 значение динамического фактора имеет максимальное значение D = 0,105. Коэффициент сопротивления качению для автомобильной дороги 3-й категории принят равным 0,02. Тогда максимальный продольный уклон равен    

i (max) = 0,105 – 0,020 = 0,085 или 85 промилле.

2.3.2 Минимальное расстояние видимости поверхности дороги

Расстояние видимости поверхности дороги определяется на горизонтальном участке дороге. Для обеспечения безопасности движения минимальное расстояние видимости поверхности дороги должно быть не менее расчетной величины тормозного пути для остановки автомобиля перед возможным препятствием. Отсюда минимальное расстояние видимости поверхности дороги определяется по расчетной формуле для оценки величины тормозного пути:

Sп = V / 3, 6 + V² / (85 (j + f)) + 10                                                    (2)

Sп = 100 / 3, 6 + 100² / (85 (0, 45 + 0, 02) + 10) = 288 м,

где Sп – минимальное расстояние видимости поверхности дороги, м;

j - коэффициент продольного сцепления, который для нормальных условий увлажненного асфальтобетонного покрытия принят равным 0,45;

V – расчетная скорость движения, принятая для 3-й категории автомобильной дороги 100 км/ч;

f – коэффициент сопротивления качению, принятый для асфальтобетонного покрытия равным 0,02.

2.3.3 Минимальное расстояние видимости встречного автомобиля

Минимальное расстояние видимости встречного автомобиля определяется из условия обеспечения торможения двух автомобилей движущихся навстречу друг другу, то есть равно удвоенной длине тормозного пути:

Sа = 2 × Sп                                                                                           (3)

Sа = 2 × 288 = 576 м.

2.3.4 Минимальный радиус выпуклой вертикальной кривой

Минимальный радиус вертикальной кривой определяется из условия обеспечения видимости поверхности дороги днем. Расчетная формула получается подстановкой расстояния видимости поверхности дороги в уравнение выпуклой вертикальной кривой. Значение минимального радиуса выпуклой вертикальной кривой вычисляется по формуле

R (вып) = Sп² / (2 · Hr)                                                                        (4)

R (вып) = 288² / (2 · 1,2) = 34560 м,

где Sп – минимальное расстояние видимости поверхности дороги, которое равно 288 м (см. п. 2.3.2.);

Hr – возвышение глаз водителя над поверхностью дороги, принимаемое 1,2 м.

2.3.5 Минимальный радиус вогнутой вертикальной кривой

Минимальный радиус вогнутой кривой выполняется по двум критериям: обеспечение видимости поверхности дороги ночью при свете фар и ограничение перегрузки рессор.

Расчет минимального радиуса вогнутой кривой из условия обеспечения видимости выполняется по формуле:

R (вогн) = Sп² / 2 (Hф + Sп · sin (α / 2))                                              (5)

R (вогн) = 288² / (2 · (0,70 + 288 · sin1) = 7760 м

где Нф – возвышение центра фары над поверхностью дороги принимаемое 0,70 м;

α – угол рассеивания света фар, принимаемый равным двум градусам.

Определение минимального радиуса вогнутой вертикальной кривой из условия ограничения перегрузки рессор выполняется таким образом, чтобы перегрузка рессор составляла не более 5% от общей силы тяжести транспортного средства. Из равенства допустимой перегрузки рессор и величины центробежной силы величина минимального радиуса вогнутой вертикальной кривой определяется так:

R (вогн) = 0,157 · V²                                                                           (6)

R (вогн) =0,157 · 60² = 565 м

Из полученных результатов расчетов в качестве расчетного минимального радиуса вертикальной вогнутой должна быть принята наибольшая, которая обеспечивает соблюдение обоих критериев и в данном случае равна 7760 м.

2.3.6 Минимальный радиус кривой в плане

Минимальный радиус кривой в плане определяется из условия восприятия центробежной силы при движении транспортного средства по закруглению, то есть требуется обеспечить устойчивость автомобиля против заноса и опрокидывания, а также комфортные условия движения.

Расчетная формула:

R (min) = V² / (127 (m + I (поп))                                                         (7)

R (min) = 60² / (127 (0, 10 + 0, 05)) = 189 (м)

где m – коэффициент поперечной силы (рекомендуется принимать равным 0,10);

I(поп) – поперечный уклон проезжей части, который для асфальтобетонного покрытия принимается равным 0,05.

2. Проектирование плана трассы

3.1 Описание предложенного варианта трассы

Трассирование выполняется на заданной топографической карте местности масштаба 1: 10 000 с сечением горизонталей через 2,50 м. Для определения координат вершин углов, начала и конца трассы на километровой сетке карты назначены условные координаты.

Заданный участок трассы между точками А и Б автомобильной дороги Елизово - Паратунка расположен в холмистой местности. Основное направление трассы по воздушной линии – юго-восточное.

На первых пятистах метрах трасса имеет северо-восточное направление и располагается на склоне долины. На этом участке на ПК 4 требуется устройство водопропускной трубы. На ПК 5 трасса поворачивает направо, что обусловлено изменением направления боковой долины и позволяет уложить трассу вдоль горизонталей. Поворот трассы осуществляется по закруглению с радиусом кривой 3000 м.

После ПК 17 трасса еще раз поворачивает направо. Поворот трассы осуществляется по закруглению с радиусом кривой 1000 м.

3.2 Вычисление направлений и углов поворота

По топографической карте в системе условных координат путем непосредственных графических измерений определены ординаты х и абсциссы у вершин углов поворота, начала НТ и конца КТ трассы, которые приведены в табл. 3.1

Координаты углов поворота, начала и конца трассы

Таблица 3.1